[发明专利]一种局域网络中设备的时钟同步方法

说明书

一种局域网络中设备的时钟同步方法。其基于IEEE 1588协议设计思想，通过往返式报文将各个设备时钟信息集中在时间管理单元中；根据各设备时间与时间管理单元信息进行计算得到相位偏差和设备的频率修正系数；将相位偏差与频率修正系数和设备号联系起来生成相对时间偏差列表，发送到各需要同步的设备；设备根据自身设备号和目的设备号查询相对偏差时间列表得到本设备的频率修正系数以及本设备和目的设备的相对时间偏差，即可实现对时钟相位的同步和频率的修正。本发明不仅优化了IEEE 1588协议同步过程中造成负载较大的问题以及时钟同步执行周期可能较长的问题，且在进行时间同步的过程中，提出了一种基于列表的时钟频率同步方法。

技术领域

本发明属于局域网络通信技术领域，尤其涉及一种局域网络中设备的时钟同步方法。

背景技术

现代通信网络中对于时钟偏差的计算需求越来越普遍，精度要求也越来越高。常见的应用场景，如：分布式网络中设备的协同工作，高精度控制系统的精准控制以及数据高速实时传输时延的确定等等，都需要进行时间偏差的计算，由此实现时钟的同步。

时钟同步分为相位同步和频率同步。目前，国内时钟同步的研究多集中于相位同步，如：NTP协议研究、IEEE1588协议研究、AS6802协议研究等等。而关于时钟频率同步的研究较少，尚未发现较为成熟的方法。

相位同步，即时间同步，主要针对相同频率的时钟。进行时钟的相位同步，主要是指使不同时钟的周期计数值相等，表示的时间一致。

频率同步主要是指使不同时钟在频率上保持某种特定的关系。因为在实际工作中，外界原因或者晶振本身原因会导致时钟的频率在理想频率附近变化，所以时钟同步主要是调整时钟脉冲输出频率，使时钟实际工作时输出的脉冲频率尽可能与理想状态下输出保持一致，从而维持不同时钟输出频率的特定关系。

针对相位同步，现在常用的IEEE 1588时钟同步协议采用往返式报文实现时钟的时间同步，精度可达微秒级，但其缺点是造成的网络负载较大，因此存在一定优化空间。此外，IEEE 1588时钟同步协议采用分级同步的架构，当网络规模较大时，其时钟同步的执行周期会较长。

针对频率同步，相关研究相对较少，可通过相应算法实现对时钟频率变化的建模预测，从而增加或减少一定数量的上升/下降沿以实现对输出频率的调整。增加了频率同步的时钟同步设计，可在一定程度上增大时钟相位同步的周期，降低时钟同步的频率。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种局域网络中设备的时钟同步方法，用以实现分布式网络中时钟的相位同步和频率同步；在保证一定时钟同步精度的条件下，减少时钟同步造成网络负载，提高时钟同步执行效率。

为了达到上述目的，本发明提供的局域网络中设备的时钟同步方法包括按顺序进行的下列步骤：

步骤1)：局域网络中的时间管理单元以固定周期T发送同步请求报文，经交换机转发到各需要同步的设备；在发送同步请求报文时，时间管理单元会记录下该同步请求报文的发送时间，记为t1_n，并根据其时钟同步序列号sernum＝n 写入时间戳RAM1；其中，同步请求报文包括帧识别符、目的设备号、源设备号以及时钟同步序列号信息，并预留有时间修正域；时间戳RAM1是专门用于保存不同时钟同步序列号的同步请求报文发送时间t1_n的随机存储器。

所述的帧识别符记录的是同步请求报文的帧识别号，便于报文数据解析及有效数据的提取；

目的设备号记录的是需要同步设备的设备号；

源设备号记录的是时间管理单元的设备号；

时钟同步序列号记录的是该同步请求报文进行的时钟同步是第几次同步循环；

时间修正域记录的是该报文在交换机内的滞留时间。