CN112019291A - 一种网络设备校时方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种网络设备校时方法，由网络设备A使网络设备B校正自身设备时间，首先由网络设备A计算网络链路时间总延迟delta并发送至网络设备B；网络设备B基于delta对自身的设备时间进行初校准；然后两次计算网络设备A与网络设备B之间网络链路单向时间延迟；最后网络设备B根据两次计算得到的网络链路单向时间延迟，判断是否存在时间偏移值offset，并基于判断结果在初校准基础上对自身设备时间进行精校准。本发明可保证待校时设备的时间同步，并且时间能够同步到毫秒级。

Description

一种网络设备校时方法
技术领域
本发明涉及电子设备时间校准方法领域，具体是一种网络设备校时方法。
背景技术
在很多电子设备中，在设计过程中因为受限于其他因素，可能电子设备本身不能自我保存时间，需要外部设备提供时间以供电子设备进行校时。现有的技术是在电子设备端增加RTC时间存储功能，或者将上位机设备的时间直接设置到设备端，然后由设备端自己计时。例如，电脑与网络时间进行实时同步时，电脑时间设置中开启“自动设置时间”选项，外部上位设备将时间数据通过网络发送至电脑中，电脑进行校时。
现有技术基于网络进行校时存在的问题是外部上位设备基于网络提供时间时不能保证时间能够同步。电子设备当前时间受很多因素影响，如：PC电脑端与上位设备之间需要通过以太网进行连接，而以太网子在使用过程中会存在网络延时，这个延时的差值受多方面因素影响：网络实际链路的物理长度，网络经过的路由器个数，网络带宽的使用率等。
发明内容
本发明的目的是提供一种网络设备校时方法，以解决现有技术基于网络的设备校时存在的无法保证时间同步的问题。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种网络设备校时方法，由网络设备A和网络设备B之间通过网络交互时间数据，使网络设备B校正自身设备时间，其特征在于：包括以下步骤：
(1)初校准：
由网络设备A计算网络设备A、网络设备B之间微秒级的网络链路时间总延迟delta并发送至网络设备B；网络设备B收到delta时获取自身微秒级的当前时间timeStart，并由网络设备B基于delta对自身的设备时间进行初校准，得到网络设备B初校准的设备时间timeEnd＝timeStart+delta/2，由此完成网络设备B自身设备时间的初校准；
(2)、计算网络设备A与网络设备B之间网络链路单向时间延迟：
令网络设备B向网络设备A发送微秒级的时间数据，网络设备A接收时间数据后向网络设备B应答微秒级的时间数据，然后由网络设备B进行计算分别得到网络设备A向网络设备B单向发送数据时的网络链路时间单向延迟delta0、网络设备B向网络设备A单向发送数据时的网络链路时间单向延迟delta1；
再令网络设备A向网络设备B发送微秒级的时间数据，网络设备B接收时间数据后向网络设备A应答微秒级的时间数据，网络设备A接收时间数据后再次向网络设备B发送微秒级的时间数据，然后由网络设备B再次进行计算分别得到网络设备A向网络设备B单向发送数据时的网络链路时间单向延迟delta00、网络设备B向网络设备A单向发送数据时的网络链路时间单向延迟delta10；
(3)、网络设备B根据步骤(2)两次计算得到的网络链路单向时间延迟，判断是否存在时间偏移值offset，并基于判断结果在步骤(1)初校准基础上对自身设备时间进行精校准。
所述的一种网络设备校时方法，其特征在于：步骤(1)中，首先令网络设备A向网络设备B发送网络设备A自身微秒级的当前时间time0；网络设备B接收到time0时将自身设备时间设置为time0，同时网络设备B返回time0至网络设备A；网络设备A收到网络设备B返回的time0时获取网络设备A自身微秒级的当前时间time1，并由网络设备A计算网络链路时间总延迟delta，则有delta＝time1-time0；
然后网络设备A将计算得到的网络链路时间总延迟delta发送至网络设备B；网络设备B收到delta时，获取网络设备B自身微秒级的当前设备时间timeStart，并由网络设备B基于timeStart、delta对自身设备时间进行设置，得到网络设备B的初校准的设备时间timeEnd＝timeStart+delta/2，由此完成网络设备B自身设备时间的初校准。
所述的一种网络设备校时方法，其特征在于：步骤(2)中，令网络设备B获取自身微秒级的当前时间dev0并发送至网络设备A；网络设备A收到dev0时获取网络设备A自身微秒级的当前时间win0，并由网络设备A将win0和dev0发送至网络设备B；网络设备B收到win0和dev0时获取自身微秒级的当前时间dev1，并由网络设备B分别计算网络设备A向网络设备B单向发送数据时的网络链路时间单向延迟delta0、网络设备B向网络设备A单向发送数据时的网络链路时间单向延迟delta1，则有delta0＝dev1-win0，delta1-win0-dev0；
再令网络设备A获取自身微秒级的当前时间win00并发送至网络设备B；网络设备B收到win00时获取网络设备B自身微秒级的当前时间dev00，并由网络设备B将win00、dev00发送至网络设备A；网络设备A收到win00、dev00时获取自身微秒级的当前时间win1，并由网络设备A将win00、dev00、win1发送至网络设备B，由网络设备B再次计算网络设备A向网络设备B单向发送数据时的网络链路时间单向延迟delta00、网络设备B向网络设备A单向发送数据时的网络链路时间单向延迟delta10，则有delta00＝dev00-win00，delta10＝win1-dev00。
所述的一种网络设备校时方法，其特征在于：步骤(3)中，网络设备B将delta0和delta00、delta1和delta10分别进行比较，若delta0＝delta00，同时delta1＝delta10，网络设备B判断不存在时间偏移，则网络设备B以步骤(1)计算得到的初校准的设备时间timeEnd作为自身设备时间。
所述的一种网络设备校时方法，其特征在于：步骤(3)中，网络设备B将delta0和delta00、delta1和delta10分别进行比较，若比较结果是delta0不等于delta00、delta1不等于delta10两种情况中的任意一种，此时网络设备B再判断delta0是否为负值，若delta0﹤0，则网络设备B判断存在时间偏移，且时间偏移值offset＝|delta0|/2，由网络设备B将初校准的设备时间timeEnd减去时间偏移值offset作为自身设备时间，完成自身设备时间的精校准。
所述的一种网络设备校时方法，其特征在于：步骤(3)中，网络设备B将delta0和delta00、delta1和delta10分别进行比较，若比较结果是delta0不等于delta00、delta1不等于delta10两种情况中的任意一种，此时网络设备B再判断delta0、delta00是否为正值，若delta0、delta00均为正值，网络设备B判断存在时间偏移，且时间偏移值offset＝|delta0-delta00|/2，此时：
若时间偏移值offset小于1毫秒，由网络设备B以步骤(1)计算得到的初校准的设备时间timeEnd作为自身设备时间；
若时间偏移值offset大于1毫秒，且delta0﹥delta00，由网络设备B将初校准的设备时间timeEnd加上时间偏移值offset作为自身设备时间，完成自身设备时间的精校准；
若时间偏移值offset大于1毫秒，且delta0﹤delta00，由网络设备B将初校准的设备时间timeEnd减去时间偏移值offset作为自身设备时间，完成自身设备时间的精校准。
本发明首先基于网络链路时间总延迟使待校时设备进行设备时间初校准，然后通过计算单向时间延迟获得时间偏移值，基于时间偏移值使待校时设备能够再次进行时间的精校准，由此可保证待校时设备的时间同步，并且时间能够同步到毫秒级。
附图说明
图1是本发明方法流程框图。
图2是本发明步骤(1)计算网络链路时间总延迟的原理图。
图3是本发明步骤(2)第一次计算网络链路单向时间延迟的原理图。
图4是本发明步骤(2)第二次计算网络链路单向时间延迟的原理图。
图5是本发明基于时间偏移值进行精校准的流程框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1所示，本实施例以PC端作为网络设备A，以相机设备作为网络设备B即待校时设备，PC端通过网络与相机设备通讯连接，由PC端向相机设备发送数据使相机设备校正自身设备时间，包括以下步骤：
(1)初校准：
(1.1)、计算网络链路时间总延迟：
如图2所示，令PC端向相机设备发送PC端自身微秒级的当前时间time0；相机设备接收到time0时将自身设备时间设置为time0，同时相机设备返回time0至PC端；PC端收到相机设备返回的time0时获取PC端自身微秒级的当前时间time1，并由PC端计算网络链路时间总延迟delta，则有delta＝time1-time0。
网络链路时间总延迟delta由两部分构成，其中第一部分是PC端向相机设备发送数据时网络链路的单向时间延迟，第二部分是相机设备向PC端发送数据时网络链路的单向时间延迟，两部分相加即为网络链路时间总延迟delta。
(1.2)、PC端将计算得到的网络链路时间总延迟delta发送至相机设备，相机设备收到delta时，获取相机设备自身微秒级的当前设备时间timeStart，此时假设网络链路时间总延迟delta的两部分相等，由相机设备基于timeStart、delta对自身设备时间进行设置，得到相机设备的初校准的设备时间timeEnd＝timeStart+delta/2，由此完成相机设备自身设备时间的初校准。
(2)、计算PC端与相机设备之间网络链路单向时间延迟：
(2.1)、如图3所示，令相机设备获取自身微秒级的当前时间dev0并发送至PC端；PC端收到dev0时获取PC端自身微秒级的当前时间win0，并由PC端将win0和dev0发送至相机设备；相机设备收到win0和dev0时获取自身微秒级的当前时间dev1，并由相机设备分别计算PC端向相机设备单向发送数据时的网络链路时间单向延迟delta0、相机设备向PC端单向发送数据时的网络链路时间单向延迟delta1，则有delta0＝dev1-win0，delta1-win0-dev0。
(2.2)、如图4所示，步骤(2.1)完成后，令PC端获取自身微秒级的当前时间win00并发送至相机设备；相机设备收到win00时获取相机设备自身微秒级的当前时间dev00，并由相机设备将win00、dev00发送至PC端；PC端收到win00、dev00时获取自身微秒级的当前时间win1，并由PC端将win00、dev00、win1发送至相机设备，由相机设备再次计算PC端向相机设备单向发送数据时的网络链路时间单向延迟delta00、相机设备向PC端单向发送数据时的网络链路时间单向延迟delta10，则有delta00＝dev00-win00，delta10＝win1-dev00。
(3)、如图5所示，相机设备根据步骤(2)两次计算得到的网络链路单向时间延迟，判断是否存在时间偏移值offset，并基于判断结果和步骤(1)计算得到的初校准的设备时间timeEnd，再次对自身设备时间进行精校准，具体过程如下：
(a)、相机设备将delta0和delta00、delta1和delta10分别进行比较，若delta0＝delta00，同时delta1＝delta10，相机设备判断不存在时间偏移，说明步骤(1)中的时间同步成功，则相机设备以步骤(1)计算得到的初校准的设备时间timeEnd作为自身设备时间。
(b)、相机设备将delta0和delta00、delta1和delta10分别进行比较，若比较结果是delta0不等于delta00、delta1不等于delta10两种情况中的任意一种，此时相机设备再判断delta0是否为负值，若delta0﹤0，说明相机设备时间超过了PC端标准时间，则相机设备判断存在时间偏移，且时间偏移值offset＝|delta0|/2，由相机设备将初校准的设备时间timeEnd减去时间偏移值offset作为自身设备时间，完成自身设备时间的精校准。
(c)、相机设备将delta0和delta00、delta1和delta10分别进行比较，若比较结果是delta0不等于delta00、delta1不等于delta10两种情况中的任意一种，此时相机设备再判断delta0、delta00是否为正值，若delta0、delta00均为正值，相机设备判断存在时间偏移，且时间偏移值offset＝|delta0-delta00|/2，此时：
若时间偏移值offset小于1毫秒，由于整个过程中的时间数据均为微秒级的时间数据，因此时间偏移值offset小于1毫秒时相机设备的时间仍然能精确到毫秒，已经可以满足要求，所以此时由相机设备以步骤(1)计算得到的初校准的设备时间timeEnd作为自身设备时间。
若时间偏移值offset大于1毫秒，且delta0﹥delta00，说明相机设备时间比PC端时间慢，此时由相机设备将初校准的设备时间timeEnd加上时间偏移值offset作为自身设备时间，完成自身设备时间的精校准。
若时间偏移值offset大于1毫秒，且delta0﹤delta00，说明相机设备时间比PC端时间快，此时由相机设备将初校准的设备时间timeEnd减去时间偏移值offset作为自身设备时间，完成自身设备时间的精校准。
本发明所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (6)

1.一种网络设备校时方法，由网络设备A和网络设备B之间通过网络交互时间数据，使网络设备B校正自身设备时间，其特征在于：包括以下步骤：
(1)初校准：
由网络设备A计算网络设备A、网络设备B之间微秒级的网络链路时间总延迟delta并发送至网络设备B；网络设备B收到delta时获取自身微秒级的当前时间timeStart，并由网络设备B基于delta对自身的设备时间进行初校准，得到网络设备B初校准的设备时间timeEnd＝timeStart+delta/2，由此完成网络设备B自身设备时间的初校准；
(2)、计算网络设备A与网络设备B之间网络链路单向时间延迟：
令网络设备B向网络设备A发送微秒级的时间数据，网络设备A接收时间数据后向网络设备B应答微秒级的时间数据，然后由网络设备B进行计算分别得到网络设备A向网络设备B单向发送数据时的网络链路时间单向延迟delta0、网络设备B向网络设备A单向发送数据时的网络链路时间单向延迟delta1；
再令网络设备A向网络设备B发送微秒级的时间数据，网络设备B接收时间数据后向网络设备A应答微秒级的时间数据，网络设备A接收时间数据后再次向网络设备B发送微秒级的时间数据，然后由网络设备B再次进行计算分别得到网络设备A向网络设备B单向发送数据时的网络链路时间单向延迟delta00、网络设备B向网络设备A单向发送数据时的网络链路时间单向延迟delta10；
(3)、网络设备B根据步骤(2)两次计算得到的网络链路单向时间延迟，判断是否存在时间偏移值offset，并基于判断结果在步骤(1)初校准基础上对自身设备时间进行精校准。
2.根据权利要求1所述的一种网络设备校时方法，其特征在于：步骤(1)中，首先令网络设备A向网络设备B发送网络设备A自身微秒级的当前时间time0；网络设备B接收到time0时将自身设备时间设置为time0，同时网络设备B返回time0至网络设备A；网络设备A收到网络设备B返回的time0时获取网络设备A自身微秒级的当前时间time1，并由网络设备A计算网络链路时间总延迟delta，则有delta＝time1-time0；
然后网络设备A将计算得到的网络链路时间总延迟delta发送至网络设备B；网络设备B收到delta时，获取网络设备B自身微秒级的当前设备时间timeStart，并由网络设备B基于timeStart、delta对自身设备时间进行设置，得到网络设备B的初校准的设备时间timeEnd＝timeStart+delta/2，由此完成网络设备B自身设备时间的初校准。
3.根据权利要求1所述的一种网络设备校时方法，其特征在于：步骤(2)中，令网络设备B获取自身微秒级的当前时间dev0并发送至网络设备A；网络设备A收到dev0时获取网络设备A自身微秒级的当前时间win0，并由网络设备A将win0和dev0发送至网络设备B；网络设备B收到win0和dev0时获取自身微秒级的当前时间dev1，并由网络设备B分别计算网络设备A向网络设备B单向发送数据时的网络链路时间单向延迟delta0、网络设备B向网络设备A单向发送数据时的网络链路时间单向延迟delta1，则有delta0＝dev1-win0，delta1-win0-dev0；
再令网络设备A获取自身微秒级的当前时间win00并发送至网络设备B；网络设备B收到win00时获取网络设备B自身微秒级的当前时间dev00，并由网络设备B将win00、dev00发送至网络设备A；网络设备A收到win00、dev00时获取自身微秒级的当前时间win1，并由网络设备A将win00、dev00、win1发送至网络设备B，由网络设备B再次计算网络设备A向网络设备B单向发送数据时的网络链路时间单向延迟delta00、网络设备B向网络设备A单向发送数据时的网络链路时间单向延迟delta10，则有delta00＝dev00-win00，delta10＝win1-dev00。
4.根据权利要求1所述的一种网络设备校时方法，其特征在于：步骤(3)中，网络设备B将delta0和delta00、delta1和delta10分别进行比较，若delta0＝delta00，同时delta1＝delta10，网络设备B判断不存在时间偏移，则网络设备B以步骤(1)计算得到的初校准的设备时间timeEnd作为自身设备时间。
5.根据权利要求1所述的一种网络设备校时方法，其特征在于：步骤(3)中，网络设备B将delta0和delta00、delta1和delta10分别进行比较，若比较结果是delta0不等于delta00、delta1不等于delta10两种情况中的任意一种，此时网络设备B再判断delta0是否为负值，若delta0﹤0，则网络设备B判断存在时间偏移，且时间偏移值offset＝|delta0|/2，由网络设备B将初校准的设备时间timeEnd减去时间偏移值offset作为自身设备时间，完成自身设备时间的精校准。
6.根据权利要求1所述的一种网络设备校时方法，其特征在于：步骤(3)中，网络设备B将delta0和delta00、delta1和delta10分别进行比较，若比较结果是delta0不等于delta00、delta1不等于delta10两种情况中的任意一种，此时网络设备B再判断delta0、delta00是否为正值，若delta0、delta00均为正值，网络设备B判断存在时间偏移，且时间偏移值offset＝|delta0-delta00|/2，此时：
若时间偏移值offset小于1毫秒，由网络设备B以步骤(1)计算得到的初校准的设备时间timeEnd作为自身设备时间；
若时间偏移值offset大于1毫秒，且delta0﹥delta00，由网络设备B将初校准的设备时间timeEnd加上时间偏移值offset作为自身设备时间，完成自身设备时间的精校准；
若时间偏移值offset大于1毫秒，且delta0﹤delta00，由网络设备B将初校准的设备时间timeEnd减去时间偏移值offset作为自身设备时间，完成自身设备时间的精校准。
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