[发明专利]基于主时钟频率差值的从时钟调整方法

说明书

技术领域

本发明涉及网络通信技术，特别是涉及一种基于主时钟频率差值的从时钟调整方法的技术。

背景技术

IEEE1588协议又称PTP（Precision Time Protocol）协议，是一个在测量和控制网络中，与网络交流、本地计算和分配对象有关的精确同步时钟的协议，能够在测量和控制系统中实现时钟同步，该协议采用了网络通信、本地运算及分布式对象（distributed objects）技术，适用于基于网络报文的通信系统，能实现在异构系统中包括不同精度、分辨率及稳定性时钟的同步，在消耗极少网络及当地时钟计算资源条件下，系统范围的同步精度可达亚微秒级。

PTP系统是依靠主时钟设备定时地发布Sync（同步）报文来实现时钟同步的，从时钟设备接收到Sync报文后，先计算出网络延时和与主时钟设备之间的时间偏移量，再根据计算出的时间偏移量修正本地时间。在整个PTP系统的时钟同步过程中，各个网络节点均存在着一些不确定因素，比如网络节点晶振所产生的内部时间抖动会给Sync报文时间戳带来不确定性，网络负荷及传输过程中的缓冲延迟会造成时间偏移量的不确定性，因此从时钟设备都会使用一个伺服时钟（PI控制器）来调整时间偏差及在稳态条件下由于主从时钟相对频率漂移所带来的误差。

但是，PTP系统还必须考虑最高主时钟发生故障时主时钟切换所产生的影响，具体地说，就是由于从时钟设备中的伺服时钟未能及时地作出相应的调整而导致的暂态时间精度误差增大。故障发现到产生新的主时钟重新调整，从时钟设备的伺服时钟整个调整过程所需时间过长（大于几十秒），在主时钟切换过程中伺服时钟通常需先回到初始值，然后再重新开始控制调整。针对这些问题，PTP协议定义了两个可选项：主时钟群（master cluster）和准主时钟（alternate master）。

主时钟群选项能够在不消耗有效的网络资源条件下，尽早地发现故障主时钟，从一定的角度解决了切换时间长的问题，但是需要在PTP系统中有多个主时钟设备，这会增加系统成本，同时该方法也没有解决暂态时间精度误差增大的问题。

准主时钟选项允许准主时钟设备（非当前最佳主时钟）与从时钟设备交换PTP系统的时间信息，给出了解决主时钟切换过程中保持时间精度的方法，但是由于准主时钟与主时钟之间也存在着频率偏差，因此也没有解决暂态时间精度误差增大的问题。

除了上述的方法外，还有冗余从时钟控制系统方案及民主主时钟群的解决方案。

冗余从时钟控制系统方案提出了同时使用两个最高主时钟的同步控制系统，该系统有效地控制了主时钟切换时所产生的误差。但是该解决方案需要两个最高主时钟同时传输同步报文，这会增加网络负荷，而且从时钟设备的冗余控制会增加从时钟软硬件的复杂性。

民主主时钟群的解决方案利用由多个主时钟设备组成的主时钟群构成一个虚拟最高主时钟， 从时钟设备与该虚拟最高主时钟同步，在主时钟群内部的各主时钟设备广播各自的时间，并通过一个收敛函数寻求共同的时间点，使用容错平均方法将故障主时钟影响消除。该解决方案需要4个以上主时钟设备，与主时钟群相连的交换机也需作相应调整，因此该解决方案的系统成本相对较高。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种系统成本低，且能在尽量保持从时钟原控制结构的基础上缩小主时钟切换过程中所带来的暂态对时精度误差，保持从时钟与主时钟对时精度的基于主时钟频率差值的从时钟调整方法。

为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种基于主时钟频率差值的从时钟调整方法，包括主时钟设备、准主时钟设备和从时钟设备，所述从时钟设备设有伺服时钟；

主时钟设备定时发布Sync报文，及包含有网络最高主时钟信息的Announce报文至从时钟设备；

准主时钟设备定时发布Sync报文，及包含有网络最高主时钟信息的Announce报文至从时钟设备；

从时钟设备定时接收到主时钟设备发布的Announce报文时，即按最佳主时钟算法将主时钟设备确定为网络最佳主时钟，并根据主时钟设备所发布的Sync报文调整本地时间信息；

从时钟设备定时接收到准主时钟设备发布的Announce报文，且未能定时接收到主时钟设备发布的Announce报文时，即按最佳主时钟算法将准主时钟设备确定为网络最佳主时钟，并根据准主时钟设备所发布的Sync报文调整本地时间信息；