CN116887391A - 一种时间同步方法、装置、电子设备和可读存储介质 - Google Patents

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CN116887391A CN202310861331.3A CN202310861331A CN116887391A CN 116887391 A CN116887391 A CN 116887391A CN 202310861331 A CN202310861331 A CN 202310861331A CN 116887391 A CN116887391 A CN 116887391A
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刘云浩
许逸凡
党凡
苗欣
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    • Y02DCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Abstract

本发明提供了一种时间同步方法、装置、电子设备和可读存储介质。所述方法包括:接收中心设备发送的第一信标数据包和第二信标数据包;根据第一信标数据包、第二信标数据包和中心设备发送信标数据包的第一周期,确定第一信标数据包的第一发送时间和第二信标数据包的第二发送时间之间的第一时间间隔;确定第一时间间隔内边缘设备对应的第一时钟计数值;根据第二信标数据包的第一接收时间,确定在第二发送时间时,边缘设备对应的第二时钟计数值;根据第一时间间隔、第一时钟计数值和第二时钟计数值,对边缘设备对应的通信时隙进行校准。本发明实施例降低了边缘设备的制造成本和功耗开销,提高了边缘设备的工作效率。

Description

一种时间同步方法、装置、电子设备和可读存储介质
技术领域
本发明涉及无线网络通信技术领域,尤其涉及一种时间同步方法、装置、电子设备和可读存储介质。
背景技术
对于传统工业企业来说,开展数字化转型已成为工业4.0背景下的大势所趋。为了降低成本和复杂度,部署低功耗无线网络成为了进行更细粒度数据采集和终端控制的重要方式。时间同步是保证网络中各节点能够进行正确无冲突协作的基础。
目前,实现时间同步的方式通过有以下两种:方式一,采用时钟频率偏移小的高精度时钟源作为边缘节点的时钟源;方式二,通过各节点间更频繁地进行交换式通信的方式来实现不同节点之间的时间同步。
但是,采用高精度时钟源往往会增加边缘节点的制造成本,而各节点间频繁地进行交换式通信的方式,则造成节点的额外功耗开销。
发明内容
本发明实施例提供了一种时间同步方法、装置、电子设备和可读存储介质,可以解决设备间进行时间同步时存在的制造成本高、功耗开销大的问题。
第一方面,本发明实施例提供了一种时间同步方法,应用于边缘设备,所述方法包括:
接收中心设备发送的第一信标数据包和第二信标数据包;
根据所述第一信标数据包、所述第二信标数据包和所述中心设备发送信标数据包的第一周期,确定所述第一信标数据包的第一发送时间和所述第二信标数据包的第二发送时间之间的第一时间间隔;
确定所述第一时间间隔内所述边缘设备对应的第一时钟计数值;
根据所述第二信标数据包的第一接收时间,确定在所述第二发送时间时,所述边缘设备对应的第二时钟计数值;
根据所述第一时间间隔、所述第一时钟计数值和所述第二时钟计数值,对所述边缘设备对应的通信时隙进行校准。
可选地,所述方法还包括:
获取所述边缘设备的时钟频率抖动值;
根据所述时钟频率抖动值和所述第一时钟计数值,确定所述边缘设备的时钟同步误差达到预设误差阈值时的第二时间间隔;
确定所述第二时间间隔对应的第二周期;所述第二周期为从所述第二时间间隔中确定的时间周期;
基于所述第二周期进行休眠,经过所述第二周期后,从休眠状态切换至苏醒状态,以接收中心设备发送的第三信标数据包,并根据所述第二信标数据包和所述第三信标数据包进行通信时隙校准。
可选地,所述确定所述第二时间间隔对应的第二周期,包括:
将所述第二时间间隔内的最大正整数确定为所述第二时间间隔对应的第二周期。
可选地,所述接收中心设备发送的第一信标数据包和第二信标数据包,包括:
接收中心设备发送的所述第一信标数据包;
基于第三时间间隔进行休眠,经过所述第三时间间隔后,从休眠状态切换至苏醒状态,以接收中心设备发送的所述第二信标数据包。
可选地,所述第一信标数据包包括第一计数值,所述第二信标数据包包括第二计数值,所述第二计数值大于所述第一计数值;
所述根据所述第一信标数据包、所述第二信标数据包和所述中心设备发送信标数据包的第一周期,确定所述第一信标数据包的第一发送时间和所述第二信标数据包的第二发送时间之间的第一时间间隔,包括:
计算所述第二计数值和所述第一计数值的差值;
根据所述差值和所述第一周期的第一乘积,确定所述第一时间间隔。
可选地,所述根据所述第一时间间隔、所述第一时钟计数值和所述第二时钟计数值,对所述边缘设备对应的通信时隙进行校准,包括:
根据所述第一时钟计数值和所述第一时间间隔的比值,确定所述边缘设备对应的校准时钟频率;
确定所述校准时钟频率与预设校准系数的第二乘积;
根据所述第二乘积和所述第二时钟计数值之和,对所述边缘设备对应的通信时隙进行校准。
可选地,所述根据所述第二信标数据包的第一接收时间,确定在所述第二发送时间时,所述边缘设备对应的第二时钟计数值,包括:
确定所述第二信标数据包的第一接收时间,并获取在所述第一接收时间时,所述边缘设备对应的第三时钟计数值;
根据所述第一接收时间,确定所述中心设备发送所述第二信标数据包的第二发送时间;
根据所述第一接收时间、所述第二发送时间和所述第三时钟计数值,确定所述边缘设备对应的第二时钟计数值。
第二方面,本发明实施例提供了一种时间同步装置,应用于边缘设备,所述装置包括:
接收模块,用于接收中心设备发送的第一信标数据包和第二信标数据包;
第一确定模块,用于根据所述第一信标数据包、所述第二信标数据包和所述中心设备发送信标数据包的第一周期,确定所述第一信标数据包的第一发送时间和所述第二信标数据包的第二发送时间之间的第一时间间隔;
第二确定模块,用于确定所述第一时间间隔内所述边缘设备对应的第一时钟计数值;
第三确定模块,用于根据接收到所述第二信标数据包的第一接收时间,确定在所述第二发送时间时,所述边缘设备对应的第二时钟计数值;
第一校准模块,用于根据所述第一时间间隔、所述第一时钟计数值和所述第二时钟计数值,对所述边缘设备对应的通信时隙进行校准。
第三方面,本发明实施例提供了一种电子设备,包括:存储器和处理器,所述存储器用于存储计算机程序,所述处理器用于执行所述计算机程序时实现如上任一项所述的时间同步方法。
第四方面,本发明实施例提供了一种可读存储介质,所述可读存储介质存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现如上任一项所述的时间同步方法。
在本发明实施例中,边缘设备可以根据中心设备发送的第一信标数据包、第二信标数据包和中心设备发送信标数据包的第一周期,确定第一信标数据包的第一发送时间和第二信标数据包的第二发送时间之间的第一时间间隔;并进一步根据第一时间间隔、第一时间间隔内边缘设备对应的第一时钟计数值以及在第二发送时间时边缘设备对应的第二时钟计数值,实现对边缘设备通信时隙的校准。由此,可以在配备时钟频率偏移较高时钟源的边缘设备中实现与中心设备的时间同步,降低了边缘设备的制造成本。此外,本发明实施例提供的时间同步方法,边缘设备只需要接收中心设备发送的第一信标数据包和第二信标数据包即可实现与中心设备的时间同步,无需向中心设备发送信息,降低了边缘设备的功耗开销,进而提高了边缘设备的工作效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对本发明实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种时间同步方法的步骤流程图;
图2是本发明实施例提供的一种第一信标数据包和第二信标数据包对应的时间关系示意图;
图3是本发明实施例提供的一种第一信标数据包和第二信标数据包对应的时钟计数值关系示意图;
图4是本发明实施例提供的另一种时间同步方法的步骤流程图;
图5是本发明实施例提供的一种通信时隙划分示意图;
图6是本发明实施例提供的一种第一信标数据包、第二信标数据包和第三信标数据包对应的时间关系示意图;
图7是本发明实施例提供的一种时间同步装置的逻辑框图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明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发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,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,都属于本发明保护的范围。
方法实施例
第一方面,本发明实施例提供了一种时间同步方法,如图1所示,图1为本发明实施例提供的一种时间同步方法的步骤流程图,该时间同步方法包括步骤S110至步骤S150:
在本发明实施例中,时间同步指的是网络中,中心设备中配备的时钟源与边缘设备中配备的时钟源之间的时间同步。其中,网络可以但不限于工业网络、园区网络、企业网络等。
本发明实施例提供的时间同步方法应用于网络中的边缘设备(Edge Device)。其中,边缘设备是网络中用于接入用户侧终端的网络设备。边缘设备具体可以为安装在边缘网络上的交换机、路由器、路由交换机、集成/综合接入设备(Integrated Access Device,IAD)以及各种城域网(Metropolitan Area Network,MAN)设备、广域网(Wide AreaNetwork,WAN)设备等,边缘设备负责接入设备和中心设备间的数据包传送。
网络中的中心设备与网络中各个边缘设备之间可以具备长连接,通过该长连接,中心设备可以向各个边缘设备下达各项指令以及发送数据包等,以实现对边缘设备的调度控制。
步骤S110、接收中心设备发送的第一信标数据包和第二信标数据包。
在本发明实施例中,信标数据包为中心设备向边缘设备发送的,用于进行时间同步的数据包,以供边缘设备执行步骤S110至步骤S150对应的时间同步操作。
其中,中心设备可以以周期性广播的方式向边缘设备发送信标数据包,中心设备也可以以周期性组播的方式向边缘设备发送信标数据包,本发明实施例对此不作具体限定。
第一信标数据包和第二信标数据包为中心设备在不同发送周期下向边缘设备发送的信标数据包,并且第一信标数据包和第二信标数据包中的载荷不同,边缘设备在接收到第一信标数据包和第二信标数据包之后,可以对第一信标数据包和第二信标数据包中的载荷进行识别,并根据第一信标数据包和第二信标数据包中的载荷执行步骤S120对应的操作。
需要说明的是,边缘设备的时钟源可以为时钟频率偏移率较高的时钟源,例如,时钟源可以为的时钟频率偏移大于1000ppm的时钟源,从而降低边缘设备的制造成本。
步骤S120、根据所述第一信标数据包、所述第二信标数据包和所述中心设备发送信标数据包的第一周期,确定所述第一信标数据包的第一发送时间和所述第二信标数据包的第二发送时间之间的第一时间间隔。
其中,第一周期为中心设备向边缘设备发送信标数据包的周期,第一周期可以为较小时间间隔的周期,例如,第一周期可以为1s、2s、5s等。第一周期可以根据网络中边缘设备的时间同步需要进行设置,本发明实施例对此不作具体限定。
在本发明实施例中,可以对中心设备发送信标数据包的第一周期进行预先设置,并将预先设置好的第一周期存储到边缘设备的目标存储区域中,在边缘设备通过步骤S110接收到第一信标数据包和第二信标数据包之后,可以从目标存储区域中读取第一周期,并执行步骤S120对应的操作。
第一发送时间为中心设备向边缘设备的发送第一信标数据包的时间,相应地,第二发送时间为中心设备向边缘设备的发送第二信标数据包的时间。第一发送时间和第二发送时间之间的第一时间间隔可以为第一周期,也可以为若干个第一周期之和。具体地,边缘设备可以根据第一信标数据包中的第一载荷和第二信标数据包中的第二载荷,确定第一时间间隔。
作为一种示例,信标数据包中的载荷为中心设备发送信标数据包的时间,边缘设备在接收到第一信标数据包和第二信标数据包之后,可以根据第一载荷和第二载荷之间差值的绝对值,确定为第一时间间隔。
作为一种示例,信标数据包中的载荷为递增的计数值,边缘设备在接收到第一信标数据包和第二信标数据包之后,可以根据第一载荷和第二载荷之间差值的绝对值和中心设备发送信标数据包的第一周期,确定第一时间间隔。
步骤S130、确定所述第一时间间隔内所述边缘设备对应的第一时钟计数值。
其中,第一时钟计数值为在第一时间间隔内,边缘设备中的时钟源记录的计数次数。具体地,第一时钟计数值为在中心设备发送第一信标数据包和第二信标数据包期间,边缘设备中的时钟源记录的计数次数。
在本发明实施例中,边缘设备可以直接从其配备的时钟源中获取第一时钟计数值。
步骤S140、根据所述第二信标数据包的第一接收时间,确定在所述第二发送时间时,所述边缘设备对应的第二时钟计数值。
其中,第一接收时间为边缘设备接收到第二信标数据包的时间,具体地,第二接收时间可以为边缘设备开始接收第二信标数据包的时间。
第二时钟计数值为边缘设备中的时钟源在第一接收时间对应的时刻,记录的计数值。
需要说明的是,步骤S130中的第一时钟计数值为第一时间间隔对应的时间段内,边缘设备中的时钟源记录的计数次数。步骤S140中的第二时钟计数值为在第一接收时间对应的时刻,边缘设备中的时钟源记录的计数值。
在本发明实施例中,边缘设备可以首先确定接收到第二信标数据包时的第一接收时间;然后,根据第一接收时间,确定中心设备发送第二信标数据包的第二发送时间;最后,再基于第二发送时间和第一接收时间,确定第二时钟计数值。
参照图2,图2示出了本发明实施例提供的一种第一信标数据包和第二信标数据包对应的时间关系示意图。如图2所示,中心设备首先发送第一信标数据包,并且在第一时间间隔之后,发送第二信标数据包。
需要说明的是,第一时间间隔包括至少一个第一周期。
此外,第二接收时间与第一发送时间之间的差值可以记为第一时间差,第一接收时间与第二发送时间之间的差值可以记为第二时间差。并且,第一时间差与第二时间差相同,第一时间差或第二时间差为从中心设备发送信标数据包到同一边缘设备接收到该信标数据包之间的时间差,该时间差为固定值,可以通过预先测量进行确定。对于同一边缘设备,该时间差相同;对于不同边缘设备,该时间差可以相同可以也可以不同,本发明实施例对此不作具体限定。
参照图3,图3示出了本发明实施例提供的一种第一信标数据包和第二信标数据包对应的时钟计数值关系示意图。如图3所示,中心设备首先发送第一信标数据包,并且在第一时间间隔之后,再发送第二信标数据包。第一时钟计数值为边缘设备中的时钟源在第一发送时间和第二发送时间之间的记录的计数次数;第二时钟计数值为边缘设备中的时钟源在第二发送时间对应的时刻记录的计数值。
步骤S150、根据所述第一时间间隔、所述第一时钟计数值和所述第二时钟计数值,对所述边缘设备对应的通信时隙进行校准。
其中,通信时隙(Timeslot)是专用于某一个信道的时隙信息的串行自复用的一个部分。通信标准规定了编码传输的形式,一般用帧来表示,而通信时隙就是帧的组成单位。在时分系统中,一个帧里面的不同通信时隙可以用来传输不同用户、不同上下行的数据或者信令。
示例性地,中心设备发送信标数据包的第一周期为1s,并且第一信标数据包的第一发送时间和所述第二信标数据包的第二发送时间之间的第一时间间隔为1s,两个信标数据包之间的1s时间间隔可以划分成100个通信时隙,每个通信时隙为10ms,假设给某一边缘设备分配的是第10个通信时隙,也即在第100ms时,该边缘设备与中心设备进行通信。
具体地,在边缘设备根据自身配备的时钟源的时钟频率偏移较高的情况下,如果不对边缘设备的时钟源进行校准,那么边缘设备的时钟源记录的时钟计数值可能与中心设备的时钟源的计数值存在较大偏移,导致边缘设备无法在准确的通信时隙与中心设备通信。因此,需要根据步骤S120至步骤S140分别确定的第一时间间隔、第一时钟计数值和第二时钟计数值,对边缘设备的时钟源进行校准,以保证边缘设备可以在准确的通信时隙与中心设备进行通信。
在本发明实施例中,边缘设备可以首先根据第一时间间隔、第一时钟计数值,确定边缘设备的时钟源当前的时钟计数值相对于中心设备的时钟源的时钟频率偏移量;然后,再根据时钟频率偏移量对第二时钟计数值进行校准,得到校准后的时钟计数值,该校准后的时钟计数值为边缘设备对应的通信时隙的准确起始时间。
相比于现有技术中,为了实现边缘设备与中心设备的时间同步,通常需要通过在边缘设备中装备高精度时钟或者通过边缘设备和中心设备频繁地进行交换式通信的方式来实现边缘设备与中心设备的时间同步,本发明实施例中边缘设备可以根据中心设备发送的第一信标数据包、第二信标数据包和中心设备发送信标数据包的第一周期,确定第一信标数据包的第一发送时间和第二信标数据包的第二发送时间之间的第一时间间隔;并进一步根据第一时间间隔、第一时间间隔内边缘设备对应的第一时钟计数值以及在第二发送时间时边缘设备对应的第二时钟计数值,实现对边缘设备通信时隙的校准。可以在配备时钟频率偏移较高时钟源的边缘设备中实现与中心设备的时间同步,降低了边缘设备的制造成本。此外,本发明实施例提供的时间同步方法,边缘设备只需要接收中心设备发送的第一信标数据包和第二信标数据包即可实现与中心设备的时间同步,无需向中心设备发送信息,降低了边缘设备的功耗开销,进而提高了边缘设备的工作效率。
参照图4,图4示出了本发明实施例提供的另一种时间同步方法的步骤流程图,该时间同步方法包括步骤S201至步骤S211:
步骤S201、接收中心设备发送的所述第一信标数据包。
具体地,中心设备生成并在第一发送时间向边缘设备发送第一信标数据包;之后,边缘设备在第二接收时间接收到中心设备发送的第一信标数据包。
步骤S202、基于第三时间间隔进行休眠,经过所述第三时间间隔后,从休眠状态切换至苏醒状态,以接收中心设备发送的所述第二信标数据包。
在本发明实施例中,边缘设备通过步骤S201接收中心设备发送的第一信标数据包,并完成第一信标数据包的接收之后,在接收中心设备发送的第二信标数据包之前,边缘设备进入休眠状态,以降低边缘设备的功耗开销。
其中,边缘设备休眠的第三时间间隔为边缘设备中预先设置的休眠时间,第三时间间隔可以根据边缘设备进行时间同步过程中的实际需要进行设置。例如,第三时间间隔可以为30s,边缘设备在完成第一信标数据包接收之后,可以进入休眠状态,并在休眠时间经过30s后,从休眠状态切换为苏醒状态,并持续监听信道,以接收中心设备发送的第二信标数据包。
需要说明的是,第二信标数据包为边缘设备基于第三时间间隔进行休眠,并在经过第三时间间隔后,从休眠状态切换至苏醒状态之后,接收到的第一个信标数据包。
步骤S203、所述第一信标数据包包括第一计数值,所述第二信标数据包包括第二计数值,所述第二计数值大于所述第一计数值;计算所述第二计数值和所述第一计数值的差值。
在本发明实施例中,第一信标数据包中的载荷可以为第一计数值,第二信标数据包中的载荷可以为第二计数值,并且中心设备发送的信标数据包中的计数值为逐渐递增的计数值。进一步地,由步骤S201和步骤S202可知,边缘设备首先接收到中心设备发送的第一信标数据包,然后再接收到中心设备发送的第二信标数据包,因此,第二信标数据包中的第二计数值大于第一信标数据包中的第一计数值。
需要说明的是,当中心设备在第一发送时间发送第一信标数据包,并且在经过一个第一周期之后,在第二发送时间发送了第二信标数据包,那么,第二计数值和第一计数值之间的差值为1;当中心设备在第一发送时间发送第一信标数据包,并经过n个第一周期之后,在第二发送时间发送了第二信标数据包,那么,第二计数值和第一计数值之间的差值为n,其中,n为大于1的整数。当然,中心设备发送的信标数据包中计数值的递增方式也可以为指数递增方式,还可以为在前一信标数据包中计数值的基础上加固定数值的递增方式,本发明实施例对此不作具体限定。
步骤S204、根据所述差值和所述第一周期的第一乘积,确定所述第一时间间隔。
具体地,边缘设备通过步骤S203计算得到第二信标数据包中第二计数值与第一信标数据包中第一计数值之间的差值之后,可以继续通过步骤S204根据该差值和中心设备发送信标数据包的第一周期的乘积,确定第一时间间隔。
在本发明实施例中,在中心设备发送的信标数据包中计数值为按照加一的递增方式进行递增的情况下,边缘设备可以直接将该差值和第一周期的第一乘积确定为第一时间间隔;在中心设备发送的信标数据包中计数值为按照指数递增方式或者加固定数值的递增方式进行递增的情况下,边缘设备也可以按照计数值的递增方式对第一乘积进行换算,进而确定第一时间间隔。
通过本发明实施例提供的时间同步方法,边缘设备可以在不向中心设备发送任何信息的情况下,根据第一信标数据包中的第一计数值和第二信标数据包中的第二计数值即可确定第一时间间隔,通过中心设备与边缘设备之间非交换式的通信方式实现边缘设备与中心设备之间的时间同步,进而降低了边缘设备的功耗开销。
步骤S205、确定所述第一时间间隔内所述边缘设备对应的第一时钟计数值。
该步骤可参考步骤S130的详细描述,此处不再赘述。
步骤S206、确定所述第二信标数据包的第一接收时间,并获取在所述第一接收时间时,所述边缘设备对应的第三时钟计数值。
在本发明实施例中,边缘设备在接收到第二信标数据包的情况下,可以同时确定接收到第二信标数据包的第一接收时间;然后,获取在第一接收时间时,边缘设备中的时钟源记录的第三时钟计数值。
需要说明的是,第二时钟计数值和第三时钟计数值都是边缘设备中的时钟源在某一时刻记录的计数值。不同的是,第二时钟计数值是在中心设备发送第二信标数据包的第二发送时间时,边缘设备中的时钟源记录的计数值,而第三时钟计数值是在边缘设备接收到第二信标数据包的第一接收时间时,边缘设备中的时钟源记录的计数值。边缘设备可以根据第一接收时间和第三时钟计数值,通过步骤S207和步骤S208确定在第二发送时间时,边缘设备对应的第二时钟计数值。
步骤S207、根据所述第一接收时间,确定所述中心设备发送所述第二信标数据包的第二发送时间。
在本发明实施例中,边缘设备在通过步骤S206确定第二信标数据包的第一接收时间之后,可以根据第一接收时间和第二发送时间之间的时间差,以及步骤S206确定的第一接收时间,确定中心设备发送第二信标数据包的第二发送时间。具体地,边缘设备可以将第一接收时间与时间差之间的差值,确定为第二发送时间。
步骤S208、根据所述第一接收时间、所述第二发送时间和所述第三时钟计数值,确定所述边缘设备对应的第二时钟计数值。
在本发明实施例中,边缘设备在通过步骤S206确定第一接收时间和第三时钟计数值,以及通过步骤S207确定的第二发送时间之后,可以根据第一接收时间、第二发送时间和第三时钟计数值,进一步确定边缘设备对应的第二时钟计数值。
具体地,边缘设备可以首先根据第一接收时间和第二发送之间的时间差,以及边缘设备中时钟源的时钟频率,计算在第一接收时间和第二发送之间的时间差内,边缘设备中时钟源的计数次数;然后,再计算第三时钟计数值与时间差内边缘设备中时钟源的计数次数之间的差值,并将该差值确定为边缘设备对应的第二时钟计数值。
其中,时钟频率是边缘设备或者中心设备中的时钟源的基础频率,它以“若干次周期每秒”来进行度量,时钟频率的单位是赫兹(Hz)。例如,在边缘设备中时钟源的时钟频率为32768Hz的情况下,那么该时钟源每秒计数的次数就是32768次;在边缘设备中时钟源设定的时钟频率为1000Hz的情况下,那么该时钟源每秒计数的次数就是1000次,并且在经过了t秒时间内,该时钟源的计数次数就是t与1000的乘积。t为大于或等于0的整数。
步骤S209、根据所述第一时钟计数值和所述第一时间间隔的比值,确定所述边缘设备对应的校准时钟频率。
在本发明实施例中,边缘设备在对通信时隙进行校准时,可以首先根据第一时钟计数值和第一时间间隔的比值,确定边缘设备对应的校准时钟频率。
具体地,边缘设备可以通过公式1确定第一时钟计数值和第一时间间隔的比值,然后将该比值确定为边缘设备对应的校准时钟频率。
其中,fScomputed表示校准时钟频率,Cs表示第一时钟计数值,T表示第一时间间隔。
步骤S210、确定所述校准时钟频率与预设校准系数的第二乘积。
在本发明实施例中,边缘设备可以在通过步骤S209确定校准时钟频率之后,计算校准时钟频率与预设校准系数的第二乘积。
其中,预设校准系数可以根据中心设备与边缘设备之间通信时隙的划分情况进行确定。具体地,边缘设备可以通过公式2确定预设校准系数:
其中,j表示预设校准系数,i表示边缘设备对应的通信时隙,m表示通信时隙总数。参照图5,图5示出了本发明实施例提供的一种通信时隙划分示意图。如图5所示,第二信标数据包是中心设备在发送第一信标数据包后,并且在经过第一时间间隔之后再次发送的信标数据包。具体地,可以将第一周期划分为m个时隙,其中,边缘设备对应的通信时隙i可以是时隙1至时隙m中的任一时隙。需要说明的是,m为大于或等于1的正整数。
步骤S211、根据所述第二乘积和所述第二时钟计数值之和,对所述边缘设备对应的通信时隙进行校准。
在本发明实施例中,边缘设备在通过步骤S209确定校准时钟频率,并通过步骤S210确定校准时钟频率与预设校准系数的第二乘积之后,计算第二乘积和第二时钟计数值之和,并将第二乘积和第二时钟计数值之和确定为边缘设备下次与中心设备进行通信时通信时隙的准确时间,从而实现对边缘设备对应的通信时隙的校准。
需要说明的是,在步骤S209之后,边缘设备也可以根据边缘设备中时钟源记录的通信时隙对应的通信时间与校准时钟频率的乘积,对通信时隙对应的时间进行校准。示例性地,中心设备发送信标数据包的第一周期为1s,并且第一信标数据包的第一发送时间和所述第二信标数据包的第二发送时间之间的第一时间间隔为1s,两个信标数据包之间的1s时间间隔划分成100个通信时隙,每个通信时隙为10ms,假设给边缘设备分配的是第10个通信时隙,也就是第100ms的时候,该边缘设备与中心设备进行通信。在对边缘设备对应的通信时隙进行校准时,边缘设备可以根据边缘设备中时钟源记录的通信时隙对应的通信时间(100ms)与校准时钟频率的乘积,确定通信时隙对应的准确时间。
其中,准确时间指的是以中心设备中的时钟源的时间为基准,实现边缘设备与中心设备时间同步的时间。
在一种可选的实施例中,在通过步骤S110至步骤S150,或者步骤S201至步骤S211完成一次边缘设备对应的通信时隙的校准操作之后,该时间同步方法还可以包括步骤S301至步骤S304:
步骤S301、获取所述边缘设备的时钟频率抖动值。
其中,时钟频率抖动值为边缘设备的时钟源在短期内的时钟抖动频率值。例如,时钟频率抖动值可以为边缘设备的时钟源在30s内的时钟抖动频率值,也可以为边缘设备的时钟源在10s内的时钟抖动频率值,本发明实施例对此不作具体限定。
在本发明实施例中,边缘设备可以从频率计中获取边缘设备的时钟频率抖动值。该频率计为设置在中心设备和边缘设备之外的频率测量设备,用于对边缘设备中时钟源的时钟频率抖动值进行测量。
步骤S302、根据所述时钟频率抖动值和所述第一时钟计数值,确定所述边缘设备的时钟同步误差达到预设误差阈值时的第二时间间隔。
其中,预设误差阈值为针对边缘设备的时钟源设置的时钟偏移误差的上限值。时钟偏移误差为边缘设备中时钟源的时间相对于中心设备中时钟源的时间的偏移量。示例性地,预设误差阈值可以为1.5ms、2.5ms、3ms等。
第二时间间隔为在完成一次边缘设备对应的通信时隙的校准操作时的第一时间到边缘设备的时钟同步误差达到预设误差阈值时的第二时间之间的时间间隔。
在本发明实施例中,在预设误差阈值确定的情况下,边缘设备可以通过公式3确定第二时间间隔:
其中,Tout_of_sync表示第二时间间隔,Errlimit表示预设误差阈值,eΔ表示边缘设备的时钟频率抖动值,Cs表示第一时钟计数值。
步骤S303、确定所述第二时间间隔对应的第二周期。
其中,所述第二周期为从所述第二时间间隔中确定的时间周期。
在本发明实施例中,边缘设备可以根据通信时隙的校准需要,从第二时间间隔中选取任一时间段作为第二周期。需要说明的是,第二周期对应的时间段可以小于第二时间间隔,以在边缘设备的时钟同步误差达到预设误差阈值之前,通过步骤S304完成通信时隙的再一次校准,保证边缘设备中的时钟源与中心设备中的时钟源可以始终在预设误差阈值内保持时间同步。
在本发明实施例中,步骤S303所述确定所述第二时间间隔对应的第二周期,可以包括步骤A11;
步骤A11、将所述第二时间间隔内的最大正整数确定为所述第二时间间隔对应的第二周期。
在本发明实施例中,边缘设备可以将第二时间间隔内的最大正整数确定为所述第二时间间隔对应的第二周期,从而在保证边缘设备中的时钟源与中心设备中的时钟源始终在预设误差阈值内保持时间同步的同时,减少边缘设备不必要的通信时隙校准次数,进而降低了边缘设备不必要的功耗开销。
需要说明的是,在通过步骤S303确定第二周期之后,在步骤S304中进行通信时隙的再一次校准时,可以将第二周期确定为第一时间间隔,以减少边缘设备的运算量。
步骤S304、基于所述第二周期进行休眠,经过所述第二周期后,从休眠状态切换至苏醒状态,以接收中心设备发送的第三信标数据包,并根据所述第二信标数据包和所述第三信标数据包进行通信时隙校准。
在本发明实施例中,边缘设备在完成一次边缘设备对应的通信时隙的校准操作之后,边缘设备会进入休眠状态;然后,在经过第二周期后,边缘设备再从休眠状态切换至苏醒状态,以接收中心设备发送的第三信标数据包,并根据步骤S202接收的第二信标数据包和第三信标数据包进行通信时隙校准。
其中,边缘设备在通过步骤201至步骤211对通信时隙进行第一次校准时,边缘设备接收中心设备发送的两个信标数据包(第一信标数据包和第二信标数据包),并根据第一信标数据包和第二信标数据包进行通信时隙校准;在对通信时隙进行第二次校准时,只需要接收中心设备发送的一个信标数据包(第三信标数据包),并根据上一次接收的第二信标数据包和本次接收的第三信标数据包进行通信时隙校准;在对通信时隙进行第三次校准时,只需要接收中心设备发送的一个信标数据包(第四信标数据包),并根据上一次接收的第三信标数据包和本次接收的第四信标数据包进行通信时隙校准;如此循环往复,实现对通信时隙的校准,保证边缘设备中的时钟源与中心设备中的时钟源可以始终在预设误差阈值内保持时间同步。
需要说明的是,第三信标数据包为中心设备在第二信标数据包之后发送的信标数据包,并且第二信标数据包的第二发送时间和第三信标数据包的第三发送时间之间的第四时间间隔包括至少一个第一周期。其中,第四时间间隔大于或等于第二周期,并且第四时间间隔小于或等于第二时间间隔。
具体地,边缘设备从休眠状态切换至苏醒状态之后,可以按照上述步骤S203至步骤S211对应的操作,根据第二信标数据包和第三信标数据包进行通信时隙校准,此处不再赘述。
参照图6,图6示出了本发明实施例提供的一种第一信标数据包、第二信标数据包和第三信标数据包对应的时间关系示意图。如图6所示,中心设备首先发送第一信标数据包,在经过第一时间间隔的情况下,发送第二信标数据包,在经过第四时间间隔的情况下,发送第三信标数据包。
边缘设备在接收到中心设备发送第一信标数据包和第二信标数据包之后,根据第一信标数据包和第二信标数据包通过步骤S203至步骤S211对应的操作,根据第二信标数据包和第三信标数据包进行通信时隙校准,并在对通信时隙进行校准之后,基于第二周期进行休眠;之后,在经过第二周期后,从休眠状态切换至苏醒状态,并持续监听信道,在接收到中心设备发送的信标数据包之后,将该信标数据包确定为第三信标数据包;然后,根据上一次接收的第二信标数据包和本次接收的第三信标数据包进行通信时隙校准,并在对通信时隙进行校准之后,基于第二周期进行休眠;之后,在经过第二周期后,从休眠状态切换至苏醒状态,并持续监听信道,在接收到中心设备发送的信标数据包之后,将该信标数据包确定为第四信标数据包;然后,根据上一次接收的第三信标数据包和本次接收的第四信标数据包进行通信时隙校准,并在对通信时隙进行校准之后,基于第二周期进行休眠;如此循环往复,保证边缘设备中的时钟源与中心设备中的时钟源可以始终在预设误差阈值内保持时间同步。
需要说明的是,第一时间间隔包括至少一个第一周期,第四时间间隔也包括至少一个第一周期。中心设备按照第一周期持续向边缘设备发送信标数据包,边缘设备在第一接收时间、第二接收时间和第三接收时间处于苏醒状态,可以接收到中心设备发送的第一信标数据包、第二信标数据包和第三信标数据包。并且,中心设备发送第一信标数据包的第一发送时间和发送第二信标数据包的第二发送时间之间的时间间隔为第一时间间隔;中心设备发送第二信标数据包的第二发送时间和发送第三信标数据包的第三发送时间之间的时间间隔为第四时间间隔。
综上,本发明实施例提供的时间同步方法,边缘设备可以根据中心设备发送的第一信标数据包、第二信标数据包和中心设备发送信标数据包的第一周期,确定第一信标数据包的第一发送时间和第二信标数据包的第二发送时间之间的第一时间间隔;并进一步根据第一时间间隔、第一时间间隔内边缘设备对应的第一时钟计数值以及在第二发送时间时边缘设备对应的第二时钟计数值,实现对边缘设备通信时隙的校准。由此,可以在配备时钟频率偏移较高时钟源的边缘设备中实现与中心设备的时间同步,降低了边缘设备的制造成本。此外,本发明实施例提供的时间同步方法,边缘设备只需要接收中心设备发送的第一信标数据包和第二信标数据包即可实现与中心设备的时间同步,无需向中心设备发送信息,降低了边缘设备的功耗开销,进而提高了边缘设备的工作效率。
装置实施例
第二方面,本发明实施例还提供了一种时间同步装置,图6示出了本发明实施例提供的一种时间同步装置的逻辑框图,如图6所示,该时间同步装置可以包括:
接收模块710,用于接收中心设备发送的第一信标数据包和第二信标数据包;
第一确定模块720,用于根据所述第一信标数据包、所述第二信标数据包和所述中心设备发送信标数据包的第一周期,确定所述第一信标数据包的第一发送时间和所述第二信标数据包的第二发送时间之间的第一时间间隔;
第二确定模块730,用于确定所述第一时间间隔内所述边缘设备对应的第一时钟计数值;
第三确定模块740,用于根据接收到所述第二信标数据包的第一接收时间,确定在所述第二发送时间时,所述边缘设备对应的第二时钟计数值;
第一校准模块750,用于根据所述第一时间间隔、所述第一时钟计数值和所述第二时钟计数值,对所述边缘设备对应的通信时隙进行校准。
可选地,所述装置还可以包括:
获取模块,用于获取所述边缘设备的时钟频率抖动值;
第四确定模块,用于根据所述时钟频率抖动值和所述第一时钟计数值,确定所述边缘设备的时钟同步误差达到预设误差阈值时的第二时间间隔;
第五确定模块,用于确定所述第二时间间隔对应的第二周期;所述第二周期为从所述第二时间间隔中确定的时间周期;
第二校准模块,用于基于所述第二周期进行休眠,经过所述第二周期后,从休眠状态切换至苏醒状态,以接收中心设备发送的第三信标数据包,并根据所述第二信标数据包和所述第三信标数据包进行通信时隙校准。
可选地,所述第五确定模块,可以包括:
第一确定子模块,用于将所述第二时间间隔内的最大正整数确定为所述第二时间间隔对应的第二周期。
可选地,所述接收模块,可以包括:
第一接收子模块,用于接收中心设备发送的所述第一信标数据包;
第二接收子模块,用于基于第三时间间隔进行休眠,经过所述第三时间间隔后,从休眠状态切换至苏醒状态,以接收中心设备发送的所述第二信标数据包。
可选地,所述第一信标数据包包括第一计数值,所述第二信标数据包包括第二计数值,所述第二计数值大于所述第一计数值;
所述第一确定模块,可以包括:
计算子模块,用于计算所述第二计数值和所述第一计数值的差值;
第二确定子模块,用于根据所述差值和所述第一周期的第一乘积,确定所述第一时间间隔。
可选地,所述第一校准模块,可以包括:
第三确定子模块,用于根据所述第一时钟计数值和所述第一时间间隔的比值,确定所述边缘设备对应的校准时钟频率;
第四确定子模块,用于确定所述校准时钟频率与预设校准系数的第二乘积;
校准子模块,用于根据所述第二乘积和所述第二时钟计数值之和,对所述边缘设备对应的通信时隙进行校准。
可选地,所述第三确定模块,可以包括:
第五确定子模块,用于确定所述第二信标数据包的第一接收时间,并获取在所述第一接收时间时,所述边缘设备对应的第三时钟计数值;
第六确定子模块,用于根据所述第一接收时间,确定所述中心设备发送所述第二信标数据包的第二发送时间;
第七确定子模块,用于根据所述第一接收时间、所述第二发送时间和所述第三时钟计数值,确定所述边缘设备对应的第二时钟计数值。
对于装置实施例而言,由于其与方法实施例基本相似,所以描述的比较简单,相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。第三方面,本发明实施例还提供了一种电子设备,包括存储器和处理器,所述存储器用于存储计算机程序,所述处理器用于执行所述计算机程序时实现如上所述的时间同步方法。
第四方面,本申请实施例还提供一种可读存储介质,所述可读存储介质存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的时间同步方法。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
本领域内的技术人员应明白,本发明实施例的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此,本发明实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、终端设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以预测方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上,使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明实施例的优选实施例,但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念,则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以,所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。
最后,还需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
以上对本发明所提供的一种时间同步方法、装置、电子设备和可读存储介质,进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种时间同步方法,其特征在于,应用于边缘设备,所述方法包括:
接收中心设备发送的第一信标数据包和第二信标数据包;
根据所述第一信标数据包、所述第二信标数据包和所述中心设备发送信标数据包的第一周期,确定所述第一信标数据包的第一发送时间和所述第二信标数据包的第二发送时间之间的第一时间间隔;
确定所述第一时间间隔内所述边缘设备对应的第一时钟计数值;
根据所述第二信标数据包的第一接收时间,确定在所述第二发送时间时,所述边缘设备对应的第二时钟计数值;
根据所述第一时间间隔、所述第一时钟计数值和所述第二时钟计数值,对所述边缘设备对应的通信时隙进行校准。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
获取所述边缘设备的时钟频率抖动值;
根据所述时钟频率抖动值和所述第一时钟计数值,确定所述边缘设备的时钟同步误差达到预设误差阈值时的第二时间间隔;
确定所述第二时间间隔对应的第二周期;所述第二周期为从所述第二时间间隔中确定的时间周期;
基于所述第二周期进行休眠,经过所述第二周期后,从休眠状态切换至苏醒状态,以接收中心设备发送的第三信标数据包,并根据所述第二信标数据包和所述第三信标数据包进行通信时隙校准。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述确定所述第二时间间隔对应的第二周期,包括:
将所述第二时间间隔内的最大正整数确定为所述第二时间间隔对应的第二周期。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述接收中心设备发送的第一信标数据包和第二信标数据包,包括:
接收中心设备发送的所述第一信标数据包;
基于第三时间间隔进行休眠,经过所述第三时间间隔后,从休眠状态切换至苏醒状态,以接收中心设备发送的所述第二信标数据包。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第一信标数据包包括第一计数值,所述第二信标数据包包括第二计数值,所述第二计数值大于所述第一计数值;
所述根据所述第一信标数据包、所述第二信标数据包和所述中心设备发送信标数据包的第一周期,确定所述第一信标数据包的第一发送时间和所述第二信标数据包的第二发送时间之间的第一时间间隔,包括:
计算所述第二计数值和所述第一计数值的差值;
根据所述差值和所述第一周期的第一乘积,确定所述第一时间间隔。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述根据所述第一时间间隔、所述第一时钟计数值和所述第二时钟计数值,对所述边缘设备对应的通信时隙进行校准,包括:
根据所述第一时钟计数值和所述第一时间间隔的比值,确定所述边缘设备对应的校准时钟频率;
确定所述校准时钟频率与预设校准系数的第二乘积;
根据所述第二乘积和所述第二时钟计数值之和,对所述边缘设备对应的通信时隙进行校准。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据所述第二信标数据包的第一接收时间,确定在所述第二发送时间时,所述边缘设备对应的第二时钟计数值,包括:
确定所述第二信标数据包的第一接收时间,并获取在所述第一接收时间时,所述边缘设备对应的第三时钟计数值;
根据所述第一接收时间,确定所述中心设备发送所述第二信标数据包的第二发送时间;
根据所述第一接收时间、所述第二发送时间和所述第三时钟计数值,确定所述边缘设备对应的第二时钟计数值。
8.一种时间同步装置,其特征在于,应用于边缘设备,所述装置包括:
接收模块,用于接收中心设备发送的第一信标数据包和第二信标数据包;
第一确定模块,用于根据所述第一信标数据包、所述第二信标数据包和所述中心设备发送信标数据包的第一周期,确定所述第一信标数据包的第一发送时间和所述第二信标数据包的第二发送时间之间的第一时间间隔;
第二确定模块,用于确定所述第一时间间隔内所述边缘设备对应的第一时钟计数值;
第三确定模块,用于根据接收到所述第二信标数据包的第一接收时间,确定在所述第二发送时间时,所述边缘设备对应的第二时钟计数值;
第一校准模块,用于根据所述第一时间间隔、所述第一时钟计数值和所述第二时钟计数值,对所述边缘设备对应的通信时隙进行校准。
9.一种电子设备,其特征在于,包括:存储器和处理器,所述存储器用于存储计算机程序,所述处理器用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述的时间同步方法。
10.一种可读存储介质,其特征在于,所述可读存储介质存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的时间同步方法。
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