CN114039695A - 冗余网络的时间同步方法、冗余网络系统及设备 - Google Patents

Abstract

本申请的实施例提供了一种冗余网络的时间同步方法、冗余网络系统及设备，涉及以太网通信技术领域。本申请通过分别确定所述主网络的故障权重以及所述次网络的故障权重；根据主网络的故障权重以及所述次网络的故障权重，确定可用的网络，所述可用的网络包括：所述主网络和/或所述次网络；通过所述可用的网络向所述主时钟同步服务器或者所述次时钟同步服务器发送同步请求报文；根据所述主时钟同步服务器或者所述次时钟同步服务器发送的同步应答报文，进行时间同步。使得主控制器与冗余控制器都分别通过主网络、次网络与主时钟同步服务器、次时钟同步服务器连接，在控制器冗余的情况下，实现了时钟同步服务器的冗余，提高了系统的容错性和可靠性。

Description

冗余网络的时间同步方法、冗余网络系统及设备

技术领域

本申请涉及以太网通信技术领域，具体而言，涉及一种冗余网络的时间同步方法、冗余网络系统及设备。

背景技术

以太网是当今的局域网采用的最通用的通信协议标准。随着现代工业的高速发展，以太网通信在工业领域的应用也越来越广泛，电力系统、车间级自动化控制系统等领域工业现场对于多系统协同工作的要求越来越高。另外，为了增加通讯的稳定性，上述工业现场的以太网一般使用双网通讯，因此，需要一个共同的时间基准来确保双网之间时钟的时间精确同步，使得系统可靠运行。

目前，实现双网通讯的时钟同步，通常是主网络和次网络分别连接两个不同的时钟同步服务器，控制器以及冗余控制器与其中一个网络连接后，通过当前网络的时钟同步服务器进行时间同步。并且，实时判断当前网络的连通情况，若发生故障，则切换至另一网络，通过另一网络对应的时钟同步服务器进行时间同步。

但是，现有技术中的控制方式，容错率过低，一旦当前网络出现故障，无法与时钟同步服务器建立通信就会切换至另一网络，再通过另一网络的时钟同步服务器进行时间同步。若主网络与次网络都出现连通障碍，则会导致网络频繁切换，使得控制器以及冗余控制器也需随之频繁进行时间同步，增加了网络负担。

发明内容

本申请的目的包括，例如，提供了一种冗余网络的时间同步方法、冗余网络系统及设备，使得主控制器与冗余控制器都分别通过主网络、次网络与主时钟同步服务器、次时钟同步服务器连接，在控制器冗余的情况下，实现了时钟同步服务器的冗余，提高了系统的容错性和可靠性。

本申请的实施例可以这样实现：

第一方面，本申请实施例提供一种冗余网络的时间同步方法，应用于冗余网络系统的主控制器以及冗余控制器，所述冗余网络系统包括：主时钟同步服务器、次时钟同步服务器、所述主控制器以及所述冗余控制器，所述主时钟同步服务器分别通过主网络以及次网络与所述主控制器以及所述冗余控制器连接，且，所述次时钟同步服务器分别通过所述主网络以及所述次网络与所述主控制器以及所述冗余控制器连接；所述方法包括：

分别确定所述主网络的故障权重以及所述次网络的故障权重；

根据所述主网络的故障权重以及所述次网络的故障权重，确定可用的网络，所述可用的网络包括：所述主网络和/或所述次网络；

通过所述可用的网络向所述主时钟同步服务器或者所述次时钟同步服务器发送同步请求报文；

根据所述主时钟同步服务器或者所述次时钟同步服务器发送的同步应答报文，进行时间同步。

在一种可选的实施方式中，所述分别确定所述主网络的故障权重以及所述次网络的故障权重，包括：

根据所述主网络的状态，确定所述主网络的故障类型；

根据所述次网络的状态，确定所述次网络的故障类型；

分别将所述故障类型对应的所述故障权重累加，得到所述主网络的故障权重以及所述次网络的故障权重。

在一种可选的实施方式中，所述根据所述主网络的故障权重以及所述次网络的故障权重，确定可用的网络，包括：

若所述主网络的故障权重以及所述次网络的故障权重均小于或等于预设阈值，则将所述主网络以及所述次网络作为所述可用的网络；

若所述主网络的故障权重小于或等于所述预设阈值，且所述次网络的故障权重大于所述预设阈值，则将所述主网络作为所述可用的网络；

若所述次网络的故障权重小于或等于所述预设阈值，且所述主网络的故障权重大于所述预设阈值，则将所述次网络作为所述可用的网络。

在一种可选的实施方式中，所述通过所述可用的网络向所述主时钟同步服务器或者所述次时钟同步服务器发送同步请求报文，包括：

若所述可用的网络包括所述主网络和所述次网络，则通过所述主网络向所述主时钟同步服务器发送所述同步请求报文；

若在预设时间周期内，未收到所述主时钟同步服务器发送的同步应答报文，则通过所述次网络向所述主时钟同步服务器发送所述同步请求报文；

若在预设时间周期内，未收到所述主时钟同步服务器发送的同步应答报文，则通过所述主网络向所述次时钟同步服务器发送所述同步请求报文；

若在预设时间周期内，未收到所述次时钟同步服务器发送的同步应答报文，则通过所述次网络向所述次时钟同步服务器发送所述同步请求报文。

在一种可选的实施方式中，所述通过所述可用的网络向所述主时钟同步服务器或者所述次时钟同步服务器发送同步请求报文，包括：

若所述主时钟同步服务的配置状态以及所述次时钟同步服务器的配置状态分别满足预设条件，则通过所述可用的网络向所述主时钟同步服务器或者所述次时钟同步服务器发送同步请求报文。

在一种可选的实施方式中，所述通过所述可用的网络向所述主时钟同步服务器或者所述次时钟同步服务器发送同步请求报文之前，还包括：

接收主时钟同步服务器广播的第一配置报文以及所述次时钟同步服务器广播的第二配置报文；

根据所述第一配置报文，确定所述主时钟同步服务器的配置状态；

根据所述第二配置报文，确定所述次时钟同步服务器的配置状态。

第二方面，本申请提供一种冗余网络的时间同步方法，应用于冗余网络系统的目标同步服务器，所述目标同步服务器为主时钟同步服务器以及次时钟同步服务器中的任意一个，所述冗余网络系统包括：主时钟同步服务器、次时钟同步服务器、所述主控制器以及所述冗余控制器，所述主时钟同步服务器分别通过主网络以及次网络与所述主控制器以及所述冗余控制器连接，且，所述次时钟同步服务器分别通过所述主网络以及所述次网络与所述主控制器以及所述冗余控制器连接，所述方法包括：

分别确定所述主网络的网络地址以及所述次网络的网络地址；

分别确定所述目标同步服务器在所述主网络以及所述次网络中的地址；

通过所述主网络以及次网络发送广播报文，所述广播报文中包括所述目标同步服务器在所述主网络以及所述次网络中的地址。

第三方面，本申请实施例提供一种冗余网络的时间同步装置，该装置包括：

确定模块，用于分别确定所述主网络的故障权重以及所述次网络的故障权重。

所述确定模块还用于，根据所述主网络的故障权重以及所述次网络的故障权重，确定可用的网络，所述可用的网络包括：所述主网络和/或所述次网络。

发送模块，用于通过所述可用的网络向所述主时钟同步服务器或者所述次时钟同步服务器发送同步请求报文。

处理模块，用于根据所述主时钟同步服务器或者所述次时钟同步服务器发送的同步应答报文，进行时间同步。

所述确定模块具体还用于，根据所述主网络的状态，确定所述主网络的故障类型；根据所述次网络的状态，确定所述次网络的故障类型；分别将所述故障类型对应的所述故障权重累加，得到所述主网络的故障权重以及所述次网络的故障权重。

所述确定模块具体还用于，若所述主网络的故障权重以及所述次网络的故障权重均小于或等于预设阈值，则将所述主网络以及所述次网络作为所述可用的网络；若所述主网络的故障权重小于或等于所述预设阈值，且所述次网络的故障权重大于所述预设阈值，则将所述主网络作为所述可用的网络；若所述次网络的故障权重小于或等于所述预设阈值，且所述主网络的故障权重大于所述预设阈值，则将所述次网络作为所述可用的网络。

所述发送模块具体还用于，若所述可用的网络包括所述主网络和所述次网络，则通过所述主网络向所述主时钟同步服务器发送所述同步请求报文；若在预设时间周期内，未收到所述主时钟同步服务器发送的同步应答报文，则通过所述次网络向所述主时钟同步服务器发送所述同步请求报文；若在预设时间周期内，未收到所述主时钟同步服务器发送的同步应答报文，则通过所述主网络向所述次时钟同步服务器发送所述同步请求报文；若在预设时间周期内，未收到所述次时钟同步服务器发送的同步应答报文，则通过所述次网络向所述次时钟同步服务器发送所述同步请求报文。

所述发送模块具体还用于，若所述主时钟同步服务的配置状态以及所述次时钟同步服务器的配置状态分别满足预设条件，则通过所述可用的网络向所述主时钟同步服务器或者所述次时钟同步服务器发送同步请求报文。

所述发送模块具体还用于，接收主时钟同步服务器广播的第一配置报文以及所述次时钟同步服务器广播的第二配置报文；根据所述第一配置报文，确定所述主时钟同步服务器的配置状态；根据所述第二配置报文，确定所述次时钟同步服务器的配置状态。

所述确定模块还用于，分别确定所述主网络的网络地址以及所述次网络的网络地址。

所述确定模块还用于，分别确定所述目标同步服务器在所述主网络以及所述次网络中的地址。

所述发送模块还用于，通过所述主网络以及次网络发送广播报文，所述广播报文中包括所述目标同步服务器在所述主网络以及所述次网络中的地址。

第四方面，本申请实施例提供了一种冗余网络系统，所述系统包括：主时钟同步服务器、次时钟同步服务器、主控制器以及冗余控制器，所述主时钟同步服务器分别通过主网络以及次网络与所述主控制器以及所述冗余控制器连接，且，所述次时钟同步服务器分别通过所述主网络以及所述次网络与所述主控制器以及所述冗余控制器连接；

所述主时钟同步服务器、所述次时钟同步服务器用于通过所述主网络、所述次网络向所述控制器以及所述冗余控制器发送广播报文以及同步应答报文；

所述控制器以及所述冗余控制器用于向所述主时钟同步服务器、所述次时钟同步服务器发送同步请求报文，并根据收到的同步应答报文，进行时间同步。

第五方面，本申请实施例提供了一种电子设备，所述电子设备包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当所述电子设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述处理器执行所述机器可读指令，以执行如前述实施例中任一项所述的冗余网络的时间同步方法的步骤。

第六方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，实现如前述实施例中任一项所述的冗余网络的时间同步方法的步骤。

本申请实施例的有益效果包括：

采用本申请提供的冗余网络的时间同步方法、冗余网络系统及设备，首先，主控制器与冗余控制器都分别通过可用的主网络和/或次网络与主时钟同步服务器、次时钟同步服务器连接，这样，在主控制器以及冗余控制器无法通过可用的网络中的主网络与主时钟同步服务器建立连接时，可以在直接通过可用的网络中的另一次网络与主时钟同步服务器建立通信。这使得系统具有更高的容错率，避免了由于无法通信而使得网络频繁切换，从而也避免了频繁的时间同步过程。其次，在进行通信之前，主控制器以及冗余控制器就通过主网络、次网络的故障权重，确定了主控制器以及冗余控制器与主时钟同步服务器、次时钟同步服务器之间的主网络、次网络的是否可通信，只将能够通信的网络确定为可用的网络，并通过该网络与主时钟同步服务器、次时钟同步服务器进行时间同步，避免了开始通信后，由于网络不可用造成无法进行时间同步的情况，提高了系统的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为现有技术中冗余网络系统结构示意图；

图2为本申请实施例提供的冗余网络系统的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的冗余网络的时间同步方法的步骤流程图；

图4为本申请实施例提供的冗余网络的时间同步方法的又一步骤流程图；

图5为本申请实施例提供的冗余网络的时间同步方法的又一步骤流程图；

图6为本申请实施例提供的冗余网络的时间同步方法的又一步骤流程图；

图7为本申请实施例提供的冗余网络的时间同步装置的结构示意图；

图8为本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。

图标：101-主时钟同步服务器；102-次时钟同步服务器；103-主控制器；104-冗余控制器；105-主网络；106-次网络；60-冗余网络的时间同步装置；601-确定模块；602-发送模块；603-处理模块；2001-处理器；2002-存储器。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例中的特征可以相互结合。

目前，在自动化控制领域中，高实时性、高可靠性的重要性日益提升。冗余配置作为电力系统、车间级自动化控制系统等领域工业现场中，提高可靠性的重要方式，其应用日益广泛。另外，为了增加具有冗余配置的系统的通讯稳定性，上述系统的以太网一般使用双网通讯，也称为AB双网冗余。因此，需要一个共同的时间基准来确保双网之间时钟的时间精确同步，使得系统可靠运行。

如图1所示，在这种AB双网冗余的通讯方式中，主设备中的主控制器103、冗余设备中的冗余控制器104，分别通过主网络105与主时钟同步服务器101相连接，还通过次网络106与次时钟同步服务器102相连接。主控制器103、冗余控制器104首先与主网络105建立通信连接，通过主网络105，向主时钟同步服务器101发送报文，请求时间同步。若主时钟同步服务器101无响应，则认为主网络105或者主时钟同步服务器101发生了故障，主控制器103、冗余控制器104将与次网络106建立通信连接，并通过次网络106向次时钟同步服务器102发送报文，请求时间同步。若次时钟同步服务器102也无响应，则认为次网络106或者次时钟同步服务器102发生了故障，主控制器103、冗余控制器104将报错，或者切换回主网络105。

现有技术中的这种时间同步方式，容错率过低，控制器在判断当前网络出现问题后就会立即切换，若主网络105与次网络106都出现连通障碍，则会导致网络频繁切换，使得控制器以及冗余控制器104也需随之频繁进行时间同步，增加了网络负担。

基于上述问题，申请人经研究，提出了一种冗余网络的时间同步方法、冗余网络系统及设备，主控制器103与冗余控制器104都分别通过主网络105、次网络106与主时钟同步服务器101、次时钟同步服务器102连接，在控制器冗余的情况下，实现了时钟同步服务器的冗余，提高了系统的容错性和可靠性。

如下结合多个具体的应用示例，对本申请实施例提供的一种冗余网络的时间同步方法、冗余网络系统及设备进行解释说明。

图2为本申请实施例提供的冗余网络系统的结构示意图，如图2所示，该系统包括：主时钟同步服务器101、次时钟同步服务器102、主控制器103以及冗余控制器104，主时钟同步服务器101分别通过主网络105以及次网络106与主控制器103以及冗余控制器104连接，且，次时钟同步服务器102分别通过主网络105以及次网络106与主控制器103以及冗余控制器104连接。

其中，主时钟同步服务器101、次时钟同步服务器102用于通过主网络105、次网络106向主控制器103以及冗余控制器104发送广播报文以及同步应答报文。主控制器103以及冗余控制器104用于向主时钟同步服务器101、次时钟同步服务器102发送同步请求报文，并根据收到的同步应答报文，进行时间同步。

在主控制器103、冗余控制器104与主时钟同步服务器101、次时钟同步服务器102建立通信连接，进行时间同步之前，需要对时钟服务器进行配置。

首先，需要确定主时钟同步服务器101以及次时钟同步服务器102分别为哪一时钟同步服务器，在本申请实施例中，主时钟同步服务器101可以通过手工配置静态指定，也可以通过最佳主时钟(Best Master Clock，BMC)协议动态选举产生，则余下一时钟同步服务器可以是次时钟同步服务器102。

然后，为主时钟同步服务器101指定主网络105的网络地址以及次网络106的网络地址，同时，为次时钟同步服务器102指定主网络105的网络地址以及次网络106的网络地址，可以通过手工配置方式指定。可以理解的时，为保证路由地址有效，此处主时钟同步服务器101对应的主网络105、次网络106与次时钟同步服务器102对应的主网络105、次网络106的网络地址并不相同。之后，主时钟同步服务器101、次时钟同步服务器102可以通过手工配置的方式，确定其在对应的主网络105、次网络106中的网际互连协议(InternetProtocol，简称IP)地址，并由自身的规则，例如可以通过长度、字符、格式等条件判断其是否是有效地址。若非有效地址，则退出重新配置。

最后，主控制器103、冗余控制器104将判断主时钟同步服务器101、次时钟同步服务器102、主网络105、次网络106的网络地址是否均为零。若不是全零，说明主控制器103以及冗余控制器104可能已经配置了上述网络地址，则将其清零，重新进行判断。若是全零，则说明该控制器未进行地址配置，主时钟同步服务器101、次时钟同步服务器102将通过广播报文的形式，遍历与其连接的各控制器，将带有主时钟同步服务器101、次时钟同步服务器102、主网络105、次网络106的网络地址的广播报文发送至各控制器，各控制器收到该广播报文后进行解析，将上述地址分别赋值到对应的位置，设置上述网络地址为有效，完成网络配置。

在上述过程中，若各时钟同步服务器未遍历完毕与其连接的各控制器，或者各时钟同步服务器中某一时钟同步服务器未完成遍历，则进行重新遍历，即重新广播广播报文。

各控制器确定网络配置已经完成后，将进行时间同步。

主控制器103、冗余控制器104将根据与主时钟同步服务器101、次时钟同步服务器102之间的主网络105、次网络106的连通情况，确定对应的故障类型，并将主网络105存在的故障类型对应的故障权重累加，得到主网络105的故障权重，次网络106通过相同的步骤，得到次网络106的故障权重。根据主网络105、次网络106的故障权重与预设阈值的比较情况，确定可用的网络，该可用的网络可以是主网络105，也可以是次网络106，还可以是主网络105与次网络106。

若该可用的网络是主网络105与次网络106，则各控制器首先可以通过主网络105向主时钟同步服务器101发送同步请求报文。若在预设时间周期内，未收到主时钟同步服务器101的回复，则通过次网络106向主时钟同步服务器101发送同步请求报文。若在预设的时间周期内，还是未收到回复，则通过主网络105向次时钟同步服务器102发送同步请求报文。若在预设的时间周期内，未收到回复，则通过次网络106向次时钟同步服务器102发送同步请求报文。若上述四个时间同步服务器均在预设时间周期内未响应，则退出并报错。

若上述主时钟同步服务器101或者次时钟同步服务器102响应了各控制器的同步请求报文，则向其发送同步应答报文。各控制器根据收到的同步应答报文中的时间戳，进行时间同步。时间同步算法可以是精确时间同步协议(Precision Time Protocol，简称PTP)，或者网络时间协议，(Network Time Protocol，简称NTP)，本申请在此不做限定。

图3为本申请实施例提供的冗余网络的时间同步方法的步骤流程示意图，该方法用于上述冗余网络系统中的主控制器以及冗余控制器，需要说明的是，在本申请实施例中，主控制器作为系统的主设备的控制器，是系统运行时使用的控制器。冗余控制器是主控制器的热备份设备的控制器，与主控制器同步运行，在主控制器发生故障时，接替主控制器的功能，接入到系统中。对于主控制器和冗余控制器，均可按照以下实施例中的方法步骤完成时间同步。为便于描述，以下部分实施例中以方法在主控制器执行为例进行说明。

如图3所示，该方法包括：

S201，分别确定主网络的故障权重以及次网络的故障权重。

主网络以及次网络可能会由于硬件的中断、配置的错误等原因，导致各网络无法提供正常的通信服务的状态。

主控制器可以通过向主网络、次网络发送PING命令或者tracert命令的方式检测各网络，然后根据检测结果，确定主网络以及次网络中可能存在的多个故障，各故障可以根据影响程度的不同，对应于不同的故障权重，各控制器可以据此确定主网络对应的故障权重、次网络对应的故障权重。

S202，根据主网络的故障权重以及次网络的故障权重，确定可用的网络，可用的网络包括：主网络和/或次网络。

主控制器确定了主网络的故障权重、次网络的故障权重后，可以据此确定可以与主时钟同步服务器、次时钟同步服务器进行时间同步通信的可用的网络。

可选地，各控制器可以将主网络的故障权重与次网络的故障权重进行比较，确定可用的网络。示例性地，可以将故障权重较小的网络作为可用的网络，也可以在主网络、次网络的故障权重相等时，将主网络、次网络均作为可用的网络。

S203，通过可用的网络向主时钟同步服务器或者次时钟同步服务器发送同步请求报文。

确定了可用的网络后，各控制器将通过可用的网络向对应的时钟同步服务器发送同步请求报文。该同步请求报文中按照预设协议的格式生成，用于向各时钟同步服务器标记自身的IP地址，以及发出时间同步请求。

可以理解的是，主时钟同步服务器是作为系统中的最优参考时间源，次时钟同步服务器作为主时钟同步服务器的备份，用于在各控制器无法与主时钟同步服务器建立连接时，接替主时钟同步服务器的功能，作为整个系统各设备的时间源。

因此，各控制器在发送同步请求报文时，将优先向主时钟同步服务器发送。例如，若可用的网络是主网络，各控制器将通过主网络依次向主时钟同步服务器、次时钟同步服务器发送同步请求报文。若可用的网络是主网络与次网络，各控制器将优先通过主网络、次网络向主时钟同步服务器发送同步请求报文，再通过主网络、次网络向次时钟同步服务器发送同步请求报文。

S204，根据主时钟同步服务器或者次时钟同步服务器发送的同步应答报文，进行时间同步。

主时钟同步服务器或者次时钟同步服务器收到同步请求报文后，将按预设的协议生成同步应答报文，并根据同步请求报文中的IP地址，将该同步应答报文发送至对应的控制器。

控制器收到同步应答报文后，可以根据预设的时间同步算法，例如PTP、NTP等协议，确定与对应的时钟同步服务器的时钟偏差值，并根据该时钟偏差值，修改自身时钟的时间，进行时间同步。

在本实施例中，主时钟同步服务器、次时钟同步服务器均与主网络、次网络连接，实现了冗余网络系统的时钟同步服务器冗余，系统具有更高的容错率，避免了由于无法通信而使得网络频繁切换，从而也避免了频繁的时间同步过程。另外，通过确定主网络、次网络的故障权重，挑选出可用的网络，避免了开始通信后，由于网络不可用造成无法进行时间同步的情况，提高了系统的可靠性。

可选地，如图4所示，上述步骤S201中，分别确定主网络的故障权重以及次网络的故障权重，可由如下步骤实现：

S301，根据主网络的状态，确定主网络的故障类型。

如图5所示的表中，示出了故障类型、故障权重、发生条件与故障级别之间的关系。对于主网络的不同状态，可以根据其发生条件，确定其故障类型。不同的故障类型根据其影响程度不同，将其划分为不同的故障等级以及故障权重。

示例性的，故障类型可以包括配置故障，配置故障可以是各控制器确定的设备或网络配置故障、IP地址未配置或者地址冲突，其中，配置故障可以是主网络、次网络、主时钟同步服务器或者是次时钟同步服务器的网络配置故障，例如地址长度不合法、包含非法符号等。IP地址未配置可以是上述各网络或者各时钟同步服务器的IP地址未发送至各控制器。地址冲突可以是控制器的路由表中，各网络之间，或者各时钟同步服务器间配置了相同的网络地址。

故障类型可以是以太网一路故障或者是以太网两路故障，在各控制器检测到以太网其中一路断路或者两路以太网都断路时，将确定其为对应的故障类型。

在控制器检测到主网络发生上述情况时，将会根据主网络处于具体的故障发生条件，确定其故障类型。

S302，根据次网络的状态，确定次网络的故障类型。

次网络确定故障类型的方式与主网络相同，也是由各控制器检测网络是否处于故障发生条件的其中某一状态中，由此确定其故障类型。

S303，分别将故障类型对应的故障权重累加，得到主网络的故障权重以及次网的故障权重。

根据下述表1中，故障类型与故障权重的对应关系，可以确定对应的故障权重。

表1冗余网络的时间同步方法的故障类型与故障权重对应关系表

故障类型	故障权重	发生条件	故障级别
				配置故障	0x80000	配置故障、IP地址未配置、地址冲突	重故障
以太网两路故障	0x40000	两路以太网未连接	重故障
				以太网一路故障	0x400	一路以太网未连接	轻故障

需要说明的是，重故障中的故障类型都是可能是会导致主网络、次网络都无法使用的重大故障，轻故障是只对部分网络有影响，因此，可以在设置故障权重时，将重故障的故障权重设置为大于所有轻故障的故障权重之和。

另外，当故障类型是配置故障时，系统只有重新启动或者配置才能够排除故障，属于重故障中最为严重的故障，因此，可以将配置故障对应的故障权重设置为其他各重故障之和。

可以理解的是，主网络、次网络中可能不止包含一种故障类型，也可能包含多种故障类型，也可能不包含任一故障类型。当主网络、次网络中包含多种故障类型时，控制器可以将主网络、次网络对应的故障类型对应的故障权重分别累加，得到主网络的故障权重，以及次网络的故障权重。

在本实施例中，通过各网络状态，确定了对应的故障类型，再通过故障类型，确定了故障权重。使得网络发生的故障情况都能被准确的划分并处理，能够在现有的网络状态下，选择出最优的可用的网络，提高了系统的可靠性。

可选地，上述步骤S202中，根据主网络的故障权重以及次网络的故障权重，确定可用的网络，可以包括下述情况：

若主网络的故障权重以及次网络的故障权重均小于或等于预设阈值，则将主网络以及次网络作为所可用的网络。

其中，预设阈值可以是根据需要预设的值，表示可以接受网络的故障程度。例如，若可以接受轻故障，则可以将其设置为0x401，此时，小于该值、具有轻故障的各网络均可作为可用的网络。

其中，若主网络、次网络的值均小于此值时，可以将主网络、次网络均作为可用的网络。

若主网络的故障权重小于或等于预设阈值，且次网络的故障权重大于预设阈值，则将主网络作为可用的网络。

若次网络的故障权重小于或等于预设阈值，且主网络的故障权重大于预设阈值，则将次网络作为可用的网络。

将主网络、次网络的故障权重与预设阈值进行比较，大于预设阈值的网络将由于故障权重过高而被设为不可用，小于预设阈值的网络可以设置为可用。

可选地，还可以不设置预设阈值，直接通过比较主网络的故障权重以及次网络的故障权重的方式确定可用的网络，若主网络的故障权重小于次网络的故障权重，则将主网络设置为可用的网络，反之，可用将次网络设置为可用的故障权重。特殊地，若主网络的故障权重与次网络的故障权重相同且都为轻故障，可以将主网络、次网络都设置为可用的网络。

在本实施例中，通过比较主网络、次网络各自的故障权重的方式筛选确定了可用的网络，这种方式能够避免故障权重过高的不可用网络接入系统中，导致控制器无法通过该网络与各时钟同步服务器建立通信的情况。

可选地，上述步骤S203中，通过可用的网络向主时钟同步服务器或者次时钟同步服务器发送同步请求报文，可以包括下述情况：

若可用的网络包括主网络和次网络，则通过主网络向主时钟同步服务器发送同步请求报文。

若在预设时间周期内，未收到主时钟同步服务器发送的同步应答报文，则通过次网络向主时钟同步服务器发送同步请求报文。

若在预设时间周期内，未收到主时钟同步服务器发送的同步应答报文，则通过主网络向次时钟同步服务器发送同步请求报文。

若在预设时间周期内，未收到次时钟同步服务器发送的同步应答报文，则通过次网络向次时钟同步服务器发送同步请求报文。

其中，预设的时间周期是控制器中预先设置的时间同步周期，该周期可以是人工静态指定，还可以是控制器动态生成。在控制器动态生成的情况下，控制器可以根据广播报文或者通过其他算法确定自身与对应的时钟同步服务器之间的链路时延，也就是向对应的时钟同步服务器发出报文后，收到回复的时延。在得到链路时延的基础上，各控制器设定其预设时间周期。示例性地，可以是两倍的链路时延。

如前述实施例中所述，主时钟同步服务器的优先级高于次时钟同步服务器，若主网络、次网络均为可用的网络，则各控制器分别通过可用的网络与各时钟同步服务器连接，在这种情况下，主控制器以及冗余控制器可以将优先依次通过可用的网络，即依次通过主网络、次网络向主时钟同步服务器发送时钟同步请求，若主时钟同步服务器无响应，则在可用的网络正常的情况下，可以认为主时钟同步服务器出现了故障。按照优先级顺序，此时，可以依次通过主网络、次网络向次时钟同步服务器发送同步请求报文，若次时钟同步服务器无响应，则下一时间周期重新开始通过主网络向主时钟同步服务器发送同步请求报文，或者退出报错。

若可用的网络仅包含主网络，主控制器通过主网络分别与主时钟同步服务器、次时钟同步服务器连接，冗余控制器的连接方式与主控制器相同。在这种情况下，各控制器可以首先通过主网络向主时钟同步服务器发送同步请求报文，若在预设的时间周期内无响应，则通过主网络向次时钟同步服务器发送同步请求报文。若在预设的时间周期内，次时钟同步服务器也无响应，则在下一时间周期内，通过主网络向主时钟同步服务器发送同步请求报文，或者退出报错。

若可用的网络仅包含次网络，主控制器、冗余控制器分别通过次网络与主时钟同步服务器、次时钟同步服务器连接。此时，各控制器可以首先通过次网络向主时钟同步服务器发送同步请求报文，若在预设的时间周期内无应答，各控制器可以通过次网络向次时钟同步服务器发送同步请求报文。若在预设的时间周期内，次时钟同步服务器也无响应，则在下一时间周期内，通过次网络向主时钟同步服务器发送同步请求报文，或者退出报错。

若上述过程中，主时钟同步服务器或者次时钟同步服务器收到了同步请求报文，则向对应的控制器回送同步应答报文，控制器收到同步应答报文后，将不再向下一优先级的时钟同步服务器发送同步请求报文。

在本实施例中，各控制器向依照预先设置的优先级，依次通过可用的网络向主时钟同步服务器、次时钟同步服务器发送时钟同步报文。通过多个可用的网络与各时钟同步服务器建立了通信，即使可用的网络中有一条故障或者其中一个时钟同步服务器故障，各控制器也能够进行时间同步，使得系统的容错率更高。

可选地，如图5所示，上述步骤S203中，通过可用的网络向主时钟同步服务器或者次时钟同步服务器发送同步请求报文之前，还可用包括下述步骤：

S401，接收主时钟同步服务器广播的第一配置报文以及次时钟同步服务器广播的第二配置报文。

如前述实施例中所述，若可用的网络时主网络、次网络，则主时钟同步服务器、次时钟同步服务器分别同时通过主网络、次网络广播第一配置报文、第二配置报文。

若可用的网络仅包含主网络、次网络其中之一，则各时钟同步服务器通过主网络，或者次网络向各控制器广播第一配置报文、第二配置报文。

S402，根据第一配置报文，确定主时钟同步服务器的配置状态。

上述配置状态可以用来标识主时钟同步服务器是否被成功配置为有效状态，在有效状态下，主时钟同步服务器可以正常同其他设备通信。应理解，次时钟同步服务器的配置状态含义与上述含义相同。

各控制器在接收第一配置报文、第二配置报文之前，将判断主时钟同步服务器、次时钟同步服务器、主网络、次网络的网络地址是否均为零。若不是全零，说明主控制器以及冗余控制器可能已经配置了上述网络地址，则将其清零，重新进行判断。

若是全零，则各控制器收到主时钟同步服务器发送的第一配置报文后，对该第一配置报文进行解析，根据第一配置报文中对应的时钟同步服务器的IP地址、对应的可用网络的网络地址信息，将上述地址分别赋值到对应的位置，设置上述网络地址为有效状态，确定并设置对应的主时钟同步服务器的配置状态为有效状态，完成网络配置。

S403，根据第二配置报文，确定次时钟同步服务器的配置状态。

各控制器对于次时钟同步服务器发送的第二配置报文的解析与配置过程与上述对第一配置报文的解析、配置过程相同，设置次时钟同步服务器的配置状态为有效状态，设置次时钟同步服务器中的主网络、次网络的网络地址为有效状态后，完成网络配置。

在本实施例中，通过各时钟同步服务器发送的第一配置报文、第二配置报文，各控制器可以由此确定各时钟同步服务器的配置状态，从而可以方便的确定可用的时钟同步服务器。

可选地，上述步骤S203中，通过可用的网络向主时钟同步服务器或者次时钟同步服务器发送同步请求报文，包括：

若主时钟同步服务的配置状态以及次时钟同步服务器的配置状态分别满足预设条件，则通过可用的网络向主时钟同步服务器或者次时钟同步服务器发送同步请求报文。

其中，上述主时钟同步服务器的配置状态、次时钟同步服务器的配置状态都为有效状态，可以称为满足预设条件。

满足预设条件后，主控制器、冗余控制器才能够通过可用的网络，向满足预设条件的各时钟同步服务器发送同步请求报文。

在本实施例中，各控制器通过预设条件对时钟同步服务器进行筛选，避免了与故障的时钟同步服务器进行通信，浪费了通信时间与网络带宽。

可选地，如图6所示，本申请实施例提供的冗余网络的时间同步方法，还可应用于冗余网络系统的目标同步服务器，目标同步服务器为主时钟同步服务器以及次时钟同步服务器中的任意一个。该方法可以包括如下步骤：

S501，分别确定主网络的网络地址以及次网络的网络地址。

在各时钟同步服务器发送对应的配置报文之前，需要对各时钟同步服务器进行配置。

首先，可以通过手工静态指定，或者通过协议动态选举得到主时钟同步服务器，将该服务器作为全局最优的时钟源，另一服务器作为全局次优的时钟源。

然后，为主时钟同步服务器指定主网络的网络地址以及次网络的网络地址，也为次时钟同步服务器指定主网络的网络地址以及次网络的网络地址。可以通过手工配置的方式静态指定。

S502，分别确定目标同步服务器在主网络以及次网络中的地址。

之后，主时钟同步服务器、次时钟同步服务器可以通过手工配置的方式，确定其在对应的主网络、次网络中的IP地址，并由自身的规则，例如可以通过长度、字符、格式等条件判断其是否是有效地址。若非有效地址，则退出重新配置。此时，各时钟同步服务器完成配置。

S503，通过主网络以及次网络发送广播报文，广播报文中包括目标同步服务器在主网络以及次网络中的地址。

向主控制器、冗余控制器广播广播报文，该广播报文可以是上述实施例中的第一配置报文或者第二配置报文，该报文中含有自身的IP地址、以及对应的可用网络的网络地址信息。各控制器收到广播报文后对其进行解析，得到网络地址信息后对其进行赋值。

在本实施例中，进行网络配置后，各时钟同步控制器才可广播广播报文，避免了控制器触发配置错误问题，导致系统错误。

如图7所示，本申请实施例还提供一种冗余网络的时间同步装置60，该装置包括：

确定模块601，用于分别确定主网络的故障权重以及次网络的故障权重。

确定模块601还用于，根据主网络的故障权重以及次网络的故障权重，确定可用的网络，可用的网络包括：主网络和/或次网络。

发送模块602，用于通过可用的网络向主时钟同步服务器或者次时钟同步服务器发送同步请求报文。

处理模块603，用于根据主时钟同步服务器或者次时钟同步服务器发送的同步应答报文，进行时间同步。

确定模块601具体还用于，根据主网络的状态，确定主网络的故障类型；根据次网络的状态，确定次网络的故障类型；分别将故障类型对应的故障权重累加，得到主网络的故障权重以及次网络的故障权重。

确定模块601具体还用于，若主网络的故障权重以及次网络的故障权重均小于或等于预设阈值，则将主网络以及次网络作为可用的网络；若主网络的故障权重小于或等于预设阈值，且次网络的故障权重大于预设阈值，则将主网络作为可用的网络；若次网络的故障权重小于或等于预设阈值，且主网络的故障权重大于预设阈值，则将次网络作为可用的网络。

发送模块602具体还用于，若可用的网络包括主网络和次网络，则通过主网络向主时钟同步服务器发送同步请求报文；若在预设时间周期内，未收到主时钟同步服务器发送的同步应答报文，则通过次网络向主时钟同步服务器发送同步请求报文；若在预设时间周期内，未收到主时钟同步服务器发送的同步应答报文，则通过主网络向次时钟同步服务器发送同步请求报文；若在预设时间周期内，未收到次时钟同步服务器发送的同步应答报文，则通过次网络向次时钟同步服务器发送同步请求报文。

发送模块602具体还用于，若主时钟同步服务的配置状态以及次时钟同步服务器的配置状态分别满足预设条件，则通过可用的网络向主时钟同步服务器或者次时钟同步服务器发送同步请求报文。

发送模块602具体还用于，接收主时钟同步服务器广播的第一配置报文以及次时钟同步服务器广播的第二配置报文；根据第一配置报文，确定主时钟同步服务器的配置状态；根据第二配置报文，确定次时钟同步服务器的配置状态。

确定模块601还用于，分别确定主网络的网络地址以及次网络的网络地址。

确定模块601还用于，分别确定目标同步服务器在主网络以及次网络中的地址。

发送模块602还用于，通过主网络以及次网络发送广播报文，广播报文中包括目标同步服务器在主网络以及次网络中的地址。

请参阅图8，本实施例还提供一种电子设备，该电子设备包括：处理器2001、存储器2002和总线，存储器2002存储有处理器2001可执行的机器可读指令，当该电子设备运行时，处理器2001与存储器2002之间通过总线通信，处理器2001执行上述机器可读指令，以执行前述实施例中的冗余网络的时间同步方法的步骤。

存储器2002、处理器2001以及总线各元件相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。冗余网络的时间同步系统的数据处理装置包括至少一个可以软件或固件(firmware)的形式存储于存储器2002中或固化在计算机设备的操作系统(operatingsystem，OS)中的软件功能模块。处理器2001用于执行存储器2002中存储的可执行模块，例如冗余网络的时间同步系统的数据处理装置所包括的软件功能模块及计算机程序等。

其中，存储器2002可以是，但不限于，随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，只读存储器(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-OnlyMemory，PROM)，可擦除只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)等。

可选地，本申请还提供一种存储介质，存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器运行时执行上述方法实施例的步骤。具体实现方式和技术效果类似，这里不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考方法实施例中的对应过程，本申请中不再赘述。在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种冗余网络的时间同步方法，其特征在于，应用于冗余网络系统的主控制器以及冗余控制器，所述冗余网络系统包括：主时钟同步服务器、次时钟同步服务器、所述主控制器以及所述冗余控制器，所述主时钟同步服务器分别通过主网络以及次网络与所述主控制器以及所述冗余控制器连接，且，所述次时钟同步服务器分别通过所述主网络以及所述次网络与所述主控制器以及所述冗余控制器连接；

所述方法包括：

分别确定所述主网络的故障权重以及所述次网络的故障权重；

根据所述主网络的故障权重以及所述次网络的故障权重，确定可用的网络，所述可用的网络包括：所述主网络和/或所述次网络；

通过所述可用的网络向所述主时钟同步服务器或者所述次时钟同步服务器发送同步请求报文；

根据所述主时钟同步服务器或者所述次时钟同步服务器发送的同步应答报文，进行时间同步。

2.根据权利要求1所述的冗余网络的时间同步方法，其特征在于，所述分别确定所述主网络的故障权重以及所述次网络的故障权重，包括：

根据所述主网络的状态，确定所述主网络的故障类型；

根据所述次网络的状态，确定所述次网络的故障类型；

分别将所述故障类型对应的所述故障权重累加，得到所述主网络的故障权重以及所述次网络的故障权重。

3.根据权利要求1所述的冗余网络的时间同步方法，其特征在于，所述根据所述主网络的故障权重以及所述次网络的故障权重，确定可用的网络，包括：

若所述主网络的故障权重以及所述次网络的故障权重均小于或等于预设阈值，则将所述主网络以及所述次网络作为所述可用的网络；

若所述主网络的故障权重小于或等于所述预设阈值，且所述次网络的故障权重大于所述预设阈值，则将所述主网络作为所述可用的网络；

若所述次网络的故障权重小于或等于所述预设阈值，且所述主网络的故障权重大于所述预设阈值，则将所述次网络作为所述可用的网络。

4.根据权利要求1-3任一项所述的冗余网络的时间同步方法，其特征在于，所述通过所述可用的网络向所述主时钟同步服务器或者所述次时钟同步服务器发送同步请求报文，包括：

若所述可用的网络包括所述主网络和所述次网络，则通过所述主网络向所述主时钟同步服务器发送所述同步请求报文；

若在预设时间周期内，未收到所述主时钟同步服务器发送的同步应答报文，则通过所述次网络向所述主时钟同步服务器发送所述同步请求报文；

若在预设时间周期内，未收到所述主时钟同步服务器发送的同步应答报文，则通过所述主网络向所述次时钟同步服务器发送所述同步请求报文；

若在预设时间周期内，未收到所述次时钟同步服务器发送的同步应答报文，则通过所述次网络向所述次时钟同步服务器发送所述同步请求报文。

5.根据权利要求1-4任一项所述的冗余网络的时间同步方法，其特征在于，所述通过所述可用的网络向所述主时钟同步服务器或者所述次时钟同步服务器发送同步请求报文，包括：

若所述主时钟同步服务的配置状态以及所述次时钟同步服务器的配置状态分别满足预设条件，则通过所述可用的网络向所述主时钟同步服务器或者所述次时钟同步服务器发送同步请求报文。

6.根据权利要求5所述的冗余网络的时间同步方法，其特征在于，所述通过所述可用的网络向所述主时钟同步服务器或者所述次时钟同步服务器发送同步请求报文之前，还包括：

接收主时钟同步服务器广播的第一配置报文以及所述次时钟同步服务器广播的第二配置报文；

根据所述第一配置报文，确定所述主时钟同步服务器的配置状态；

根据所述第二配置报文，确定所述次时钟同步服务器的配置状态。

7.一种冗余网络的时间同步方法，其特征在于，应用于冗余网络系统的目标同步服务器，所述目标同步服务器为主时钟同步服务器以及次时钟同步服务器中的任意一个，所述冗余网络系统包括：主时钟同步服务器、次时钟同步服务器、所述主控制器以及所述冗余控制器，所述主时钟同步服务器分别通过主网络以及次网络与所述主控制器以及所述冗余控制器连接，且，所述次时钟同步服务器分别通过所述主网络以及所述次网络与所述主控制器以及所述冗余控制器连接，所述方法包括：

分别确定所述主网络的网络地址以及所述次网络的网络地址；

分别确定所述目标同步服务器在所述主网络以及所述次网络中的地址；

通过所述主网络以及次网络发送广播报文，所述广播报文中包括所述目标同步服务器在所述主网络以及所述次网络中的地址。

8.一种冗余网络系统，其特征在于，所述系统包括：主时钟同步服务器、次时钟同步服务器、主控制器以及冗余控制器，所述主时钟同步服务器分别通过主网络以及次网络与所述主控制器以及所述冗余控制器连接，且，所述次时钟同步服务器分别通过所述主网络以及所述次网络与所述主控制器以及所述冗余控制器连接；

所述主时钟同步服务器、所述次时钟同步服务器用于通过所述主网络、所述次网络向所述控制器以及所述冗余控制器发送广播报文以及同步应答报文；

所述控制器以及所述冗余控制器用于向所述主时钟同步服务器、所述次时钟同步服务器发送同步请求报文，并根据收到的同步应答报文，进行时间同步。

9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当所述电子设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述处理器执行所述机器可读指令，以执行如权利要求1-7任一项所述的冗余网络的时间同步方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，实现权利要求1-7中任一项所述的冗余网络的时间同步方法的步骤。

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