CN117155502A - 时钟同步偏差确定方法和装置、测试设备、存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种时钟同步偏差确定方法和装置、测试设备、存储介质，涉及时钟同步技术领域。通过依次接收主时钟节点发送的至少两组同步报文和后续报文，并记录至少两个同步报文的到达时间，至少两个后续报文均携带同组同步报文的发送时间；根据至少两个同步报文的到达时间和发送时间，确定主时钟节点自身发送报文的时间是否稳定；在主时钟节点自身发送报文的时间稳定的情况下，接收从时钟节点发送的同步报文和后续报文，根据主时钟节点和从时钟节点发送的同步报文和后续报文，确定从时钟节点的时钟同步偏差，可以解决目前的时钟同步偏差测试方法存在无法支持各类环境以及时钟同步偏差测试结果不准确的问题。

Description

时钟同步偏差确定方法和装置、测试设备、存储介质

技术领域

本申请实施例涉及时钟同步技术领域，特别地，涉及一种时钟同步偏差确定方法和装置、测试设备、存储介质。

背景技术

汽车功能日渐复杂，汽车智能化和网联化推动了电子电气架构的变革。汽车以太网因能满足智能驾驶、娱乐系统等高速通信需求，已广泛使用于车内。但是高级自动驾驶功能对数据在传输过程的可靠性、实时性要求远超传统以太网的能力所能达到的要求。

基于车载以太网的时间敏感网络(Time Sensitive Network，简称TSN)协议族提供数据传输的确定性和实时性，TSN协议族逐渐成为行业前沿技术的研究对象。其中，广义精确时间同步协议(generalized Precision Time Protocol，简称gPTP)是TSN协议族中最广泛使用和最基础的子协议，可以用于校准车内各个控制器之间的时间，做精准的数据融合。TSN协议族的确定性和实时性优势是建立在精确的时间同步基础上的，如何方便快捷地测量出gPTP协议网络内从时钟与主时钟的时钟偏差，确定时间同步精度，尤为重要。

发明人发现：行业内广泛采用秒脉冲法(1Pulse Per Second，简称1PPS)测量gPTP协议网络内从时钟与主时钟的时钟偏差，确定时间同步精度。如图1所示，1PPS法要求主从时钟节点都引出1PPS信号引脚，在同步时间的每整秒向示波器输出脉冲信号，如图2所示，两个脉冲信号1和2分别为主时钟节点和从时钟节点输出的脉冲信号，不同节点输出脉冲信号的上升沿时间差就是时钟同步偏差。1PPS法采用示波器测量时钟同步偏差，要求主从时钟节点预留1PPS信号引脚，要求主从时钟节点距离较近，且主从时钟节点与示波器之间的连接线易受干扰，只适用于实验室或小型网络，不支持实车验证，因为实车环境中节点数量多且受到空间限制。

发明人还发现：为了不使用外接设备，相关技术提出在汽车开发前期，选定一个控制器作为主测试节点，记录其他控制器的数据，确定时钟同步偏差。如果主测试节点接收和处理数据的精度不够高，系统稳定性不够高，以及中央处理器负载过高，会导致时钟同步偏差测试的结果不够客观准确，达不到TSN时钟同步精度的目标(相邻终端节点的时间精度在纳秒级)。

另外，发明人还发现：目前时钟同步偏差测试的所有相关技术的测试对象均是从时钟节点，没有对主时钟节点自身输出的时间的稳定性进行测试，无法排除由于主时钟节点自身输出的时间不稳定导致的从时钟的时钟跟随性能变差的现象，无法避免由于主时钟节点自身输出的时间不稳定导致的时钟同步偏差测试结果不准确的问题。例如，如果主时钟节点自身发送数据到网络中的时间不稳定(抖动较大)，则会直接影响从时钟的同步跟随性能，因为从时钟需要根据主时钟的时间来调整自身本体时间，如果主时钟时间一直在做调整，那么从时钟也会跟随主时钟一直调整。也即，主时钟节点自身发送数据到网络中的时间不稳定会干扰时钟同步偏差测试结果，导致时钟同步偏差测试结果不准确。

也就是说，目前的时钟同步偏差测试方法存在无法支持各类环境(例如1PPS法不支持实车环境)以及时钟同步偏差测试结果不准确的问题。

发明内容

本申请实施例提供一种时钟同步偏差确定方法和装置、测试设备、存储介质，以解决目前的时钟同步偏差测试方法存在无法支持各类环境以及时钟同步偏差测试结果不准确的问题。

第一方面，本申请实施例提供一种时钟同步偏差确定方法。该方法应用于测试设备，测试设备将主时钟节点发送的数据转发至从时钟节点的时间与测试设备将从时钟节点发送的数据转发至主时钟节点的时间相同。该方法包括：依次接收主时钟节点发送的至少两组同步报文和后续报文，并记录至少两个同步报文的到达时间，至少两个后续报文均携带同组同步报文的发送时间；根据至少两个同步报文的到达时间和发送时间，确定主时钟节点自身发送报文的时间是否稳定；在主时钟节点自身发送报文的时间稳定的情况下，接收从时钟节点发送的同步报文和后续报文，根据主时钟节点和从时钟节点发送的同步报文和后续报文，确定从时钟节点的时钟同步偏差。

第二方面，本申请实施例提供一种时钟同步偏差确定装置。该装置应用于测试设备，测试设备将主时钟节点发送的数据转发至从时钟节点的时间与测试设备将从时钟节点发送的数据转发至主时钟节点的时间相同。该装置包括：报文接收模块，用于依次接收主时钟节点发送的至少两组同步报文和后续报文，并记录至少两个同步报文的到达时间，至少两个后续报文均携带同组同步报文的发送时间；稳定性测试模块，用于根据至少两个同步报文的到达时间和发送时间，确定主时钟节点自身发送报文的时间是否稳定；偏差确定模块，用于在主时钟节点自身发送报文的时间稳定的情况下，接收从时钟节点发送的同步报文和后续报文，根据主时钟节点和从时钟节点发送的同步报文和后续报文，确定从时钟节点的时钟同步偏差。

第三方面，本申请实施例提供一种测试设备。该测试设备将主时钟节点发送的数据转发至从时钟节点的时间与测试设备将从时钟节点发送的数据转发至主时钟节点的时间相同，所述测试设备。该测试设备包括存储器和处理器，所述存储器中存储有应用程序，所述应用程序用于当被所述处理器调用时执行本申请实施例提供的方法。

第四方面，本申请实施例提供一种计算机可读取存储介质。该计算机可读取存储介质中存储有程序代码，该程序代码被配置为当被处理器调用时执行本申请实施例提供的方法。

本申请实施例提供的时钟同步偏差确定方法和装置、测试设备、存储介质，测试设备将主时钟节点发送的数据转发至从时钟节点的时间与测试设备将从时钟节点发送的数据转发至主时钟节点的时间相同，可以确保测试设备的引入不会对时钟同步偏差测试造成影响。根据至少两个同步报文的到达时间和发送时间，确定主时钟节点自身发送报文的时间是否稳定，可以在时钟同步偏差测试之前对主时钟节点自身发送报文的时间的稳定性进行测试，在主时钟节点自身发送报文的时间稳定的情况下，确定时钟同步偏差，可以避免主时钟节点自身发送报文的时间不稳定导致时钟同步偏差测试结果不准确的问题，可以提升时钟同步偏差测试的精度。另外，本申请实施例提供的时钟同步偏差确定方法不要求节点预留硬件接口，可以适用于实车环境以及台架环境等各类环境，可以同时测量多个从时钟节点和主时钟节点的时钟偏差。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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它的附图。

图1示出了本申请一示例性实施例提供的1PPS法测量时钟同步偏差的结构示意图；

图2示出了本申请一示例性实施例提供的两个脉冲信号的示意图；

图3示出了本申请实施例提供的时钟同步偏差确定系统的结构示意图；

图4示出了本申请一示例性实施例提供的未引入测试设备前主时钟节点和从时钟节点的gPTP交互的时序流程图；

图5示出了本申请一示例性实施例提供的引入测试设备后主时钟节点，测试设备以及从时钟节点的gPTP交互的时序流程图；

图6示出了本申请一实施例提供的时钟同步偏差确定方法的流程示意图；

图7示出了本申请另一示例性实施例提供的引入测试设备后主时钟节点与从时钟节点之间的gPTP交互的时序流程图；

图8示出了本申请另一实施例提供的时钟同步偏差确定方法的流程示意图；

图9示出了本申请一示例性实施例提供的时钟同步偏差方法的流程示意图；

图10示出了本申请实施例提供的时钟同步偏差确定装置的结构示意图；

图11示出了本申请实施例提供的测试设备的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，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。

图3示出了本申请实施例提供的时钟同步偏差确定系统的结构示意图。时钟同步偏差确定系统110包括通过以太网连接的主时钟节点110、测试设备120以及从时钟节点130。主时钟节点110、测试设备120以及从时钟节点130均可以是具备本地时钟的控制器，控制器可以包括但不限于电子控制单元(Electronic Control Unit，简称ECU)、微控制单元(Microcontroller Unit，简称MCU)、整车控制器(Vehicle control unit，简称VCU)、可编程逻辑阵列(Programmable Logic Array，简称PLA)，中央处理器(Central ProcessingUnit，简称CPU)，可编程逻辑控制器(Power Line Communication，简称PLC)等。

需要说明的是，为了确保时钟同步偏差测试精度达到纳秒级，本申请实施例中的测试设备的本地时钟的精度需要达到纳秒级。

主时钟节点110、测试设备120以及从时钟节点130之间基于gPTP协议，可以互相发送gPTP协议规定的报文。gPTP协议规定的报文中与时钟同步相关的报文分为以下两类报文：

(1)事件类型报文：同步(Synchroniz，简称Sync)报文、对等延时请求(Peer-delayRequest，简称Pdelay_Req)报文、对等延时响应(Peer-delay Response，简称Pdelay_Resp)报文。事件类型报文的接收和发送会触发节点的介质访问控制(Media Access Control，简称MAC)层对本地时钟进行采样，例如，主时钟节点110发送Sync报文会触发主时钟节点110的MAC层记录本地时钟的当前时间(即Sync报文的发送时间)。

(2)一般类型报文：后续(Follow_UP)报文、对等延时响应后续(Peer-delayResponse Follow UP，简称Pdelay_Resp_Follow_UP)报文。一般类型报文用于携带信息，例如携带Sync报文的发送时间。

其中，Sync报文和Follow_UP报文为一组报文，该组报文周期发送，主要用于测量时钟偏差，Sync报文的发送会触发节点记录本地时钟，Follow_UP负责将记录的时间发送到网络中。Pdelay_Req报文、Pdelay_Resp报文、Pdelay_Resp_Follow_UP报文为一组报文，该组报文周期发送，用于测量报文沿路径传输产生的延时和实现频率同步。

本申请实施例提供的时钟同步偏差确定方法可以应用于测试设备或者时钟同步偏差确定装置。在对本申请实施例提供的时钟同步误差确定方法进行介绍之前，在此先对本申请引入测试设备不会影响时钟时间同步精度的原理进行说明。

在引入测试设备前，请见图4，图4示出了本申请一示例性实施例提供的未引入测试设备前主时钟节点和从时钟节点的gPTP交互的时序流程图。主时钟节点发送Sync报文，Sync报文在离开主时钟节点的MAC层时，会触发主时钟节点记录此时的时间Tms(ms：mastersyn)，时间Tms可作为Sync报文的发送时间。从时钟节点的MAC接收到Sync报文时会记录此时的时间Tss(ss：slave syn)，时间戳Tss可作为Sync报文到达从时钟节点的到达时间。随后，主时钟节点会将Sync报文的发送时间Tms附于Follow_UP报文中，将Follow_UP报文发送给从时钟节点。

从时钟节点发送Pdelay_Req报文，标志传输延迟测量开始，在Pdelay_Req报文离开从时钟节点的MAC层时，会触发从时钟节点记录此时的时间t1。主时钟节点的MAC层收到Pdelay_Req报文时会记录此时的时间t2，随后，主时钟节点通过Pdelay_Resp报文将时间t2发送给从时钟节点，同时在Pdelay_Resp报文离开主时钟节点的MAC层时，会触发主时钟节点记录此时的时间t3，从时钟节点的MAC层收到Pdelay_Resp报文时会记录此时的时间t4。

在路径传输延迟对称的前提下，传输延迟Delay＝(t2-t1+t4-t3)/2，从时钟节点的时钟同步偏差offest＝Tss-Tms-Delay。

在引入测试设备后，请见图5，图5示出了本申请一示例性实施例提供的引入测试设备后主时钟节点，测试设备以及从时钟节点的gPTP交互的时序流程图。测试设备串入链路后，在主时钟节点与从时钟节点之间起到转发作用。本申请实施例中，设置测试设备的转发时延固定为△t，从时钟节点接收到Sync报文的时间Tss'＝Tss+△t，主时钟节点接收到Pdelay_Req报文的时间t2'＝t2+△t，从时钟节点接收到Pdelay_Resp的时间t4'＝t4+△t。在路径传输延迟对称的前提下，传输延迟Delay'＝(t2'-t1+t4'-t3)/2＝Delay+△t，从时钟节点的时间同步偏差offest'＝Tss'-Tms-Delay'＝Tss+△t-Tms-(Delay+△t)＝offset。

可见，只要设置测试设备的转发时延固定，则测试设备的引入不会影响时钟同步偏差精度。

基于上述原理，在本申请实施例中，将测试设备接入主时钟节点和从时钟节点之间的链路中，测试设备透传主时钟节点和从时钟节点之间交互的报文。在测试时钟同步偏差之前，需要对测试设备进行校准，使得测试设备将主时钟节点发送的数据转发至从时钟节点的时间与测试设备将从时钟节点发送的数据转发至主时钟节点的时间相同，从而确保测试设备的引入不会影响时钟时间同步精度，确保时钟同步偏差测试结果准确。

其中，校准测试设备的方法可以根据实际需求选择，例如，配置测试设备的转发技术为直通模式，即只根据数据帧的头部所包含的目的地址就立刻转发数据帧，不进行错误校验。使用线束连接主时钟节点、测试设备以及从时钟节点，测试设备测量数据从主时钟节点转发到从时钟节点的转发时间，然后测量数据从从时钟节点转发到主时钟节点的转发时间，如果这两个时间不相等，则可以通过调整线缆长度等进行微调，直到这两个时间相同，则测试设备校准完毕。

还需要说明的是，由于gPTP协议规定只有主时钟节点可以发送Sync报文和Follow_UP报文，而本申请实施例提供的时钟同步偏差确定方法通过测试设备执行，测试设备需要获取从时钟节点的时钟，因此，为了确保本申请实施例提供的时钟同步偏差确定方法能够执行，在将测试设备校准之后且在开始进行时钟同步偏差测试之前，需要将从时钟节点配置为反向同步测试模式，在反向同步测试模式下，从时钟节点能够发送Sync报文和Follow_UP报文，从而使得主时钟节点和从时钟节点能够同步发送Sync报文和Follow_UP报文。

示例的，可以通过配置从时钟节点的域编号domainNumber为不等于0x0的任一值(例如，配置domainNumber＝0x5)，以及将从时钟节点在gPTP协议中的角色更改为主时钟(master)，从而将从时钟节点配置为反向同步测试模式。

图6示出了本申请一实施例提供的时钟同步偏差确定方法的流程示意图。该方法可以包括步骤S110至步骤S130。

步骤S110：依次接收主时钟节点发送的至少两组Sync报文和Follow_UP报文，并记录至少两个Sync报文的到达时间，至少两个Follow_UP报文均携带同组Sync报文的发送时间。

主时钟节点周期发送Sync报文和Follow_UP报文，主时钟节点发送Sync报文时，Sync报文到达MAC层则触发主时钟节点记录此时的时间，并将记录的时间写入与该Sync报文同组的Follow_UP报文中，通过Follow_UP报文将该Sync报文的发送时间传输给测试设备。测试设备的MAC层在收到Sync报文时会触发测试设备记录此时的时间，作为该Sync报文的到达测试设备的到达时间。

步骤S120：根据至少两个Sync报文的到达时间和发送时间，确定主时钟节点自身发送报文的时间是否稳定。

可以确定至少两个Sync报文的到达时间和发送时间的差值，得到至少两个差值，每个差值对应一个Sync报文。

在一些实施例中，可以判断至少两个Sync报文中所有相邻Sync报文对应的差值之差是否均小于第一差值阈值。在至少两个Sync报文中所有相邻Sync报文对应的差值之差均小于第一差值阈值时，确定主时钟节点自身发送报文的时间稳定。在至少两个Sync报文中存在相邻Sync报文对应的差值之差大于或等于第一差值阈值时，确定主时钟节点自身发送报文的时间不稳定。其中，第一差值阈值可以根据实际需求预先设定，在此不做限定。通过测试设备对主时钟节点自身发送报文的时间进行稳定性测试，可以排除主时钟自身原因对时钟同步精度的影响，避免主时钟自身原因干扰时钟同步偏差测试，从而可以提升时钟同步偏差的精度。

在一些实施例中，为了提升稳定性测试的准确性，还可以在判断至少两个Sync报文中所有相邻Sync报文对应的差值之差是否均小于第一差值阈值的基础上，进一步判断至少两个差值中最大差值和最小差值之差是否小于第二差值阈值。在至少两个Sync报文中所有相邻报文对应的差值之差均小于第一差值阈值，且至少两个差值中最大差值和最小差值之差小于第二差值阈值时，确定主时钟节点自身发送报文的时间稳定。在至少两个差值中最大差值和最小差值之差大于或等于第二差值阈值时，确定主时钟发送报文到测试设备的时间不稳定。其中，第二差值阈值大于或等于第一差值阈值，第二差值阈值可以根据实际需求预先设定。通过双重判断来对主时钟节点自身发送报文的时间的稳定性进行测试，可以进一步提升时钟同步偏差的精度。

步骤S130：在主时钟节点自身发送报文的时间稳定的情况下，接收从时钟节点发送的Sync报文和Follow_UP报文，根据主时钟节点和从时钟节点发送的Sync报文和Follow_UP报文，确定从时钟节点的时钟同步偏差。

需要说明的是，测试设备接收从时钟节点发送的Sync报文和Follow_UP报文可以是与接收主时钟节点发送的Sync报文和Follow_UP报文同步执行的，也可以是在确定主时钟节点自身发送报文的时间稳定时才开始执行的。

测试设备接收从时钟节点发送的Sync报文和Follow_UP报文，记录从时钟节点发送的Sync报文的到达时间，从时钟节点发送的Follow_UP报文携带从时钟节点发送的Sync报文的发送时间。具体地，在反向同步测试模式下，从时钟节点可以周期发送Sync报文和Follow_UP报文，从时钟节点发送Sync报文时，Sync报文到达MAC层则触发从时钟节点记录此时的时间，并将记录的时间写入与该Sync报文同组的Follow_UP报文中，通过Follow_UP报文将该Sync报文的发送时间传输给测试设备。测试设备的MAC层在收到Sync报文时会触发测试设备记录此时的时间，作为该Sync报文的到达测试设备的到达时间。

在主时钟节点自身发送报文的时间稳定且接收到从时钟节点发送的Sync报文和Follow_UP报文时，测试设备可以根据从时钟节点发送的Sync报文以及目标Sync报文的发送时间和到达时间，确定从时钟节点的时钟同步偏差。

其中，目标Sync报文为与从时钟节点发送的Sync报文相邻的主时钟节点发送的Sync报文，示例的，目标Sync报文可以为与从时钟节点发送的Sync报文相邻的前一帧主时钟节点发送的Sync报文，或者与从时钟节点发送的Sync报文相邻的后一帧主时钟节点发送的Sync报文。如图7所示，与从时钟节点发送的Sync报文“Sync_s(i-1)”相邻的前一帧主时钟节点发送的Sync报文是“Sync_m(i-1)”，与从时钟节点发送的Sync报文“Sync_s(i-1)”相邻的前一帧主时钟节点发送的Sync报文是“Sync_mi”，则“Sync_m(i-1)”和“Sync_mi”可以作为目标Sync报文。在一些实施例中，目标Sync报文可以根据从时钟节点和主时钟节点发送的Sync报文的到达时间确定。在另一些实施例中，主从时钟节点发送的Sync报文和Follow_UP报文均携带有各自的序列号，可以根据从时钟节点和主时钟节点发送的Sync报文中的序列号确定目标Sync报文。

具体地，可以确定从时钟节点发送的Sync报文的到达时间和目标Sync报文的到达时间的差值，作为设备时间差；采用从时钟节点发送的Sync报文的发送时间减去设备时间差并减去目标Sync报文的发送时间，得到从时钟节点的时钟同步偏差。以目标Sync报文可以为与从时钟节点发送的Sync报文相邻的前一帧主时钟节点发送的Sync报文为例，如图7所示，目标Sync报文“Sync_mi”的发送时间为Tmi且到达时间为Ttester j，从时钟节点发送的Sync报文“Sync_si”的发送时间为Tsi且到达时间为Ttester k，则设备时间差△T＝Ttester k-Ttester j，则时钟同步偏差TE＝Tsi-△T-Tmi。

在一些实施例中，在主时钟节点自身发送报文的时间不稳定的情况下，输出主时钟节点时间不稳定的测试结果，相关人员根据测试结果对主时钟节点执行对应操作，例如，日志记录操作、异常修复操作、故障排查诊断操作。通过将主时钟节点时间不稳定的测试结果反馈给相关人员，可以使得相关人员可以及时知晓主时钟节点发送报文的时间不稳定的问题，及时对主时钟节点进行异常修复。

在另一些实施例中，在主时钟节点自身发送报文的时间不稳定的情况下，可以通过预设报文格式，将主时钟节点时间不稳定的测试结果发送至主时钟节点，主时钟节点根据测试结果执行对应操作，例如，日志记录操作、异常修复操作、故障排查诊断操作。通过将主时钟节点时间不稳定的测试结果反馈给主时钟节点，可以解决主时钟节点对自身发送报文到网络中的时间不自知导致无法知晓自身发送报文的时间是否稳定的问题，使得主时钟节点能够及时知晓其自身发送报文的时间不稳定的问题，及时进行自主异常修复。

本申请实施例提供的时钟同步偏差确定方法，根据至少两个同步报文的到达时间和发送时间，确定主时钟节点自身发送报文的时间是否稳定，可以在时钟同步偏差测试之前对主时钟节点自身发送报文的时间的稳定性进行测试，在主时钟节点自身发送报文的时间稳定的情况下，确定时钟同步偏差，可以避免主时钟节点自身发送报文的时间不稳定导致时钟同步偏差测试结果不准确的问题，可以提升时钟同步偏差测试的精度。另外，本申请实施例提供的时钟同步偏差确定方法不要求节点预留硬件接口，可以适用于实车环境以及台架环境等各类环境，可以同时测量多个从时钟节点和主时钟节点的时钟偏差。

图8示出了本申请另一实施例提供的时钟同步偏差确定方法的流程示意图。该方法可以包括步骤S210至步骤S250。

步骤S210：依次接收主时钟节点发送的至少两组同步报文和后续报文，并记录至少两个同步报文的到达时间。

本申请实施例中，至少两个后续报文除了均携带同组同步报文的发送时间之外，每个同步报文和每个后续报文还携带各自的序列号，每组同步报文和后续报文的序列号相同。关于步骤S210的其他具体描述请参阅前述步骤S110。

步骤S220：每接收到主时钟节点发送的一组同步报文和后续报文，检测该组同步报文和后续报文与上一组同步报文和后续报文的序列号是否连续。

发明人在研究中发现：在主时钟节点发送同步报文和后续报文的过程中，由于网络不稳定或者其他情况导致可能出现丢帧的问题，在出现丢帧问题时，主时钟节点发送的同步报文和后续报文可能不连续，会导致时间乱序，造成时钟同步偏差测试结果不准确。针对这一发现，本申请实施例设置根据每帧同步报文和后续报文中的序列号来判断主时钟节点发送同步报文和后续报文是否连续，并根据判断结果执行对应操作，来避免主时钟节点发送同步报文和后续报文不连续的情况对时钟同步偏差测试的影响，可以进一步提升时钟同步偏差测试的准确性。

通常主时钟节点发送的相邻的同步报文和后续报文中的序列号均是以1为步进递增的，因此，可以判断主时钟节点发送的相邻的同步报文中的序列号的差值是否为1。如果主时钟节点发送的相邻的同步报文的序列号的差值为1，则可以确定主时钟节点发送的相邻的同步报文连续。如果主时钟节点发送的相邻的同步报文的序列号的差值不为1，则可以确定主时钟节点发送的相邻的同步报文不连续。同理，可以判断主时钟节点发送的相邻的后续报文中的序列号的差值是否为1。如果主时钟节点发送的相邻的后续报文的序列号的差值为1，则可以确定主时钟节点发送的相邻的后续报文连续。如果主时钟节点发送的相邻的后续报文的序列号的差值不为1，则可以确定主时钟节点发送的相邻的后续报文不连续。

在同一组同步报文和后续报文中的同步报文与上一帧同步报文连续，且后续报文与上一帧后续报文连续时，可以确定该组同步报文和后续报文与上一组同步报文和后续报文的序列号连续。反之，只要同一组同步报文和后续报文中的同步报文与上一帧同步报文不连续，或者后续报文与上一帧后续报文不连续，则可以确定该组同步报文和后续报文与上一组同步报文和后续报文的序列号不连续。

在检测到该组同步报文和后续报文与上一组同步报文和后续报文的序列号不连续时，去除该组同步报文和后续报文与上一组同步报文和后续报文，即执行步骤S230。

在一些实施例中，在检测到该组同步报文和后续报文与上一组同步报文和后续报文的序列号不连续时，还可以通过预设报文将异常提示信息发送至主时钟节点，以使主时钟节点根据异常提示信息执行对应操作，例如，异常修复操作。此处的异常提示信息可以包括该组同步报文和后续报文与上一组同步报文和后续报文的序列号、两组同步报文和后续报文的发送时间以及到达时间，以便主时钟节点知晓出现不连续报文的时间段和具体报文。在本实施例中，通过将异常提示信息反馈给主时钟节点，使得主时钟节点能够及时知晓异常情况并及时进行自主异常修复。

在检测到该组同步报文和后续报文与上一组同步报文和后续报文的序列号连续时，根据至少两个同步报文的到达时间和发送时间，确定主时钟节点自身发送报文的时间是否稳定，即执行步骤S240。

步骤S230：去除该组同步报文和后续报文与上一组同步报文和后续报文。

在去除不连续的报文组之后，如果剩余的同步报文和后续报文组成的报文组的数量为至少两组，则可以根据剩余的至少两个同步报文的到达时间和发送时间，确定主时钟节点自身发送报文的时间是否稳定，即执行步骤S240。

步骤S240：根据至少两个同步报文的到达时间和发送时间，确定主时钟节点自身发送报文的时间是否稳定。

步骤S250：在主时钟节点自身发送报文的时间稳定的情况下，接收从时钟节点发送的同步报文和后续报文，根据主时钟节点和从时钟节点发送的同步报文和后续报文，确定从时钟节点的时钟同步偏差。

其中，步骤S240和步骤S250的具体描述请参阅前述步骤S120和步骤S130。

本实施例除了具备图6所示的技术效果之外，还具备以下技术效果：根据每帧同步报文和后续报文中的序列号来判断主时钟节点发送同步报文和后续报文是否连续，并根据判断结果执行对应操作，可以避免主时钟节点发送同步报文和后续报文不连续的情况对时钟同步偏差测试的影响，从而进一步提升时钟同步偏差测试的准确性。另外，通过将异常提示信息反馈给主时钟节点，使得主时钟节点能够及时知晓异常情况并及时进行自主异常修复。

请见图7和图9，图7示出了本申请另一示例性实施例提供的引入测试设备后主时钟节点与从时钟节点之间的gPTP交互的时序流程图，图9示出了本申请一示例性实施例提供的时钟同步偏差方法的流程示意图。接入测试设备后，校准测试设备，确保测试设备的转发时延固定且本地时钟精度达到纳秒级。开始测试，测试设备依次记录接收到的主时钟节点发送的同步报文的到达时间(例如图7中的Ttester j)和序列号(Sequence ID)，从后续报文中获取同步报文的发送时间(例如图7中的Tmi)以及后续报文的序列号。

判断相邻的同步报文的序列号是否以1为步进递增，判断相邻的后续报文的序列号是否以1为步进递增。如果这两个判断的其中一个判断结果为否，则删除序列号不连续的同步报文(后续报文)及其同组后续报文(同步报文)，并生成异常提示信息，通过预设报文格式将异常提示信息发送给主时钟节点。如果这两个判断的判断结果均为是，则计算主时钟节点与测试设备的本地时钟的差值δ＝Tmi-Ttester j。

判断相邻的差值δ之差是否小于第一差值阈值α，判断所有差值δ中的最大差值和最小差值之差是否小于第二差值阈值β。如果这两个判断的其中一个判断结果为否，则输出主时钟节点控制器时间不稳定的测试结果，同时将异常提示信息通过预设报文格式发送给主时钟节点，测试结束。如果这两个判断的判断结果均为是，则依次记录接收到的从时钟节点发送的同步报文的到达时间(例如图7中的Ttester k)和序列号(Sequence ID)，从后续报文中获取同步报文的发送时间以及后续报文的序列号。

将到达时间相邻的主时钟节点发送的同步报文和后续报文与从时钟节点发送的同步报文和后续报文组成一组，如图7所示，将Sync_mi、Follow up_mi和Sync_si、Followup_si组成一组。计算相邻的从时钟节点发送的同步报文的到达时间与主时钟节点发送的同步报文的到达时间之差，得到设备时间差△T＝Ttesterk-Ttester j，则从时钟节点的时钟同步偏差TE＝Tsi-△T-Tmi。

图10示出了本申请实施例提供的时钟同步偏差确定装置的结构示意图。该时钟同步偏差确定装置200可以应用于测试设备。该测试设备可以包括报文接收模块210、稳定性测试模块220以及偏差确定模块230。

报文接收模块210，用于依次接收主时钟节点发送的至少两组同步报文和后续报文，并记录至少两个同步报文的到达时间，至少两个后续报文均携带同组同步报文的发送时间。

稳定性测试模块220，用于根据至少两个同步报文的到达时间和发送时间，确定主时钟节点自身发送报文的时间是否稳定。

偏差确定模块230，用于在主时钟节点自身发送报文的时间稳定的情况下，接收从时钟节点发送的同步报文和后续报文，根据主时钟节点和从时钟节点发送的同步报文和后续报文，确定从时钟节点的时钟同步偏差。

在一些实施例中，稳定性测试模块220，还用于确定至少两个同步报文的到达时间和发送时间的差值，得到至少两个差值，每个差值对应一个同步报文；在至少两个同步报文中所有相邻同步报文对应的差值之差均小于第一差值阈值时，确定主时钟节点自身发送报文的时间稳定。

在一些实施例中，稳定性测试模块220，还用于在至少两个同步报文中存在相邻同步报文对应的差值之差大于或等于第一差值阈值时，确定主时钟节点自身发送报文的时间不稳定。

在一些实施例中，稳定性测试模块220，还用于在至少两个同步报文中所有相邻报文对应的差值之差均小于第一差值阈值，且至少两个差值中最大差值和最小差值之差小于第二差值阈值时，确定主时钟节点自身发送报文的时间稳定，其中，第二差值阈值大于或等于第一差值阈值。

在一些实施例中，稳定性测试模块220，还用于在至少两个差值中最大差值和最小差值之差大于或等于第二差值阈值时，确定主时钟发送报文到测试设备的时间不稳定。

在一些实施例中，偏差确定模块230，还用于接收从时钟节点发送的同步报文和后续报文，记录从时钟节点发送的同步报文的到达时间，从时钟节点发送的后续报文携带从时钟节点发送的同步报文的发送时间；根据从时钟节点发送的同步报文以及目标同步报文的发送时间和到达时间，确定从时钟节点的时钟同步偏差，其中，目标同步报文为与从时钟节点发送的同步报文相邻的主时钟节点发送的同步报文。

在一些实施例中，偏差确定模块230，还用于确定从时钟节点发送的同步报文的到达时间和目标同步报文的到达时间的差值，作为设备时间差；采用从时钟节点发送的同步报文的发送时间减去设备时间差并减去目标同步报文的发送时间，得到从时钟节点的时钟同步偏差。

在一些实施例中，稳定性测试模块220，还用于在主时钟节点自身发送报文的时间不稳定的情况下，输出主时钟节点时间不稳定的测试结果，以使相关人员根据测试结果对主时钟节点执行对应操作；或者在主时钟节点自身发送报文的时间不稳定的情况下，将主时钟节点时间不稳定的测试结果发送至主时钟节点，以使主时钟节点根据测试结果执行对应操作。

在一些实施例中，稳定性测试模块220，还用于每接收到主时钟节点发送的一组同步报文和后续报文，检测该组同步报文和后续报文与上一组同步报文和后续报文的序列号是否连续；在检测到该组同步报文和后续报文与上一组同步报文和后续报文的序列号不连续时，去除该组同步报文和后续报文与上一组同步报文和后续报文。

在一些实施例中，稳定性测试模块220，还用于在检测到该组同步报文和后续报文与上一组同步报文和后续报文的序列号不连续时，将异常提示信息发送至主时钟节点，以使主时钟节点根据异常提示信息执行对应操作，其中，异常提示信息包括该组同步报文和后续报文与上一组同步报文和后续报文的序列号。

在一些实施例中，稳定性测试模块220，还用于在检测到该组同步报文和后续报文与上一组同步报文和后续报文的序列号连续时，根据至少两个同步报文的到达时间和发送时间，确定主时钟节点自身发送报文的时间是否稳定。

在一些实施例中，时钟同步偏差确定装置200还包括配置模块，配置模块用于将从时钟节点配置为反向同步测试模式，在反向同步测试模式下，从时钟节点能够发送同步报文和后续报文。

本领域技术人员可以清楚地了解到，本申请实施例提供的时钟同步偏差确定装置200可以实现本申请实施例提供的时钟同步偏差确定方法。上述装置和模块的具体工作过程，可以参阅本申请实施例中的时钟同步偏差确定方法对应的过程，在此不再赘述。

本申请提供的实施例中，所显示或讨论的模块相互之间的耦合、直接耦合或者通信连接，可以是通过一些接口、装置或模块的间接耦合或通信耦合，可以是电性、机械或其他形式，本申请实施例对此不作限制。

另外，在本申请实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件的功能模块的形式实现，本申请实施例在此不作限制。

图11示出了本申请实施例提供的测试设备的结构示意图。所述测试设备300将主时钟节点发送的数据转发至从时钟节点的时间与测试设备300将从时钟节点发送的数据转发至主时钟节点的时间相同。该测试设备300可以包括存储器310和处理器320。存储器310中存储有应用程序，所述应用程序用于当被所述处理器320调用时执行本申请实施例提供的上述时钟同步偏差确定方法。

处理器320可以包括一个或多个处理核。处理器320利用各种接口和线路连接整个测试设备300内各个部分，用于运行或执行存储在存储器310内的指令、程序、代码集或指令集，以及调用运行或执行存储在存储器310内的数据，执行测试设备300的各种功能和处理数据。

处理器320可以采用数字信号处理(Digital Signal Processing，简称DSP)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，简称FPGA)、可编辑逻辑阵列(Programmable Logic Array，简称PLA)中的至少一种硬件形式来实现。

处理器320可集成中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、图像处理器(Graphics Processing Unit，简称GPU)和调制解调器中的一种或几种的组合。其中，CPU主要处理操作系统、用户界面和应用程序等；GPU用于负责显示内容的渲染和绘制；调制解调器用于处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调器也可以不集成于处理器320中，单独通过一块通信芯片进行实现。

存储器310可以包括随机存储器(Random Access Memory，简称RAM)，也可以包括只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)。存储器310可以用于存储指令、程序、代码、代码集或指令集。存储器310可以包括存储程序区和存储数据区。其中，存储程序区可以存储用于实现操作系统的指令、用于实现至少一个功能的指令、用于实现上述各个方法实施例的指令等。存储数据区可以存储测试设备300在使用中所创建的数据等。

本申请实施例还提供一计算机可读取存储介质。该计算机可读取存储介质中存储有程序代码，该程序代码被配置为当被处理器调用时，使得处理器执行本申请实施例提供的上述时钟同步偏差确定方法。

计算机可读取存储介质可以是诸如闪存、电可擦除可编辑只读存储器(Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory，简称EEPROM)、可擦除可编辑只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，简称EPROM)、硬盘或者ROM之类的电子存储器。计算机可读取存储介质包括非易失性计算机可读介质(Non-TransitoryComputer-Readable Storage Medium，简称Non-TCRSM)。计算机可读取存储介质具有执行上述方法中的任何方法步骤的程序代码的存储空间。这些程序代码可以从一个或者多个计算机程序产品中读出或者写入到这一个或者多个计算机程序产品中。程序代码可以以适当的形式进行压缩。

最后应说明的是：以上实施例仅用于说明本申请的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不驱使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (15)

1.一种时钟同步偏差确定方法，其特征在于，应用于测试设备，测试设备将主时钟节点发送的数据转发至从时钟节点的时间与测试设备将从时钟节点发送的数据转发至主时钟节点的时间相同，所述方法包括：

依次接收主时钟节点发送的至少两组同步报文和后续报文，并记录至少两个同步报文的到达时间，至少两个后续报文均携带同组同步报文的发送时间；

根据至少两个同步报文的到达时间和发送时间，确定主时钟节点自身发送报文的时间是否稳定；

在主时钟节点自身发送报文的时间稳定的情况下，接收从时钟节点发送的同步报文和后续报文，根据主时钟节点和从时钟节点发送的同步报文和后续报文，确定从时钟节点的时钟同步偏差。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据至少两个同步报文的到达时间和发送时间，确定主时钟节点自身发送报文的时间是否稳定的步骤包括：

确定至少两个同步报文的到达时间和发送时间的差值，得到至少两个差值，每个差值对应一个同步报文；

在至少两个同步报文中所有相邻同步报文对应的差值之差均小于第一差值阈值时，确定主时钟节点自身发送报文的时间稳定。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据至少两个同步报文的到达时间和发送时间，确定主时钟节点自身发送报文的时间是否稳定的步骤包括还包括：

在至少两个同步报文中存在相邻同步报文对应的差值之差大于或等于第一差值阈值时，确定主时钟节点自身发送报文的时间不稳定。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述根据至少两个同步报文的到达时间和发送时间，确定主时钟节点自身发送报文的时间是否稳定的步骤包括还包括：

在至少两个同步报文中所有相邻报文对应的差值之差均小于第一差值阈值，且至少两个差值中最大差值和最小差值之差小于第二差值阈值时，确定主时钟节点自身发送报文的时间稳定，其中，第二差值阈值大于或等于第一差值阈值。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据至少两个同步报文的到达时间和发送时间，确定主时钟节点自身发送报文的时间是否稳定的步骤包括还包括：

在至少两个差值中最大差值和最小差值之差大于或等于第二差值阈值时，确定主时钟发送报文到测试设备的时间不稳定。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收从时钟节点发送的同步报文和后续报文，根据主时钟节点和从时钟节点发送的同步报文和后续报文，确定从时钟节点的时钟同步偏差的步骤包括：

接收从时钟节点发送的同步报文和后续报文，记录从时钟节点发送的同步报文的到达时间，从时钟节点发送的后续报文携带从时钟节点发送的同步报文的发送时间；

根据从时钟节点发送的同步报文以及目标同步报文的发送时间和到达时间，确定从时钟节点的时钟同步偏差，其中，目标同步报文为与从时钟节点发送的同步报文相邻的主时钟节点发送的同步报文。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据从时钟节点发送的同步报文以及目标同步报文的发送时间和到达时间，确定从时钟节点的时钟同步偏差的步骤包括：

确定从时钟节点发送的同步报文的到达时间和目标同步报文的到达时间的差值，作为设备时间差；

采用从时钟节点发送的同步报文的发送时间减去设备时间差并减去目标同步报文的发送时间，得到从时钟节点的时钟同步偏差。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在主时钟节点自身发送报文的时间不稳定的情况下，输出主时钟节点时间不稳定的测试结果；或者

在主时钟节点自身发送报文的时间不稳定的情况下，将主时钟节点时间不稳定的测试结果发送至主时钟节点。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每个同步报文和每个后续报文还携带各自的序列号，每组同步报文和后续报文的序列号相同，所述根据至少两个同步报文的到达时间和发送时间，确定主时钟节点自身发送报文的时间是否稳定的步骤之前，所述方法还包括：

每接收到主时钟节点发送的一组同步报文和后续报文，检测该组同步报文和后续报文与上一组同步报文和后续报文的序列号是否连续；

在检测到该组同步报文和后续报文与上一组同步报文和后续报文的序列号不连续时，去除该组同步报文和后续报文与上一组同步报文和后续报文。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在检测到该组同步报文和后续报文与上一组同步报文和后续报文的序列号不连续时，将异常提示信息发送至主时钟节点，以使主时钟节点根据异常提示信息执行对应操作，其中，异常提示信息包括该组同步报文和后续报文与上一组同步报文和后续报文的序列号。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述根据至少两个同步报文的到达时间和发送时间，确定主时钟节点自身发送报文的时间是否稳定的步骤还包括：

在检测到该组同步报文和后续报文与上一组同步报文和后续报文的序列号连续时，根据至少两个同步报文的到达时间和发送时间，确定主时钟节点自身发送报文的时间是否稳定。

12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收从时钟节点发送的同步报文和后续报文的步骤之前，所述方法还包括：

将从时钟节点配置为反向同步测试模式，在反向同步测试模式下，从时钟节点能够发送同步报文和后续报文。

13.一种时钟同步偏差确定装置，其特征在于，应用于测试设备，测试设备将主时钟节点发送的数据转发至从时钟节点的时间与测试设备将从时钟节点发送的数据转发至主时钟节点的时间相同，所述方法包括：

报文接收模块，用于依次接收主时钟节点发送的至少两组同步报文和后续报文，并记录至少两个同步报文的到达时间，至少两个后续报文均携带同组同步报文的发送时间；

稳定性测试模块，用于根据至少两个同步报文的到达时间和发送时间，确定主时钟节点自身发送报文的时间是否稳定；

偏差确定模块，用于在主时钟节点自身发送报文的时间稳定的情况下，接收从时钟节点发送的同步报文和后续报文，根据主时钟节点和从时钟节点发送的同步报文和后续报文，确定从时钟节点的时钟同步偏差。

14.一种测试设备，其特征在于，所述测试设备将主时钟节点发送的数据转发至从时钟节点的时间与测试设备将从时钟节点发送的数据转发至主时钟节点的时间相同，所述测试设备包括：

存储器和处理器，所述存储器中存储有应用程序，所述应用程序用于当被所述处理器调用时执行如权利要求1-12任一项所述的方法。

15.一种计算机可读取存储介质，其特征在于，所述计算机可读取存储介质上存储有程序代码，所述程序代码用于当被处理器调用时执行如权利要求1-12任一项所述的方法。