【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于网络时间同步领域，涉及一种面向autbus与tsn融合的跨网时间同步方法。
技术介绍
1、在传统以太网中，由于数据包的发送和到达时间无法保证，导致数据传输的不可靠性和延迟的不确定性，使传统以太网无法满足时间敏感的应用需求。为了解决以上的问题，出现了时间敏感网络(time-sensitive network，tsn)技术，tsn技术通过提供高精度的时间同步和可预测的数据传输服务，使以太网可以在时间敏感的场景中得到应用。但是，tsn需要掌握网络中所有节点的时间信息，并在整个网络中进行时间同步，这就导致tsn的规模不能太大。此外，tsn还存在网络拓扑限制和传输距离限制等问题。虽然在局域网范围内，tsn可以提供高可靠、低延迟的通信服务，但在广域网络环境下，tsn的局限性就尤为突出。为了解决tsn的局限性，也同时顺应在智能制造时代，各类网络、协议和总线的融合互通，将tsn与其他总线技术融合起来使用。
2、随着智能制造应用的普及，其特征如小规模个性化生产、人机合作、信息系统集成和高效率制造等。而这些特征要求新型智能工业设备具备与控制器层以及更高级数据应用决策层的通信能力，拥有数据预处理、压缩、过滤等功能，并能够执行新增的分析任务。另外，工业现场的新一代总线网络需要满足智能、长距离、宽带、实时、多业务和统一寻址等要求。传统总线，如profibus、profinet和cclink等，已无法满足智能制造的持续发展和应用需求。针对这些需求，新一代高性能工业总线autbus应运而生。
3、autbus，作为一种功
4、autbus不仅适应固定带宽与可变带宽数据服务，而且通过采用正交频分复用(ofdm)技术，构建了一个基于时钟同步的确定性时间敏感现场总线通信网络。这种网络架构确保了数据在传输过程中的准确性和实时性，为工业自动化提供了坚实的通信基础。
5、在组网方面，autbus展现了其独特的优势。它支持长距离多节点的连接，最远传输距离可达1000米/100mbps，并且可支持高达254个节点。同时，autbus还支持总线型和环型拓扑结构，为用户提供了灵活且可靠的组网选择。在传输速率方面，autbus同样表现出色，最小通信时间片仅为8us，单向传输最小延时在40us以内，确保了通信的高效性和实时性。
6、为了满足智能制造的持续发展和应用需求，autbus正在不断探索与tsn等先进技术的融合。通过实现与tsn融合的异构网络的端到端时间同步，autbus将能够确保各种应用和设备在异构网络中的同步运行，进一步提高服务质量和用户体验。未来，autbus将继续发挥其优势，为工业自动化领域的发展贡献力量。
7、综上所述，autbus与tsn融合可以弥补tsn的局限性，同时与tsn融合的异构网络也是智能制造时代的重要趋势。因此，实现autbus与tsn融合网络的端到端时间同步，是发挥出autbus与tsn融合网络的优势性能的重要前提。
8、在tsn时间同步方面，目前的主要采用ieee 802.1as、ieee 1588、精确时间协议(gptp)等方法。y.li等人提出从ieee 802.1as标准的内容中引入广域精确时间协议(gptp)域的概念，实现广域tsn的时间同步模型建立(见文献：y.li，z.yin，y.ma，f.xu，f.zhangand g.xu，"a time synchronization method based on clustering algorithm forindustrial time-sensitive networks，"2023 15th international conference oncommunication software and networks(iccsn)，shenyang，china，2023，pp.238-242，doi:10.1109/iccsn57992.2023.10297331.)，并在此基础上，提出一种基于聚类算法的大规模工业tsn动态时间同步方法，但该方法在育的动态划分部分对计算量的需求较大。卢灏等人基于节点自补偿的ieee 1588时间同步算法。该算法在ieee 1588协议的基础上引入主从节点补偿理念，将主节点作为全局中心，从节点根据与主节点时钟的kalman最优估计差值进行自补偿，从而实现高精度的时间同步(见文献：卢灏，余修武，刘永.基于节点自补偿的ieee 1588时钟同步算法[j].传感技术学报，2023，36(01):53-59.)，若主节点发生改变，则整个网络的时钟时间随之改变，随之而来的便是计算复杂度的提高和能量消耗的提高。
9、在工业网络或现场总线时间同步方面，目前热门的工业网络或现场总线包括5g、profibus、profinet和cclink等。单飞桥等人基于工业网络的共性，提出一种基于精确时间协议(ptp)的iwsns时间同步方法，首先，考虑ptp双向时间同步中的时钟干扰和非对称链路噪声，建立时钟状态模型。其次，采用反向自适应卡尔曼滤波算法，以减少噪声干扰。接着，通过比较反向和正向估计的新息比值，评估噪声统计模型的准确性。最后，基于检测阈值，动态调整时钟状态过程噪声，精确估计时钟参数(见文献：单飞桥，王照伟，沈跃.基于精确时间协议的工业无线传感器网络时间同步方法[j].计算机应用，2023，43(07):2255-2260.)。在不同时钟计时精度下，反向自适应卡尔曼滤波算法估计的时钟偏移和偏移率均有较小且更稳定的误差标准差，有效解决了噪声不确定等原因造成的卡尔曼滤波发散问题，提高了时间同步的可靠性，但是计算的开销较大。
10、在异构网络时间同步方面，5g作为近年来热门的通信技术，为智能制造时代的发展做出了卓越的贡献，将5g与各种工业网络相融合成为了热门的应用方向。z.chai等人基于数据包中继的跨域时间同步，在5g-tsn融合网络中，提出一种基于数据包中继的交叉域时钟同步方法，该方法通过引入时钟补偿技术，实现了对5g定时消息驻留时间的估计，从而提高了同步精度(见文献：z.chai，w.liu，m.li and j.lei，“cross domain clocksynchronization based on data packet relay in 5g-tsn integrated network，”2021ieee 4th international conference on electronics and communicationengineering(icece)，xi‘an，china，2021，pp.141-145，doi:10.1109/icece54449.2021.9674640.)，同时，由于时间同步的精度与时间戳的精度是相关的，因此带来的计算量会相应本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种面向AUTBUS与TSN融合的跨网时间同步方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种面向AUTBUS与TSN融合的跨网时间同步方法，其特征在于：所述预测算法为线性回归预测算法。
3.根据权利要求2所述的一种面向AUTBUS与TSN融合的跨网时间同步方法，其特征在于：所述线性回归预测算法包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种面向AUTBUS与TSN融合的跨网时间同步方法，其特征在于：所述线性回归预测算法使用以下公式进行预测：
5.根据权利要求1所述的一种面向AUTBUS与TSN融合的跨网时间同步方法，其特征在于：所述线性回归预测算法使用以下公式计算参数ω和b：
【技术特征摘要】
1.一种面向autbus与tsn融合的跨网时间同步方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种面向autbus与tsn融合的跨网时间同步方法，其特征在于：所述预测算法为线性回归预测算法。
3.根据权利要求2所述的一种面向autbus与tsn融合的跨网时间同步方法，其特征在于：所述线...
【专利技术属性】
技术研发人员：耿道渠，朱泰宇，魏旻，王平，陈晓波，王军，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：
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