CN113497662A - 用于同步网络的方法 - Google Patents

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CN113497662A CN202110365572.XA CN202110365572A CN113497662A CN 113497662 A CN113497662 A CN 113497662A CN 202110365572 A CN202110365572 A CN 202110365572A CN 113497662 A CN113497662 A CN 113497662A
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Abstract

本发明涉及一种用于同步网络的方法，其中在第一网络中建立具有第一时基的特别是具有实时能力的第一有线通信系统，其中在第二网络中建立具有第二时基的特别是具有实时能力的第二有线通信系统，其中第一网络经由第一转换单元连接至特别是具有实时能力的无线通信系统，并且其中第二网络经由第二转换单元连接至无线通信系统，其中第一转换单元和第二转换单元根据无线通信系统的第三时基彼此同步，第三时基与第一时基和第二时基无关，其中将第三同步消息从第一转换单元传输到第二转换单元，并在第三时基中确定第三同步消息从第一转换单元到第二转换单元的传输时间，以及在将第二时基与第一时基同步时考虑所述传输时间。

Description

用于同步网络的方法
技术领域
本发明涉及用于同步网络的多种方法，以及用于执行所述多种方法的计算单元、由网络组成的系统和数据集。
背景技术
在自动化技术或工业控制技术中，常见的是以数据传输方式连接机器或设施的组件，特别是控制单元和现场设备，例如电控制器、驱动调节器、输入/输出设备等。例如，为了使机器的不同成套组件的运动可以同步且相互协调地运行，各个彼此联网的机器组件大多必须具有共同的时基。为此目的，有必要使各个机器组件或其时钟同步。例如，将具有实时能力的有线现场总线网络用于工业机器或机器组件的这种联网，所述现场总线网络通常基于以太网，例如Sercos2、Sercos III、EtherCAT、Profinet、以太网/IP、Profibus等。
可以例如借助于所谓的“精确时间协议”（Precision Time Protocol，PTP）在这种有线网络中建立共同的时基，在该协议过程中在主机和从机之间交换大量同步消息（例如，同步（Sync）、后续（Follow Up）、延迟请求（Delay Request）、延迟响应（Delay Response）等），以识别并在必要时补偿主时钟和从时钟之间的延迟。
这种有线网络大多不面向移动性和可扩展性，并且大多需要进行固定规划。同时为了提高移动性和可扩展性，在机器联网时（例如在自动化技术领域）术语“工业4.0”变得很普遍。该术语应理解为机器或设施的联网，并且特别是还理解为机器或设施与互联网或物联网（所谓的IoT，“Internet of Thing”）的连接。在此，联网设备可以从传感器和安全相机到车辆和生产机器。例如，在此可以经由移动无线电网络将机器连接到互联网并且例如与其他机器连接。
在这种情况下，其中例如分别建立了具有实时能力的现场总线网络的本地有线网络可以经由具有实时能力的无线网络（例如，移动无线电网络）彼此联网。为了在这种情况下也可以在各个彼此联网的组件之间实时进行数据传输，重要的是，这些不同的网络分别具有相同的时间标记并且可以彼此同步。
发明内容
在这种背景下，提出了具有独立权利要求的特征的用于同步网络的多种相关方法以及用于执行所述多种相关方法的计算单元、由网络组成的系统和数据集。有利的设计是从属权利要求以及以下描述的主题。
在第一网络中建立具有第一时基的第一有线通信系统，并且在第二网络中建立具有第二时基的第二有线通信系统。所述第一网络经由第一转换单元连接至无线通信系统，并且所述第二网络经由第二转换单元连接至所述无线通信系统。所述第一转换单元和所述第二转换单元根据所述无线通信系统的第三时基而彼此同步，所述第三时基与所述第一时基和所述第二时基无关。
特别地，所述第一转换单元和所述第二转换单元分别充当各自网络或各自有线通信系统与所述无线通信系统之间的接口。所述第一转换单元还特别是用作所述第一网络的第一时基与所述无线网络的第三时基之间的接口。对应地，所述第二转换单元适宜地用作所述第三时基和所述第二网络的第二时基之间的接口。
在本方法的范围中，这两个网络经由所述无线通信系统彼此同步，或者所述第二网络的第二时基经由所述无线网络与所述第一网络的第一时基同步。在不限制一般性的情况下，假定在所述第一网络中设置了全局时间发生器或主时钟，在所述第一网络和所述第二网络中的网络参与者应当与所述全局时间发生器或主时钟同步。为此，将第三同步消息从所述第一转换单元发送到所述第二转换单元，并在所述第三时基中确定所述第三同步消息从所述第一转换单元到所述第二转换单元的传输时间，并在将所述第二时基与所述第一时基同步时考虑该传输时间。通过这种方式，可以非常简单地考虑由于经由所述无线通信系统的传输而引起的时间延迟。
特别地，通过在所述第三时基中确定第一同步消息从所述第一网络在所述第一转换单元那里的接收时刻并在所述第三时基中确定第二同步消息从所述第二转换单元到所述第二网络中的发送时刻，在所述第三时基中确定所述第三同步消息从所述第一转换单元到所述第二转换单元的传输时间。通过这种方式，在同步时可以考虑第一和第二时基之外的整个时间延迟，而不必将这些时基与所述第三时基同步。但是，适宜地，参与的时基具有相同的单位，或者可以以已知的方式相互转换，即，所述第三时基中的差异必须可以转换为第一时基和第二时基中的差异。
特别适宜地，第一和第二同步消息可以是所谓的同步消息。因此，它们可以基于常规的同步机制，如“精确时间协议”（PTP），以便将第一和第二网络的网络参与者与第一网络的时间发生器同步。为了经由所述无线通信系统实现该同步，提出了专门为此目的设置的第三同步消息，该第三同步消息经由所述无线通信系统从所述第一转换单元传输到所述第二转换单元，并且包含所有为了将所述第二网络或其各个网络参与者与所述第一网络的全局时间发生器同步而需要的必要信息。
与诸如“精确时间协议”（PTP）的常规同步机制不同，在本方法的范围中经由所述无线通信系统的同步仅借助于一个消息来执行，该消息在这里称为第三同步消息。根据常规的同步机制，为了同步大多需要至少两个消息，例如：同步（Sync），后续（Follow Up），延迟请求（Delay Request），延迟响应（Delay Response）等。与同步相关的消息因此使得两个有线网络能够经由无线网络轻松同步。所述第三同步消息的总大小特别适宜地小于根据常规同步机制发送的消息的总大小。可以减少为了同步而必须经由所述无线通信系统发送的数据的数量，并且因此可以减少同步所需的传输资源。此外，可以减少用于运行规划的耗费，并且所述同步不太容易丢失数据分组。优选地，根据本发明的数据集来创建所述第三同步消息。该消息或该数据集包括用于标题或报头的字段以及用于各个与同步相关的数据的字段。
在此，本发明基于以下概念：为了经由所述无线通信系统进行时间同步，在唯一的与同步相关的消息中绑定地传输时间同步所需的信息并且在所述无线通信系统中使用现有的同步，所述信息在有线通信系统中将在多个消息的过程中予以交换。在本发明的范围中，在各个网络中设置对应的机制来耦合或解耦所述第三同步消息或包含在所述第三同步消息中的与同步相关的数据，所述机制对其余参与者透明地运行，即，其余参与者不需要知道这些机制的存在。特别地，第一转换单元和第二转换单元分别被对应地配置和设计用于该耦合和解耦。
由于所述第一转换单元和所述第二转换单元还具有根据第三时基的相同的时间标记，因此该耦合和解耦根据相同的时间标记进行。这些转换单元特别是用于在第一网络和第二网络之间转换或交换与同步相关的数据。在第三时基中确定传输时间偏移，特别是经由转换单元传输与同步相关的数据所需的时间间隔，并且所述传输时间偏移特别适宜地是与第一时基和第二时基无关的相对时间偏移。
除了在第三时基中接收第一同步消息的接收时刻之外，所述第三同步消息有利地还包括其他与同步相关的数据，例如在第一时基中的第一同步消息的发送时刻和/或第一时基中的在第一转换单元和第一网络的时间发生器之间的频移和/或第一时基中的在第一网络中的传输延迟和/或第一时基中的用于校正第一时基中第一同步消息的发送时刻与第一时基中第一同步消息的接收时刻之间的时间延迟的第一校正字段值。
第一时基中的传输延迟优选地是所述第一网络中的平均传输延迟。因此，传输延迟特别是涉及在所述第一网络中所述第一同步消息从时间发生器到所述第一转换单元的传输延迟。
所述第三同步消息有利地包括标题以及分别用于每个与同步相关的数据的字段。该消息的总大小小于同步消息和后续消息的总和，需要较少的计算耗费并且可以以节省资源的方式传送出去。
在所述第一网络中，与同步相关的数据的第一部分由所述第一同步消息（或相关联的后续消息）传送，并且第二部分由所述第一转换单元在接收到同步消息之后确定。在所述第二网络中，从与同步相关的数据中产生第二同步消息（以及相关联的后续消息），所述第二同步消息从接收者的角度看源自所述第一网络。
根据有利的实施方式，所述第二转换单元根据与同步相关的数据确定第二校正字段值以传送到所述第二网络，所述第二校正字段值用于校正从所述第一同步消息的发送时刻到所述第二同步消息的接收时刻的总延迟。特别地，第三时基中的在接收时刻和发送时刻之间的上述差可以包括在该第二校正字段值中，从而所述第二网络中的后续参与者可以使用其常规的同步机制，而无需了解传输结构。借助于该第二校正字段值以及发送所述第一消息的发送时刻，所述第二转换单元特别是可以使所述第二网络的网络参与者与所述第一网络的全局时间发生器同步。
特别有利地，通过本发明使得能够在所谓的“工业4.0”过程中使机器或设施彼此联网，并且特别是将它们连接到互联网或物联网（所谓的IoT，“Internet of Things”）。机器的组件，特别是控制单元和现场设备，例如电控制器、驱动调节器、输入/输出设备等，可以分别在第一网络和第二网络中相互连接。通过所述无线通信系统，特别是具有实时能力的互联网连接或具有实时能力的移动无线电网络，可以将这些不同的机器或其有实时能力的有线通信系统直接彼此联网。
特别适宜地，所述第一通信系统和所述第二通信系统分别是具有实时能力的通信系统，该通信系统在各自的网络中使得能够满足对应的实时条件并保证在各自的网络中传输的数据分组在可定义的时刻或可定义的时间段内到达或已经到达期望的参与者。为此目的，在各自的通信系统中实现对应的机制或协议，从而可以满足预给定的实时条件。
自动化技术或工业控制技术的有线通信系统（例如具有实时能力的现场总线）的实时机制与无线通信系统（特别是具有实时能力的无线移动无线电网络）的实时机制特别是部分地明显不同，从而以常规方式不能轻易地经由移动无线电网络无线连接机器的实时性重要的功能。现在通过本发明使得这成为可能，从而机器可以适宜地经由具有实时能力的移动无线电网络连接到其他机器并且可以实时通信。
优选地，所述第一有线通信系统和所述第二有线通信系统分别基于以太网和/或IEEE802标准和/或TSN标准。这些具有实时能力的通信系统分别适宜地用于将自动化技术机器的组件联网。适宜地，第一和第二具有实时能力的有线通信系统分别是基于以太网的具有实时能力的现场总线，例如Sercos III、EtherCAT、Profinet、以太网/IP等。IEEE 802包含在本地、特别是有线的网络（特别是以太网网络）的领域中的一系列规范或标准。“时间敏感网络”（Time Sensitive Networking，TSN）代表了一系列标准或规范，这些标准或规范尤其处理网络中网络参与者的同步，特别是为了满足实时要求，特别是在经由以太网进行数据传输的情况下。在工业4.0的过程中，TSN标准变得越来越重要。
优选地，所述无线通信系统是具有实时能力的移动无线电网络和/或基于5G标准。在UMTS（3G）和LTE（4G）之后，5G是所谓的“下一代移动网络”（Next Generation MobileNetworks，简称NGMN）的第五代，这是由移动无线电公司和移动无线电供应商开发移动无线电代的项目。5G基于其直接的前身4G，但与4G相比有显著改善，特别是实时行为有了显著改善。
根据本发明的特别有利的设计，所述第一有线通信系统和第二具有实时能力的有线通信系统分别基于TSN标准，并且具有实时能力的无线通信系统基于5G标准。基于TSN和5G标准的通信系统分别具有专门的实时机制，特别是QoS机制，所述实时机制实时地实现数据传输，但是所述数据传输部分地彼此明显不同。本发明提供了将根据TSN和5G标准的实时机制相互转换的可能性，由此特别有利地使得基于以太网的实时系统和5G移动无线电系统之间的实时特性彼此兼容。由此特别有利地使得能够经由5G移动无线电网络将机器实时地与基于以太网或TSN标准的网络连接，特别是在“工业4.0”的过程中。
在此，本发明有利地适用于广泛的机器和应用，例如用于隧道掘进机、液压冲孔/压制、通用自动化、半导体处理、机器人技术等。
本发明有利地适合于机床，例如焊接系统、拧紧系统、线锯或铣床，适合于幅材加工机，例如印刷机、报纸印刷机、轮转凹版印刷机、丝网印刷机、内联柔版印刷机或包装机，或适用于制造汽车或制造汽车组件（例如内燃机或控制设备）的（带）设施。
根据本发明的计算单元特别是通过程序技术被设计为执行根据本发明的方法。特别地，这种计算单元被设置为各自网络中的对应转换单元，并且可以例如被构造为路由器。
以具有用于执行所有方法步骤的程序代码的计算机程序或计算机程序产品的形式来实现根据本发明的方法是有利的，因为这导致特别低的成本，特别是在执行控制设备还用于其他任务并且因此无论如何都存在的情况下。适用于提供所述计算机程序的数据载体特别是磁的、光的和电的存储器，例如硬盘、闪存、EEPROM、DVD等。也可以经由计算机网络（互联网，内联网等）下载程序。
本发明的其他优点和设计从说明书和附图中得出。
可以理解，上述的特征和下面还要解释的特征不仅可以以分别说明的组合使用，而且还可以以其他组合或单独使用，而不会脱离本发明的范围。
附图说明
基于附图中的实施例示意性地示出了本发明，并且下面参照附图对本发明进行详细描述。
图1示意性地示出了根据现有技术的网络。
图2示意性地示出了根据本发明的由网络组成的系统的优选设计，所述系统被设计为执行根据本发明的方法的优选实施方式。
图3示意性地示出了根据本发明的数据集的优选设计，所述数据集可以基于根据本发明的方法的优选实施方式。
具体实施方式
在图1中示意性地示出了根据现有技术的网络并用100表示。网络100具有多个分布节点110、120、130，大量网络参与者可以连接到每个分布节点。
各个节点以及由此所述网络参与者经由基于以太网、基于IEEE 802标准以及还基于TSN标准的具有实时能力的有线通信系统彼此联网。
节点110包括全局时间发生器或主时钟111，网络100的所有参与者都与全局时间发生器或主时钟111同步，以便具有共同的时基并且能够进行实时通信。
节点110、120、130在网络100中根据所谓的“精确时间协议”（PTP）以常规方式借助于所谓的同步消息和后续消息进行同步。
通过发送不同的同步消息115、116，在此第二节点120的从时钟121首先与第一节点110的主时钟111同步。第二节点120又通过同步消息125、126用作主机122地将第三节点130的从时钟131与其时钟122同步。在图1中，各个节点110、120、130的时基或时间标记表示为t[a]，t[b]和t[c]，其中时基出现在方括号中。
为此目的，第一节点110在第一时刻
Figure 295455DEST_PATH_IMAGE001
向节点120发送同步消息115，节点120在第二时刻
Figure 736801DEST_PATH_IMAGE002
接收该同步消息115。第一节点110还在其时基t[a]中创建关于第一时刻
Figure 396452DEST_PATH_IMAGE001
的时间戳，在所述第一时刻第一节点110发送了第一同步消息115。此外，第二节点120在其时基t[b]中创建了关于时刻
Figure 417498DEST_PATH_IMAGE002
的时间戳，在该时刻第二节点120接收了第一同步消息115。第一节点110尽快向第二节点120发送后续消息116，该后续消息包括关于时刻
Figure 10153DEST_PATH_IMAGE003
的时间戳。
借助于这两个时间戳和第一网络100中在时基t[a]中从第一节点110到第二节点120的平均传输延迟
Figure 294504DEST_PATH_IMAGE004
，第二节点120可以确定节点110的全局时间，特别是借助于其内部时钟121在其时基t[b]中相对于节点110的时钟111的时间偏移或偏移
Figure 441451DEST_PATH_IMAGE005
，例如根据以下公式：
Figure 266188DEST_PATH_IMAGE006
。
用
Figure 978929DEST_PATH_IMAGE007
表示第二节点120的本地时钟121和第一节点110的全局时钟111之间的频移。可以例如通过其他同步消息和后续消息来确定该频移，特别是根据标准IEEE802.1AS-Rev和IEEE1588-2008。
在第二节点120与第一节点110同步之后，第三节点130的从时钟131与第二节点120同步，第二节点120相对于第三节点130用作主机122。
为此目的，第二节点120在第三时刻
Figure 168602DEST_PATH_IMAGE008
向第三节点130发送同步消息125，第三节点130在第四时刻
Figure 802846DEST_PATH_IMAGE009
接收到该同步消息125。第二节点120在其时间标记t[b]中创建关于第三时刻
Figure 165694DEST_PATH_IMAGE008
的时间戳。借助于该时间戳
Figure 201783DEST_PATH_IMAGE008
，第二节点120还根据以下公式确定时基t[a]中的校正字段值
Figure 93516DEST_PATH_IMAGE010
：
Figure 480635DEST_PATH_IMAGE011
。
所述校正字段值特别是涉及取决于接收第一同步消息115与发送第二同步消息125之间的处理时间或延迟时间的校正。第二节点120然后将第二后续消息126发送给第三节点130，该第二后续消息包括关于时刻
Figure 655963DEST_PATH_IMAGE012
的时间戳、校正字段值
Figure 280979DEST_PATH_IMAGE013
和频移
Figure 78034DEST_PATH_IMAGE014
。
第三节点130在时刻
Figure 218028DEST_PATH_IMAGE015
接收第二同步消息125，并在其时间标记t[c]中创建对应的时间戳。在获得第二后续消息之后，第三节点130可以与全局时间发生器110同步。为此目的，可以根据以下公式确定第三节点的内部时钟131相对于主时钟111的偏移
Figure 188258DEST_PATH_IMAGE016
：
Figure 198940DEST_PATH_IMAGE017
。
在此，
Figure 901316DEST_PATH_IMAGE018
表示第三节点130的频移，
Figure 794186DEST_PATH_IMAGE019
表示第二节点120和第三节点130之间的平均传输延迟。
图2示意性地示出了根据本发明的由网络组成的系统200的优选设计，这些网络根据本发明方法的优选实施方式被同步。
在第一网络210中建立具有第一时基t[210]的第一具有实时能力的有线通信系统，并且在第二网络220中建立具有第二时基t[220]的第二具有实时能力的有线通信系统。
这两个具有实时能力的有线通信系统分别基于以太网、基于IEEE802标准，并且还优选地分别基于TSN标准。例如，每个通信系统都可以被构造为基于以太网的具有实时能力的现场总线，例如Sercos III、EtherCAT、Profinet、以太网/IP等。
例如，在自动化技术或工业控制技术的过程中，通过第一和第二网络210、220分别将机器的组件彼此联网，例如分别将控制设备、执行器、传感器等彼此联网。在“工业4.0”的过程中，两个网络210、220以及因此各自的机器经由具有实时能力的无线通信系统230相互连接。该具有实时能力的无线通信系统230基于5G标准，并且被构造为具有实时能力的移动无线电网络或5G移动无线电网络。
第一网络210经由第一转换单元231连接到无线网络230，并且第二网络220经由第二转换单元232连接到无线网络230。第一转换单元231和第二转换单元232根据无线通信系统230的第三时基t[5g]彼此同步，所述第三时基与第一时基t[210]和第二时基t[220]无关。这些转换单元231、232特别是用作第一和第二网络210、220的时基t[210]和t[220]与无线通信系统230的第三时基t[5g]之间的对应接口。无线网络230适宜地包括其他组件233，以在网络210、220之间形成5G桥。
此外，第一转换单元231的内部时钟231a可以作为从机连接到第一网络210的第一时基t[210]。对应地，第二转换单元232的内部时钟232a可以连接到第二网络220的第二时基t[220]。
为了能够经由5G移动无线电网络230在TSN网络210和220之间进行具有实时能力的数据传输，重要的是这些网络210、220分别具有相同的时间标记，并且可以经由5G移动无线电网络230彼此同步。
如上面参考图2所解释的，可以在第一和第二网络210、220内分别进行根据“精确时间协议”（PTP）的同步。为此目的，第一和第二网络210、220中的各个节点或网络参与者可以分别通过发送和接收同步消息和后续消息来同步。在此，第一网络210中的网络参与者或节点根据“精确时间协议”（PTP）与全局时间发生器211或主时钟211a同步。第二网络220中的网络参与者或节点也应当与第一网络210的该全局时间发生器211同步。
为此目的，系统200被设计为执行根据本发明的方法的优选实施方式。在此过程中，第一转换单元231接收根据第一网络210的时间发生器211的PTP的同步消息215、216。第一转换单元231然后创建第三同步消息235，该第三同步消息235包括与同步相关的数据，用于将第二网络220与第一网络210的全局时间发生器211同步。第三同步消息235从第一转换单元231经由5G移动无线电网络230传送到第二转换单元232，第二转换单元232借助于接收到的消息235将第二网络220或第二网络220中网络参与者221的内部时钟221a与第一网络210的时间发生器211同步。
首先，第一转换单元231例如从第一网络210的时间发生器211接收第一同步消息215，这里是根据PTP的同步消息，以及此外接收后续消息216。
第一转换单元231基于接收到的同步消息215、216来确定与同步相关的数据。有利地，将发送时间戳、接收时间戳、频移、平均传输延迟和第一校正字段值确定为这些与同步相关的数据。
所述发送时间戳涉及发送时刻
Figure 505790DEST_PATH_IMAGE020
，在该发送时刻，从第一网络210的时间发生器211发送了第一同步消息，特别是在其时间标记t[210]或第一时基t[210]中。该第一时间戳特别是用第一后续消息216传送。
接收时间戳涉及第一转换单元231接收到第一同步消息的接收时刻
Figure 902136DEST_PATH_IMAGE021
，特别是在其时间标记t[5g]或第三时基t[5g]中。
频移
Figure 775414DEST_PATH_IMAGE022
特别是涉及第一转换单元231的内部时钟231a与时间发生器211的全局时钟211a之间的频率偏移，特别是在第一时基t[210]中。
平均传输延迟
Figure 358842DEST_PATH_IMAGE023
特别是涉及在第一网络210中的时间发生器211与第一转换单元231之间的同步消息215、216的平均传输持续时间，特别是在第一时基t[210]中。
第一校正字段值
Figure 405296DEST_PATH_IMAGE024
特别是涉及对第一同步消息的发送时刻
Figure 921728DEST_PATH_IMAGE025
与第一同步消息的接收时刻之间的时间延迟的校正，特别是在第一时基t[210]中。
特别地，在接收了第一同步消息215之后，第一转换单元231将第三时基t[5g]中的接收时间戳确定为与同步相关的数据。在接收到第一后续消息216之后，第一转换单元231确定其余上述与同步相关的数据，或者从后续消息216中提取这些数据。
取决于所述与同步相关的数据，第一转换单元231创建第三同步消息235，并且经由无线通信系统230将所述第三同步消息传送到第二网络220的第二转换单元232，以与第一网络210的时间发生器211同步。
第二转换单元232接收第三同步消息235。然后，第二转换单元232根据用于将第二时基t[220]与第一时基t[220]同步的与同步相关的数据在第二网络220中发送第二同步消息225（这里是根据PTP的同步消息）以及此外还发送后续消息226。网络参与者221在时刻
Figure 965907DEST_PATH_IMAGE026
接收到同步消息225。
在发送了第二同步消息225之后，第二转换单元232在其时间标记t[5g]中确定该消息225的发送时刻
Figure 36631DEST_PATH_IMAGE027
的输出时间戳。取决于发送时刻
Figure 886776DEST_PATH_IMAGE028
以及与同步相关的数据，第二转换单元232根据以下公式确定第二校正字段值
Figure 460977DEST_PATH_IMAGE029
：
Figure 941636DEST_PATH_IMAGE030
。
所述第二校正字段值特别是包含从第一同步消息的发送时刻
Figure 765236DEST_PATH_IMAGE031
到第二同步消息的接收时刻
Figure 419071DEST_PATH_IMAGE032
的总处理时间或总延迟时间，并且特别是包含无线通信系统230在第一网络210和第二网络220之间传输与同步相关的数据所需的处理时间或延迟时间。特别有利地，所述第二校正字段值取决于第三时基t[5g]中的输出时间戳
Figure 113358DEST_PATH_IMAGE028
与接收时间戳
Figure 499340DEST_PATH_IMAGE033
之差。
然后，第二转换单元232发送第二后续消息226，该第二后续消息226包括在第一时基t[210]中的第一同步消息215的发送时刻
Figure 341394DEST_PATH_IMAGE034
和第二校正字段值
Figure 267761DEST_PATH_IMAGE035
，所述发送时刻作为在第一时基t[210]中第二同步消息的“假定”发送时刻。在获得该后续消息226之后，网络参与者221的时钟221a可以与第一网络210的全局时间发生器211的主时钟211a同步。
因此在本方法的范围中，经由5G移动无线电网络仅传送一个同步消息235，该同步消息235包含使两个网络210、220彼此同步所需的所有与同步相关的数据。因此与诸如“精确时间协议”的常规同步机制不同，不发送大量消息，而仅发送一个消息235。同步消息235的总大小比在PTP过程中的同步消息对小。由此经由5G移动无线电网络230发送的用于同步的数据量以及因此移动无线电网络230的同步所需的传输资源可以被减少并且保持得尽可能低。此外，可以减少运行规划的耗费，并且该同步不太容易丢失数据分组。
在图3中示意性地示出了对应的同步消息并用300表示，该同步消息可以由第一转换单元231创建以用于同步并且经由5G移动无线电网络230发送。消息300包括用于标题的字段310以及用于与同步相关的数据的各个大小的字段320、330、340、350。
标题310特别是具有34字节的大小。
例如，可以为关于第一同步消息215的发送时刻
Figure 816554DEST_PATH_IMAGE025
的发送时间戳设置字段320，并且该字段320的大小为10字节。
字段330可以被设置用于频移
Figure 639017DEST_PATH_IMAGE022
和第一校正字段值
Figure 702788DEST_PATH_IMAGE036
。例如，字段330的大小为32字节。
此外，字段340可以被设置用于关于第一同步消息215的接收时刻
Figure 432847DEST_PATH_IMAGE033
的接收时间戳，并且根据IEEE802.1AS-Rev具有10字节的大小。
字段350例如被设置用于平均传输延迟
Figure 836146DEST_PATH_IMAGE037
，并且根据IEEE802.1AS-Rev可以具有12字节的大小。
字段320和330的信息，即发送时间戳、频移和校正字段值，特别是对应于常规后续消息的信息内容。除了这些信息之外，同步消息300还包括字段340和350的数据，即接收时间戳和传输延迟。
在具有34字节、10字节和32字节的情况下，字段310、320和330具有例如76字节的总大小，其对应于常规后续消息的大小NFollowUp。
通过字段310、320和330的76字节的大小NFollowUp、字段340的10字节的大小NIngressTimestamp以及字段350的12字节的大小NMeanPropagationDelay，得出了消息300的总大小NSync5g为98字节：
NSync5g=NFollowUp +NIngressTimestamp +NMeanPropagationDelay=98字节。
根据PTP，特别是根据IEEE802.1AS-Rev，常规同步消息的大小为NSync=44字节，常规后续消息的大小为NFollowUp=76字节。因此，常规的同步和后续消息对的总大小为
Nsync+FollowUp=120字节。
在此，按照常规，同步消息和后续消息均不包含平均传输延迟或用于接收同步消息的第二时间戳。如果要用该数据来扩展常规的同步和后续消息对，则得出的理论总大小N'sync+FollowUp将如下所示：
N'sync+FollowUp=NSync+FollowUp +NIngressTimestamp +NMeanPropagationDelay=142字节。
在经由根据IEEE802.3的以太网进行传输的情况下，还需要大小为NEthernet=18字节的以太网报头。考虑到该以太网报头的大小，为同步消息以及上面解释的常规同步和后续消息对得出以下总大小：
Figure 829510DEST_PATH_IMAGE038
=NSync5g+NEthernet=116字节
Figure 380577DEST_PATH_IMAGE039
= N'sync+FollowUp+2•NEthernet=178字节。
因此通过使用与同步相关的消息300，与178字节的常规同步后续消息对相比，可以将经由5G移动无线电网络发送的数据的大小减少到116字节，这相当于将数据减少约34％。此外，由于仅发送一个同步消息300，因此还可以减少5G网络的规划或调度耗费。

Claims (23)

1.一种用于同步网络的方法，
其中在第一网络（210）中建立具有第一时基（t[210]）的特别是具有实时能力的第一有线通信系统，
其中在第二网络（220）中建立具有第二时基（t[220]）的特别是具有实时能力的第二有线通信系统，
其中所述第一网络（210）经由第一转换单元（231）连接至特别是具有实时能力的无线通信系统（230），并且其中所述第二网络（220）经由第二转换单元（232）连接至所述无线通信系统（230），
其中所述第一转换单元（231）和所述第二转换单元（232）根据所述无线通信系统（230）的第三时基（t[5g]）彼此同步，所述第三时基与所述第一时基（t[210]）和所述第二时基（t[220]）无关，
其中将第三同步消息（235）从所述第一转换单元（231）传输到所述第二转换单元（232），并在所述第三时基（t[5g]）中确定所述第三同步消息从所述第一转换单元（231）到所述第二转换单元（232）的传输时间，以及在将所述第二时基与所述第一时基同步时考虑所述传输时间。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，将在所述第三时基（t[5g]）中所述第三同步消息从所述第一转换单元（231）到所述第二转换单元（232）的传输时间确定为第一同步消息（215）从所述第一网络到所述第一转换单元（231）那里的接收时刻（
Figure DEST_PATH_IMAGE001
）与第二同步消息（225）从所述第二转换单元（232）到所述第二网络中的发送时刻（
Figure 772762DEST_PATH_IMAGE002
）之差。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在所述第一网络（210）中，所述第一转换单元（231）接收所述第一同步消息（215）并在所述第三时基（t[5g]）中确定所述第一同步消息的接收时刻（
Figure DEST_PATH_IMAGE003
），以及将包含所述第三时基（t[5g]）中所述第一同步消息的接收时刻（
Figure 424324DEST_PATH_IMAGE001
）的第三同步消息（235）传输到所述第二转换单元（232）。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述第二转换单元（232）接收包含所述第三时基（t[5g]）中所述第一消息的接收时刻（
Figure 184820DEST_PATH_IMAGE001
）的所述第三同步消息（235），将所述第二同步消息（225）发送到所述第二网络中，并在所述第三时基（t[5g]）中确定所述第二同步消息的发送时刻（
Figure 314450DEST_PATH_IMAGE002
）。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述第二转换单元（232）将所述第三时基（t[5g]）中所述第二同步消息（225）的发送时刻（
Figure 597663DEST_PATH_IMAGE002
）发送到所述第二网络中，或确定所述第三时基（t[5g]）中所述第一同步消息（215）的接收时刻（
Figure 420126DEST_PATH_IMAGE001
）与所述第三时基（t[5g]）中所述第二同步消息（225）的发送时刻（
Figure 421580DEST_PATH_IMAGE004
）之差并将包括所述差的数据发送到所述第二网络中。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的方法，其中，所述第三同步消息（235）包含所述第一时基（t[210]）中所述第一同步消息（215）的发送时刻（
Figure 354901DEST_PATH_IMAGE005
）。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述第二转换单元（232）将所述第一时基（t[210]）中所述第一同步消息（215）的发送时刻（
Figure 23780DEST_PATH_IMAGE005
）发送到所述第二网络中。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述第二转换单元（232）将所述第一时基（t[210]）中的第二校正字段值发送到所述第二网络中，所述第二校正字段值用于校正从所述第一同步消息（215）的发送时刻（
Figure 485985DEST_PATH_IMAGE006
）到所述第二同步消息（225）的接收时刻（
Figure 224003DEST_PATH_IMAGE007
）的总延迟。
9.一种用于同步网络的方法，
其中在第一网络（210）中建立具有第一时基（t[210]）的特别是具有实时能力的第一有线通信系统，
其中所述第一网络（210）经由第一转换单元（231）连接至具有第三时基（t[5g]）的特别是具有实时能力的无线通信系统（230），
其中在所述第一网络（210）中，所述第一转换单元（231）接收第一同步消息（215）并在所述第三时基（t[5g]）中确定所述第一同步消息的接收时刻（
Figure 695435DEST_PATH_IMAGE001
），以及将包含所述第三时基（t[5g]）中所述第一同步消息的接收时刻的第三同步消息（235）发送到所述无线通信系统（230）中。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第三同步消息（235）包含在所述第一时基（t[210]）中的所述第一同步消息（215）的发送时刻（
Figure DEST_PATH_IMAGE008
）。
11.一种用于同步网络的方法，
其中在第二网络（220）中建立具有第二时基（t[220]）的特别是具有实时能力的第二有线通信系统，
其中所述第二网络（220）经由第二转换单元（232）连接至具有第三时基（t[5g]）的特别是具有实时能力的无线通信系统（230），
其中所述第二转换单元（232）从所述具有实时能力的无线通信系统（230）接收包含在所述第三时基（t[5g]）中的第一同步消息的接收时刻（
Figure 953241DEST_PATH_IMAGE001
）的第三同步消息（235），将第二同步消息发送到所述第二网络中并且在第三时基（t[5g]）中确定所述第二同步消息的发送时刻（
Figure 383086DEST_PATH_IMAGE009
），以及
将所述第三时基（t[5g]）中所述第二同步消息（225）的发送时刻（
Figure 93553DEST_PATH_IMAGE009
）发送到所述第二网络中，或确定所述第三时基（t[5g]）中所述第一同步消息的接收时刻（
Figure 103097DEST_PATH_IMAGE001
）与所述第三时基（t[5g]）中所述第二同步消息的发送时刻（
Figure 480989DEST_PATH_IMAGE002
）之差并将包括所述差的数据发送到所述第二网络中。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述第二转换单元（232）将所述第一时基（t[210]）中的所述第一同步消息（215）的发送时刻（
Figure 550576DEST_PATH_IMAGE005
）发送到所述第二网络中。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述第二转换单元（232）将所述第一时基（t[210]）中的第二校正字段值发送到所述第二网络中，所述第二校正字段值用于校正从所述第一同步消息（215）的发送时刻（
Figure 997607DEST_PATH_IMAGE006
）到所述第二同步消息（225）的接收时刻（
Figure 76421DEST_PATH_IMAGE007
）的总延迟。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第三同步消息（235）包含选自以下的与同步相关的数据：
在所述第三时基中所述第一同步消息从所述第一网络到所述第一转换单元（231）那里的接收时刻（
Figure 308819DEST_PATH_IMAGE003
），
在所述第一时基（t[210]）中的所述第一同步消息（215）的发送时刻（
Figure 814887DEST_PATH_IMAGE005
），
在所述第一时基（t[210]）中的在所述第一转换单元（231）和所述第一网络（210）的时间发生器（211）之间的频移，
在所述第一时基（t[210]）中的在所述第一网络（210）中的传输延迟，
在所述第一时基（t[210]）中的第一校正字段值，用于校正所述第一同步消息的发送时刻（
Figure 765525DEST_PATH_IMAGE006
）和所述第一同步消息的接收时刻（
Figure 116872DEST_PATH_IMAGE007
）之间的时间延迟。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述第三同步消息（235）包括标题（310）以及分别用于各个与同步相关的数据的字段（320、330、340、350）。
16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第一有线通信系统和所述第二有线通信系统分别基于以太网和/或基于EEE802标准和/或基于TSN标准，和/或其中所述无线通信系统（230）是具有实时能力的移动无线电网络和/或基于5G标准。
17.一种数据集，其被设计为作为第三同步消息（235、300）根据前述权利要求中任一项所述的用于同步网络的方法发送出去，其中所述数据集包括用于标题的字段（310）以及用于各个与同步相关的数据的字段（320、330、340、350）。
18.一种数据集，其包括用于以下与同步相关的数据的字段（320、330、340、350）：
在第三时基中第一同步消息从第一网络到第一转换单元（231）那里的接收时刻（
Figure 203777DEST_PATH_IMAGE003
），
在第一时基（t[210]）中的所述第一同步消息（215）的发送时刻（
Figure 146325DEST_PATH_IMAGE008
），
在所述第一时基（t[210]）中的在所述第一转换单元（231）和所述第一网络（210）的时间发生器（211）之间的频移，
在所述第一时基（t[210]）中的在所述第一网络（210）中的传输延迟，
在所述第一时基（t[210]）中的第一校正字段值，用于校正所述第一同步消息（215）的发送时刻（
Figure 318681DEST_PATH_IMAGE010
）和所述第一同步消息的接收时刻之间的时间延迟。
19.一种由第一网络（210）和第二网络（220）组成的系统（200），
其中在所述第一网络（210）中建立具有第一时基（t[210]）的特别是具有实时能力的第一有线通信系统，
其中在所述第二网络（220）中建立具有第二时基（t[220]）的特别是具有实时能力的第二有线通信系统，
其中所述第一网络（210）经由第一转换单元（231）连接至特别是具有实时能力的无线通信系统（230），并且其中所述第二网络（220）经由第二转换单元（232）连接至所述无线通信系统（230），
其中所述第一转换单元（231）和所述第二转换单元（232）根据所述无线通信系统（230）的第三时基（t[5g]）彼此同步，所述第三时基与所述第一时基（t[210]）和所述第二时基（t[220]）无关，
其中所述系统（200）被设计为，为了经由所述无线通信系统（230）同步所述第一网络（210）的第一时基（t[210]）和所述第二网络（220）的第二时基（t[220]）而执行根据权利要求1至8或14至16中任一项所述的方法。
20.根据权利要求19所述的系统（200），
其中，所述第一有线通信系统和所述第二有线通信系统分别基于以太网和/或IEEE802标准和/或TSN标准，以及
其中，所述无线通信系统（230）是具有实时能力的移动无线电网络和/或基于5G标准。
21.一种计算单元（231、232），其被设计为执行根据权利要求9至16中任一项所述的方法。
22.一种计算机程序，当其在计算单元（231、232）上执行时促使所述计算单元（231、232）执行根据权利要求9至16中任一项所述的方法。
23.一种机器可读存储介质，其上存储有根据权利要求22所述的计算机程序。
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