[发明专利]分散式网络的时间同步

说明书

本发明涉及在以太网的精密时间协议下利用高准确度时戳辅助装置的纳秒准确度，在方法、系统及装置中，主方、从方节点时戳同步单元藉由匹配该时间协议信息中的数个模式与数个已知起始帧定界符模式来识别在传输媒介上的一时间协议信息的一节点起始帧定界符。该时戳同步单元的主方、从方节点处理器在各自识别该节点起始帧定界符时，于藉由参考一对应节点时钟信号识别该节点起始帧定界符时撷取一对应节点时钟时间。该主方及该从方节点处理器通过该节点时钟时间针对已知时间滞后的调整来完成该节点时钟时间的补偿。然后，该主方及该从方节点时戳同步单元输出该节点时钟时间作为时戳至对应时戳单元。

技术领域

本发明涉及分散式网络的时间同步，其使用用于网络化测量及控制系统的精密时钟同步协议的标准。

背景技术

本文所论述的示范标准之一为由IEEE 1588-1008描述的精密时间协议(PTP)，为同步供分散式网络的节点通讯用的实时时钟的基础。此类协议使用诸如网络通讯、本地运算及分散物件之类的技术使得测量及控制系统的时钟有可能准确及精密地同步。IEEE1588为在网络上通过交换封包来提供同步的协议。硬件实现的目标是高精密度。设计实现全部IEEE 1588的硬件相当复杂。

PTP可应用于用支援多播信息接发的局域网来通讯的系统，包括以太网计算机联网技术。PTP经设计成可用于超越用网络时间协议(NTP)能得到的准确度的局域网，网络时间协议(NTP)只达到一毫秒至数十毫秒的准确度。

IEEE 1588-1008致能各式各样的系统，其包括有各种内在精密度、解像度及稳定性的时钟以与主方时钟(master clock)同步。在最少网络及本地时钟运算资源下，IEEE1588-1008也支援在次微秒范围内的系统级同步准确度。IEEE 1588-1008适用于在各个同步节点无法负担GPS接收器的成本或无法取得GPS信号的应用系统。

需要准确地计时及同步的测量及控制应用越来越多运用分散技术，例如网络通讯、本地运算、以及分散物件。许多这些应用的增强是藉由在各个感测器、致动器或其他系统装置中的分散本地时钟来实现时间的准确及精密系统级测量。改善系统中这些分散本地时钟的准确度及精密细致度(最小可见时间长度)为活跃的研究领域。

发明内容

一种示范时戳同步单元除其他组件以外还包括：一处理器，其内部电气连接至各种元件，包括一时钟连线、一时戳单元连线、一时间协议解码器等等。该时钟连线连接至一外部时钟信号控制单元，以及接收来自该外部时钟信号控制单元的一时钟信号。该时戳单元连线连接至一外部时戳单元，以及该时间协议解码器连接至传输媒介(例如，以太网媒介)。

当一时间协议信息正在该传输媒介上传输时，该时间协议解码器解码该时间协议信息。该时间协议解码器通过一实体层连接至该传输媒介。该实体层包括一加扰器(scrambler)/解扰器(descramber)，以及该时间协议解码器解码在该加扰器/解扰器的输出中的该时间协议信息。

该处理器也藉由匹配该时间协议信息中的数个模式与数个已知起始帧定界符模式来识别该时间协议信息的一起始帧定界符。该实体层包括一串行器/解串器，以及该处理器识别在该串行器/解串器的输出中的该起始帧定界符。

该处理器在识别该起始帧定界符时于藉由参考该时钟信号识别该起始帧定界符时撷取一时钟时间。该处理器通过该时钟时间针对已知时间滞后(time latency)的调整来完成该时钟时间的补偿。该已知时间滞后包括该串行器/解串器的位偏差(bit offset)加上由穿越该时戳同步单元造成的滞后的和。该处理器通过该时戳单元连线输出经补偿的时钟时间作为一时戳至该时戳单元。

该时戳单元连接至一媒介存取控制装置。该媒介存取控制装置提供该时间协议信息给该时戳单元，以及在输出该时戳作为自己的时戳前，该时戳单元等待直到该处理器输出该时戳。