CN114375552B - 在基于以太网的网络中进行时间同步的方法 - Google Patents

在基于以太网的网络中进行时间同步的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种在基于以太网的网络中进行时间同步的方法，所述网络具有至少一个主控网络用户和从属网络用户，所述方法包括用于由所述主控网络用户发送第一电报的步骤，其中所述从属网络用户在所述从属网络用户的本地系统时间的第一接收时间值接收所述第一电报并且存储所述第一接收时间值，用于由所述主控网络用户读取所述第一接收时间值的步骤，用于由所述主控网络用户发送第二电报的步骤，其中所述从属网络用户在所述从属网络用户的所述本地系统时间的第二接收时间值接收所述第二电报并且存储所述第二接收时间值，用于由所述主控网络用户读取所述第二接收时间值的步骤，用于由所述主控网络用户从所述接收时间值来计算所述从属网络用户的所述本地系统时间的速度参数的步骤，以及用于将所述速度参数传输给所述从属网络用户的步骤。

Description

在基于以太网的网络中进行时间同步的方法
技术领域
本发明涉及一种在基于以太网的网络中进行时间同步的方法。
本专利申请要求德国专利申请DE 10 2019 125 529.5的优先权，其公开内容通过引用结合在本文中。
背景技术
数据网络是现有技术中已知的。根据现有技术的有线数据网络通常基于以太网标准。上位概念“工业以太网”在现有技术中已知为用于将工业制造和自动化技术中的设备互联的以太网数据网络。此类数据网络例如可以基于以太网控制自动化技术(EtherCAT)标准。此类数据网络还可以称为现场总线。
对于某些控制任务而言必需的是，所有参与此控制任务并且经由现场总线互联的设备都使用相同的时间。在此例如可能要求各个设备的时间应互相偏差最多1μs。为了保证这一点，已知的是，在现场总线中执行循环的时间同步。
在根据现有技术的具有时间同步的基于以太网的网络中已知的是，在网络的初始化阶段期间执行多达数千个同步步骤，以便在调节意义上使网络的各个用户的计时器的行进速度匹配于预先给定的参考值。
US 2017/0346588 A1描述了一种用于对网络用户的时钟进行同步的方法，这些网络用户分别具有至少一个时钟。借助于多个同步消息来进行同步。
US 2017/0195109 A1描述了一种用于时钟同步的方法，其中基于所测量的传输时间和接收时间来获取时钟偏移。
公开文件HYUNTAE CHO等人“Implementation of a PTP Bridge to Extend IEEE1588to Zigbee Networks(实现PTP桥以将IEEE 1588扩展到紫蜂网络)”,COMPUTER ANDINFORMATION TECHNOLOGY(CIT),2010IEEE 10TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON,IEEE,PISCATAWAY,NJ,USA,2010年6月29日(2010-06-29),第2604-2611页,XP031757844,ISBN:978-1-4244-7547-6“IV.EXPERIMENT AND PERFORMANCE EVALUATION(实验和性能评估)”部分描述了一种借助于PTP桥将IEEE-1588协议扩展到紫蜂网络上的可能性。
US 2011/170534 A1描述了一种带有至少两个单元的设备，所述两个单元可以经由IEEE-1588协议来同步。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在基于以太网的网络中进行时间同步的方法。这个目的通过一种具有独立权利要求特征的方法来实现。在从属权利要求中给出了不同的改进方案。
本发明公开了一种在基于以太网的网络中进行时间同步的方法，所述网络具有至少一个主控网络用户和从属网络用户，所述方法包括用于由所述主控网络用户发送第一电报的步骤，其中所述从属网络用户在所述从属网络用户的本地系统时间的第一接收时间值接收所述第一电报并且存储所述第一接收时间值，用于由所述主控网络用户读取所述第一接收时间值的步骤，用于由所述主控网络用户发送第二电报的步骤，其中所述从属网络用户在所述从属网络用户的所述本地系统时间的第二接收时间值接收所述第二电报并且存储所述第二接收时间值，用于由所述主控网络用户读取所述第二接收时间值的步骤，用于由所述主控网络用户从所述接收时间值来计算所述从属网络用户的所述本地系统时间的速度参数的步骤，以及用于将所述速度参数传输给所述从属网络用户的步骤。
这种方法有利地允许直接测量从属网络用户的本地系统时间的行进偏差并且由此直接地且非常准确地适配从属网络用户的本地系统时间的行进速度。所述方法由此可以有利地实现非常快速地校正从属网络用户的本地系统时间的行进偏差。
在所述方法的一个实施方式中，所述网络具有参考计时器。在此所述参考计时器在所述参考计时器的本地系统时间的第一参考时间值接收所述第一电报并且存储所述第一参考时间值。所述第一参考时间值被所述主控网络用户读取。所述参考计时器在所述参考计时器的所述本地系统时间的第二参考时间值接收所述第二电报并且存储所述第二参考时间值。所述第二参考时间值也被所述主控网络用户读取。随后从所述第一接收时间值和所述第二接收时间值以及所述第一参考时间值和所述第二参考时间值来计算所述速度参数。如果所述接收时间值比所述参考时间值互相相差更多，则从属网络用户的本地系统时间运行过快。如果接收时间值之差小于参考时间值之差，则从属网络用户的本地系统时间运行过慢。例如网络的从属网络用户、尤其例如网络中的第一从属网络用户可以作为网络的参考计时器起作用。
在所述方法的另一个实施方式中，所述主控网络用户在所述主控网络用户的系统时间的第一参考时间值发送所述第一电报。所述主控网络用户在所述主控网络用户的所述系统时间的第二参考时间值发送所述第二电报。在此，从所述接收时间值和所述参考时间值来计算所述速度参数。在这个实施方式中，所述主控网络用户自身作为网络的参考计时器起作用。
在所述方法的一个实施方式中，所述主控网络用户以所述第一参考时间值与所述第二参考时间值之差来计算参考时间差并且以所述第一接收时间值与所述第二接收时间值之差来计算接收时间差。在此，所述主控网络用户从所述参考时间差和所述接收时间差来计算所述速度参数。有利地，通过对比所述参考时间差与所述接收时间差，不仅可以确定所述从属网络用户的本地系统时间运行过快还是过慢。而且还可以直接计算，所述本地系统时间的行进速度与所希望的额定值偏差的倍数。这样可以有利地实现直接且非常准确地校正从属网络用户的本地系统时间的行进速度。
所述网络具有另外的从属网络用户。所述另外的从属网络用户在所述另外的从属网络用户的本地系统时间的另外的第一接收时间值接收所述第一电报并且存储所述另外的第一接收时间值。所述另外的第一接收时间值被所述主控网络用户读取。所述另外的从属网络用户在所述另外的从属网络用户的本地系统时间的另外的第二接收时间值接收所述第二电报并且存储所述另外的第二接收时间值。所述另外的第二接收时间值也被所述主控网络用户读取。然后所述主控网络用户从所述另外的接收时间值来计算所述另外的从属网络用户的所述本地系统时间的另外的速度参数，并且将所述另外的速度参数传输给所述另外的从属网络用户。所述方法由此还可以有利地实现校正所述另外的从属网络用户的本地系统时间的行进速度。以类似的方式，还可以对于网络的大量另外的从属网络用户来执行所述方法。一个特别的优点在于，通过所述第一电报和所述第二电报可以对于大量的从属网络用户共同地启动对相应的第一接收时间值和第二接收时间值的记录。由此可以有利地特别快速且特别低耗费地执行所述方法。
在所述方法的一个实施方式中，所述第二电报在所述第一电报之后0.1秒与10秒之间被发送，优选在所述第一电报之后0.2秒与5秒之间被发送。由此有利地确保，所述从属网络用户的本地系统时间的实际的行进偏差足够大地影响所述第一接收时间值与所述第二接收时间值之间的时间差，以便能够准确地校正所述从属网络用户的本地系统时间的行进速度。同时，在此方法中，在发送所述第一电报与发送所述第二电报之间经过的时间足够短，以便能够实现网络的快速初始化。
在所述方法的一个实施方式中，通过由所述主控网络用户发送第一读取电报来进行读取所述第一接收时间值。通过由所述主控网络用户发送第二读取电报来进行读取所述第二接收时间值。如果网络包括多个参与所述方法的从属网络用户，则多个从属网络用户的第一接收时间值可以与所述第一读取电报共同被读取，这有利地实现了所述方法的特别快速的执行。这对应地适用于所述多个从属网络用户的第二接收时间值。但是还可能的是，用分别自身的读取电报来读取所有从属网络用户的接收时间值。
在所述方法的一个实施方式中，通过由所述主控网络用户发送传输电报来进行传输所述速度参数。如果网络包括多个参与所述方法的从属网络用户，则多个从属网络用户的速度参数可以与仅一个传输电报共同被发送，这有利地实现了所述方法的特别快速的执行。但是还可能的是，用分别自身的传输电报来传输所述多个从属网络用户的速度参数。
在所述方法的一个实施方式中，在所述网络的初始化期间执行所述方法。有利地，由此在网络的初始化期间已经可以确保，所述从属网络用户的本地系统时间的行进速度非常接近于预先给定的额定值。
在所述方法的一个实施方式中，所述速度参数被保存在所述主控网络用户的非易失性数据存储器中。这允许在重新初始化网络时在没有预先测量从属网络用户的情况下传输速度参数。由此，当在先前的网络初始化中已经获得了速度参数时，可以实现网络的更快速的初始化。
在所述方法的一个实施方式中，所述网络为EtherCAT网络。在这种情况下，所述第一电报和所述第二电报可以被形成为EtherCAT电报。
附图说明
下面借助于附图来详细阐释本发明。在附图中：
图1示出带有一个主控网络用户和多个从属网络用户的网络的示意图；
图2示出网络的从属网络用户的示意图；
图3示出多个相继发送的电报的示意图；
图4示出用于展示接收时间值和参考时间值的时间轴；并且
图5示出网络的另一种变体的示意图。
具体实施方式
图1示出示例性的网络10的示意图。网络10是基于以太网的网络并且例如可以用于控制和自动化的目的。网络10还可以称为现场总线。网络10例如可以是EtherCAT网络。
网络10具有一个主控网络用户100和多个从属网络用户200。在图1中示出的例子中，存在第一从属网络用户200、201和第二从属网络用户200、202。但是网络10还可以具有其他数量的从属网络用户200，例如仅第一从属网络用户200、201或者多于两个从属网络用户200。
在图1中示出的网络10具有线状拓扑。主控网络用户100与第一从属网络用户200、201相连。第一从属网络用户200、201与第二从属网络用户200、202相连。但是网络10还可能具有其他的拓扑。例如网络10还可以具有分支。
主控网络用户100在网络10中实现传导功能。例如，主控网络用户100发送电报(数据电报)，所述电报在网络10中循环。此类电报例如可以遍历网络10的所有从属网络用户200并且随后返回到主控网络用户100。
图2示出示例性的从属网络用户200的示意图。网络10的所有从属网络用户200都像图2的从属网络用户200那样形成，即分别至少具有在图2中所示的部件。
每个从属网络用户200分别具有本地系统时间210。本地系统时间210例如可以为数值，所述数值给出了从一个确定的起始时间点以来经过的时长。例如本地系统时间210可以给出从2000年一月一日00:00点以来经过的纳秒数。
每个从属网络用户200独立地基于相应从属网络用户200的内部计时器对其本地系统时间210进行增量。在此，每个从属网络用户200具有至少一个速度参数230，所述速度参数影响相应从属网络用户200对其本地系统时间210进行增量的速度。速度参数230例如可以给出，需要以何种频度以例如9ns或11ns的偏差值而非例如10ns的常规值来增大本地系统时间210，从而能够在较长时间段的平均值上产生本地系统时间210的所希望的增大速度。本地系统时间210增长的速度还可以被称为本地系统时间210的行进速度。
附加地，每个从属网络用户200具有寄存器220，在所述寄存器中，从属网络用户200可以在需要时存储从属网络用户200的本地系统时间210的当前值。
必要的是，在网络10的每个从属网络用户200中使本地系统时间210尽可能准确地与网络10的预先给定的参考时间相一致并且尽可能准确地以与参考时间相同的速度前进。为此目的，在网络10启动之后，主控网络用户100执行网络10的初始化，在初始化期间使各个从属网络用户200的本地系统时间210的绝对值和行进速度被匹配于网络10的预先给定的参考时间。每个从属网络用户200的本地系统时间210的行进速度的适配在此通过下文展示的用于时间同步的方法来进行，其中主控网络用户100对于网络10的每个参与初始化的从属网络用户200获取速度参数230并且将其传输给相应的从属网络用户200。即使在网络10的初始化之后，仍然可以在网络10的常规运行中周期性地后续调整各个从属网络用户200的速度参数230。
在图1中示出的网络10中，主控网络用户100作为网络10的参考计时器300起作用。主控网络用户100为此具有系统时间110，所述系统时间表示网络10的参考时间。
为了进行时间同步，主控网络用户100发送在图3中示意性示出的第一电报410。主控网络用户100在系统时间110具有第一参考时间值531的时间点发送第一电报410。第一参考时间值531在图4中在时间轴上示意性示出。第一参考时间值531被存储在主控网络用户100中。
第一从属网络用户200、201在第一从属网络用户200、201的本地系统时间210具有第一接收时间值511的时间点接收第一电报410。图4的时间轴表明，第一从属网络用户200、201的本地系统时间210具有第一接收时间值511的时间点位于主控网络用户100的系统时间110具有第一参考时间值531的时间点之后。第一从属网络用户200、201在其寄存器220中存储第一从属网络用户200、201的第一接收时间值511。
第二从属网络用户200、202在第二从属网络用户200、202的本地系统时间210具有第一接收时间值521的后续时间点接收第一电报410。第二从属网络用户200、202的第一接收时间值521在图4中示意性示出。第二从属网络用户200、202在其寄存器220中存储第二从属网络用户200、202的该第一接收时间值521。
如果网络10还包括另外的从属网络用户200，则所述另外的从属网络用户也分别在相应的从属网络用户200的本地系统时间210具有相应的第一接收时间值的时间点接收第一电报410。相应的从属网络用户200将会在其相应的寄存器220中存储相应的第一接收时间值。
在第一电报410已经遍历了网络10的所有参与时间同步方法的从属网络用户200之后，主控网络用户100读取在从属网络用户200的寄存器220中存储的第一接收时间值511、521。这可以如下进行，即，主控网络用户100发送在图3中示意性示出的第一读取电报415。网络10的所有参与时间同步方法的从属网络用户200分别将存储在其寄存器220中的第一接收时间值511、521添加到第一读取电报415中。在第一读取电报415返回到主控网络用户100后，主控网络用户100从第一读取电报415中读取第一接收时间值511、521并且将其存储。
替代地还可能的是，分别用各个第一读取电报415来读取各个从属网络用户200的第一接收时间值511、521。在此情况下，主控网络用户100对于每个从属网络用户200分别发送一个自身的第一读取电报415。
在主控网络用户100的系统时间110具有第二参考时间值532的稍后时间点，主控网络用户100发送在图3中示意性示出的第二电报420。发送第二电报420可以例如在发送第一电报410之后0.1秒与10秒之间进行，尤其例如在发送第一电报410之后0.2秒与5秒之间进行。适宜地，在发送第一电报410之后约1秒发送第二电报420。第二参考时间值532在图4中示意性示出。
第一从属网络用户200、201在第一从属网络用户200、201的本地系统时间210具有第二接收时间值512的时间点接收第二电报420。第一从属网络用户200、201在其寄存器220中存储第二接收时间值512。
第二从属网络用户200、202在第二从属网络用户200、202的本地系统时间210具有第二接收时间值522的后续时间点接收第二电报420。第二从属网络用户200、202在其寄存器220中存储第二接收时间值522。
第一从属网络用户200、201的第二接收时间值512和第二从属网络用户200、202的第二接收时间值522在图4中示意性示出。
可能存在的另外的从属网络用户200在相应的从属网络用户200的本地系统时间210具有第二接收时间值的时间点接收第二电报420。所述另外的从属网络用户200在其相应的寄存器220中存储相应的第二接收时间值。
随后主控网络用户100读取存储在从属网络用户200的寄存器220中的第二接收时间值512、522。这例如可以与读取第一接收时间值511、521类似地通过读取在图3中示意性示出的第二读取电报425来进行。
一种替代的可能性在于，共同地读取各个从属网络用户200的第一接收时间值511、521和第二接收时间值512、522。这要求从属网络用户200在分开的寄存器中存储相应的第一接收时间值511、521和相应的第二接收时间值512、522。然后，各个从属网络用户200的第一接收时间值511、521和第二接收时间值512、522可以通过第二读取电报425而被共同地读取。在这种情况下可以省去发送第一读取电报415。
另一种替代的可能性在于，从属网络用户200将第一接收时间值511、521直接保存在第一电报410中并且将第二接收时间值512、522直接保存在第二电报420中。在这种情况下，主控网络用户100直接用第一电报410来读取第一接收时间值511、521并且直接用第二电报420来读取第二接收时间值512、522。然后可以省去发送第一读取电报415和第二读取电报425。然后同样不需要使从属网络用户200将其相应的第一接收时间值511、521存储在其相应的寄存器220中并且也不需要将其相应的第二接收时间值512、522存储在其相应的寄存器220中。
然后，第一参考时间值531和第二参考时间值532、第一从属网络用户200、201的第一接收时间值511和第二接收时间值512、第二从属网络用户200、202的第一接收时间值521和第二接收时间值522以及可能的另外的从属网络用户200的第一接收时间值和第二接收时间值存在于主控网络用户100中。由此，主控网络用户100可以对于每个从属网络用户200来如下计算速度参数230，即，使相应的从属网络用户200的本地系统时间210以尽可能大的准确度与主控网络用户100的系统时间110完全一样的速度来运行，该系统时间形成网络10的参考时间。
速度参数230的计算分别基于以下理解，即例如当第一从属网络用户200、201的本地系统时间210已经以与主控网络用户100的系统时间110相同的速度运行时，在第一从属网络用户200、201中在第一接收时间值511与第二接收时间值512之间存在与第一参考时间值531与第二参考时间值532之间相同的时间差。
为了计算每个从属网络用户200的速度参数230，主控网络用户100因此例如可以以第一参考时间值531与第二参考时间值532之差来计算参考时间差530，即通过从第二参考时间值532中减去第一参考时间值531。另外，主控网络用户100可以对于第一从属网络用户200、201以第一从属网络用户200、201的第一接收时间值511与第一从属网络用户200、201的第二接收时间值512之差来计算接收时间差510。对应地，主控网络用户100可以对于第二从属网络用户200、202以第二从属网络用户200、202的第一接收时间值521与第二从属网络用户200、202的第二接收时间值522之差来计算接收时间差520。主控网络用户100同样可以计算网络10的另外的从属网络用户200的另外的接收时间差。参考时间差530、第一从属网络用户200、201的接收时间差510以及第二从属网络用户200、202的接收时间差520在图4中示出。
如果第一从属网络用户200、201的接收时间差510大于参考时间差530，则第一从属网络用户200、201的本地系统时间210运行得比主控网络用户100的系统时间110更快，并且必须通过第一从属网络用户200、201的速度参数230的适配而减慢。如果相反第一从属网络用户200、201的接收时间差510小于参考时间差530，则第一从属网络用户200、201的本地系统时间210运行得比主控网络用户100的系统时间110更慢，并且必须加快。接收时间差510与参考时间差530之间的偏差大小在此与第一从属网络用户200、201的本地系统时间210与主控网络用户100的系统时间110的速度之间的偏差成比例。由此可以计算第一从属网络用户200、201的速度参数230。对应地，还可以对于其余的从属网络用户200计算速度参数230。
在计算网络10的每个参与同步方法的从属网络用户200的速度参数230之后，从属网络用户100将相应的速度参数230传输给网络10的每个参与的从属网络用户200。即，将对于第一从属网络用户200、201计算的速度参数230传输给第一从属网络用户200、201。将对于第二从属网络用户200、202计算的速度参数230传输给第二从属网络用户200、202。
速度参数230的传输可以分别通过发送在图3中示意性展示的传输电报430来进行。在此，相应的速度参数230借助于传输电报430而传输给相应的从属网络用户200。可能的是，利用仅一个传输电报430来同时传输多个参与时间同步方法的从属网络用户200的相应的速度参数230。但是还可能的是，用分别自身的传输电报430来传输每个从属网络用户200的速度参数230。
主控网络用户100可以将网络10的所有参与时间同步方法的从属网络用户200的所计算的速度参数230保存在主控网络用户100的非易失性数据存储器120中和/或保存在相应的从属网络用户200中。这使得主控网络用户100在网络10重新启动之后可以读取保存在非易失性数据存储器120中的从属网络用户200的速度参数230并且直接将其传输给从属网络用户200。在此情况下，可以省去先前描述的用于发送第一电报410、用于读取第一接收时间值511、521、用于发送第二电报420、用于读取第二接收时间值512、522和用于计算每个从属网络用户200的速度参数230的方法步骤。由此可以在网络10重新启动时加速网络10的初始化。但是也可以省略将计算的速度参数230保存在主控网络用户100的非易失性数据存储器120中。
图5示出网络10替代设计方案的示意图。在图5中示出的网络10的变体中，主控网络用户100不作为参考计时器300起作用。替代于此，与图1中所示的网络10的变体相比，存在附加的从属网络用户200、203，所述附加的从属网络用户作为参考计时器300起作用。与图1中所示的网络10的变体相比，附加的从属网络用户200、203被添加在主控网络用户100与第一从属网络用户200、201之间。在网络10的线状拓扑中，附加的从属网络用户200、203由此构成跟随主控网络用户100之后的第一从属网络用户200。但是，附加的从属网络用户200、203还可以在任意的其他位置被添加到网络10中。附加的从属网络用户200、203与网络10的其余从属网络用户200一样地形成。
附加的从属网络用户200、203作为网络10的参考计时器300起作用，这意味着，附加的从属网络用户200、203的本地系统时间210表示网络10的参考时间。网络10的每个另外的从属网络用户200的相应的本地系统时间210应与作为参考计时器300起作用的附加的从属网络用户200、203的本地系统时间210同步。因为附加的从属网络用户200、203的本地系统时间210自身表示网络10的参考时间，所以附加的从属网络用户200、203的本地系统时间210无需与参考时间同步。因此不需要对附加的从属网络用户200、203的速度参数230进行适配。
在网络10的初始化期间，网络10的其余的从属网络用户200的相应的速度参数230通过上文已经描述的时间同步方法来获取。但是因为在图5中示出的网络10的变体中附加的从属网络用户200、203作为参考计时器300起作用，所以在图5中示出的网络10的变体中第一参考时间值531和第二参考时间值532必须以与先前描述的略有不同的方式获取。下面将说明，用于时间同步的方法在其应用于图5中所示的网络10的变体时与如上描述地应用于图1中所示的网络10的变体时的区别。
在图5中示出的网络10的变体中，主控网络用户100首先发送第一电报410。作为参考计时器300起作用的附加的从属网络用户200、203在附加的从属网络用户200、203的作为参考时间起作用的本地系统时间210具有第一参考时间值531的时间点接收第一电报410。作为参考计时器300起作用的附加的从属网络用户200、203在其寄存器220中存储这个第一参考时间值531。
随后网络10的第一从属网络用户200、201、第二从属网络用户200、202和所有参与时间同步方法的可能的另外的从属网络用户200接收第一电报410并且将相应的第一接收时间值511、521以上述方式存储在其相应的寄存器220中。
随后，由主控网络用户100读取存储在参考计时器300中的第一参考时间值531还有存储在其余的从属网络用户200中的第一接收时间值511、521。这可以例如借助于第一读取电报415来进行。
稍后，主控网络用户100发送第二电报420。作为参考计时器300起作用的附加的从属网络用户200、203在附加的从属网络用户200、203的本地系统时间210具有第二参考时间值532的时间点接收第二电报420，该本地系统时间形成网络10的参考时间。作为参考计时器300起作用的附加的从属网络用户200、203在其寄存器220中存储第二参考时间值532。
随后网络10的第一从属网络用户200、201、第二从属网络用户200、202和所有参与时间同步方法的可能的另外的从属网络用户200接收第二电报420并且分别将第二接收时间值512、522如上所述地存储在其相应的寄存器220中。
随后，主控网络用户100读取存储在参考计时器300中的第二参考时间值532还有读取存储在其余的从属网络用户200中的第二接收时间值512、522。这可以例如借助于第二读取电报425来进行。
由此，现在即使在图5所示的网络10的变体中，第一参考时间值531和第二参考时间值532对于主控网络用户100也是已知的。此外，第一从属网络用户200、201的第一接收时间值511、第一从属网络用户200、201的第二接收时间值512、第二从属网络用户200、202的第一接收时间值521、第二从属网络用户200、202的第二接收时间值522和网络10的所有的参与时间同步方法的另外的从属网络用户200的第一接收时间值和第二接收时间值对于主控网络用户100再次都是已知的。由此，主控网络用户100可以以上述方式对于每个参与时间同步方法的从属网络用户200来计算相应的速度参数230并且随后将其传输给相应的从属网络用户200。
所计算的速度参数230可以选择性地再次被存储在主控网络用户100的非易失性数据存储器120中，以便在后续重新启动网络10时读取这些速度参数并且传输给从属网络用户200。
在图5中示出的网络10的变体中，主控网络用户100也可以参与同步方法并且将其系统时间与参考计时器同步。为此，主控网络用户必须存储其发送第一电报410和第二电报420的发送时间值。然后如上所述地进行主控网络用户100的速度参数的计算，其中采用发送时间值来替代上述接收时间值。
附图标记列表
10 网络
100 主控网络用户
110 系统时间
120 非易失性数据存储器
200 从属网络用户
210 本地系统时间
220 寄存器
230 速度参数
201 第一从属网络用户
202 第二从属网络用户
203 附加的从属网络用户
300 参考计时器
410 第一电报
415 第一读取电报
420 第二电报
425 第二读取电报
430 传输电报
510 第一从属网络用户的接收时间差
511 第一从属网络用户的第一接收时间值
512 第一从属网络用户的第二接收时间值
520 第二从属网络用户的接收时间差
521 第二从属网络用户的第一接收时间值
522 第二从属网络用户的第二接收时间值
530 参考时间差
531 第一参考时间值
532 第二参考时间值

Claims (12)

1.一种在基于以太网的网络(10)中进行时间同步的方法，
其中所述网络(10)具有至少一个主控网络用户(100)、从属网络用户(200、201)和另外的从属网络用户(200、202)，
其中该方法包括以下步骤：
-由所述主控网络用户(100)发送第一电报(410)，
其中所述从属网络用户(200、201)在所述从属网络用户(200、201)的本地系统时间(210)的第一接收时间值(511)接收所述第一电报(410)并且存储所述第一接收时间值(511)，
其中所述另外的从属网络用户(200、202)在所述另外的从属网络用户(200、202)的本地系统时间(210)的另外的第一接收时间值(521)接收所述第一电报(410)并且存储所述另外的第一接收时间值(521)；
-由所述主控网络用户(100)读取所述第一接收时间值(511)和所述另外的第一接收时间值(521)；
-由所述主控网络用户(100)发送第二电报(420)，
其中所述从属网络用户(200、201)在所述从属网络用户(200、201)的所述本地系统时间(210)的第二接收时间值(512)接收所述第二电报(420)并且存储所述第二接收时间值(512)，
其中所述另外的从属网络用户(200、202)在所述另外的从属网络用户(200、202)的所述本地系统时间(210)的另外的第二接收时间值(522)接收所述第二电报(420)并且存储所述另外的第二接收时间值(522)；
-由所述主控网络用户(100)读取所述第二接收时间值(512)和所述另外的第二接收时间值(522)；
-由所述主控网络用户(100)使用所述第一接收时间值(511)和所述第二接收时间值(512)来计算所述从属网络用户(200、201)的所述本地系统时间(210)的速度参数(230)，
其中由所述主控网络用户(100)从所述另外的接收时间值(521、522)来计算所述另外的从属网络用户(200、202)的所述本地系统时间(210)的另外的速度参数(230)；
-将所述速度参数(230)传输给所述从属网络用户(200、201)并且将所述另外的速度参数(230)传输给所述另外的从属网络用户(200、202)。
2.根据权利要求1所述的方法，
其中所述网络(10)具有参考计时器(300)，
其中所述参考计时器(300)在所述参考计时器(300)的本地系统时间(210)的第一参考时间值(531)接收所述第一电报(410)并且存储所述第一参考时间值(531)，
其中所述第一参考时间值(531)被所述主控网络用户(100)读取，
其中所述参考计时器(300)在所述参考计时器(300)的所述本地系统时间(210)的第二参考时间值(532)接收所述第二电报(420)并且存储所述第二参考时间值(532)，
其中所述第二参考时间值(532)被所述主控网络用户(100)读取，
其中由所述接收时间值(511、512)和所述参考时间值(531、532)来计算所述速度参数(230)。
3.根据权利要求1所述的方法，
其中所述主控网络用户(100)在所述主控网络用户(100)的系统时间(110)的第一参考时间值(531)发送所述第一电报(410)，
其中所述主控网络用户(100)在所述主控网络用户(100)的所述系统时间(110)的第二参考时间值(532)发送所述第二电报(420)，
其中由所述接收时间值(511、512)和所述参考时间值(531、532)来计算所述速度参数(230)。
4.如权利要求2所述的方法，
其中所述主控网络用户(100)以所述第一参考时间值(531)与所述第二参考时间值(532)之差来计算参考时间差(530)并且以所述第一接收时间值(511)与所述第二接收时间值(512)之差来计算接收时间差(510)，
其中所述主控网络用户(100)从所述参考时间差(530)和所述接收时间差(510)来计算所述速度参数(230)。
5.如权利要求3所述的方法，
其中所述主控网络用户(100)以所述第一参考时间值(531)与所述第二参考时间值(532)之差来计算参考时间差(530)并且以所述第一接收时间值(511)与所述第二接收时间值(512)之差来计算接收时间差(510)，
其中所述主控网络用户(100)从所述参考时间差(530)和所述接收时间差(510)来计算所述速度参数(230)。
6.如权利要求1所述的方法，
其中所述第二电报(420)在所述第一电报(410)之后0.1秒与10秒之间被发送。
7.如权利要求1所述的方法，
其中所述第二电报(420)在所述第一电报(410)之后0.2秒与5秒之间被发送。
8.如权利要求1所述的方法，
其中通过由所述主控网络用户(100)发送第一读取电报(415)来进行读取所述第一接收时间值(511)，
其中通过由所述主控网络用户(100)发送第二读取电报(425)来进行读取所述第二接收时间值(512)。
9.如权利要求1所述的方法，
其中通过由所述主控网络用户(100)发送传输电报(430)来进行传输所述速度参数(230)。
10.如权利要求1所述的方法，
其中在所述网络(10)的初始化期间执行所述方法。
11.如权利要求1所述的方法，
其中所述速度参数(230)被保存在所述主控网络用户(100)的非易失性数据存储器(120)中。
12.如权利要求1所述的方法，
其中所述网络(10)为以太网控制自动化技术(EtherCAT)网络。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102668424A (zh) * 2010-01-11 2012-09-12 法罗技术股份有限公司 用于使多个度量装置所进行的测量同步的方法和设备
CN105519035A (zh) * 2014-04-11 2016-04-20 倍福自动化有限公司 一种用于运行通信网络用户端的方法技术领域
CN106688207A (zh) * 2014-09-10 2017-05-17 西门子公司 用于确定通信网络中的电报的传播时间的方法以及相应的网络组件

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9571215B2 (en) * 2012-07-18 2017-02-14 Intel Corporation Measuring time offsets between devices with independent silicon clocks
JP6820851B2 (ja) * 2014-12-16 2021-01-27 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツングＲｏｂｅｒｔ Ｂｏｓｃｈ Ｇｍｂｈ ネットワークデバイスのクロックを同期させる方法
US9954669B2 (en) * 2016-01-06 2018-04-24 Alcatel-Lucent Usa Inc. Method and apparatus for over-the-air anchor-anchor synchronization
US10623123B2 (en) * 2017-02-06 2020-04-14 Valens Semiconductor Ltd. Virtual HDBaseT link
US11483127B2 (en) * 2018-11-18 2022-10-25 Mellanox Technologies, Ltd. Clock synchronization
CN111447030B (zh) * 2020-03-31 2021-02-19 中国科学院地质与地球物理研究所 地震采集器的网络授时精度控制方法、系统及终端设备

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102668424A (zh) * 2010-01-11 2012-09-12 法罗技术股份有限公司 用于使多个度量装置所进行的测量同步的方法和设备
CN105519035A (zh) * 2014-04-11 2016-04-20 倍福自动化有限公司 一种用于运行通信网络用户端的方法技术领域
CN106688207A (zh) * 2014-09-10 2017-05-17 西门子公司 用于确定通信网络中的电报的传播时间的方法以及相应的网络组件

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Implementation of a PTP Bridge to Extend IEEE 1588 to Zigbee Networks;Hyuntae Cho等;《2010 10th International Conference on Computer and Information Technology (CIT 2010)》;20100629;全文 *

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