一种跨非1588网络传输精密时钟报文的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种跨非1588网络传输精密时钟报文的方法及系统，解决现有主、从交换机穿越非基于1588协议的交换机进行时钟同步精度不高的问题，该方法从时钟接收主时钟发送多个含有每个第一发送时间信息的Sync报文，确定每个第一接收时间信息，向主时钟发送多个含有每个第二发送时间信息的Delay-Req报文，接收主时钟返回的对应的多个含有每个第二接收时间信息的Delay-Resp报文，根据上述接收时间和发送时间，确定链路延时并进行时钟同步。本发明专利技术实施例中每个时钟同步报文发送多个，多个时钟同步报文在交换机的出端口总会存在不受存储/转发机制的报文，从而可以有效的降低时延的抖动，提高时钟同步的精度。

【技术实现步骤摘要】
一种跨非1588网络传输精密时钟报文的方法及系统
本专利技术涉及工业以太网
，尤其涉及一种跨非1588网络传输精密时钟报文的方法及系统。
技术介绍
随着工业技术的不断发展，对时钟同步的要求也越来越高，尤其是在分布式控制系统中，对时钟同步已经提出了微妙级的要求。在IEEE1588标准中定义了在工业自动化系统中的精确同步时钟协议（PrecisionTimeProtocol，PTP），该协议使用时间戳来同步时钟。采用该协议在进行时钟同步时，在网络通信的过程中，同步控制信号可能会有一定的波动，但该方法达到的精度可以使该协议适用于以太网系统中。通过采用该协议以太网、TCP/IP协议以及基于以太网的各种现场总线不需要大的改动，就可以运行高精度的时钟同步机制。基于PTP协议的系统即PTP系统由一个或多个PTP子域系统组成，每个子域系统都包括一个或多个相互通信的时钟。一个简单的PTP子域系统包括一个主时钟和多个从时钟，当存在多个主时钟时，可以通过选举的方式决定出一个主时钟。图1为基于IEEE1588协议的交换机主、从时钟进行同步的示意图，在该图中，主时钟可以对从时钟进行授时，从而可以使主时钟和从时钟保持精确的同步。图2为主、从时钟穿越非基于IEEE1588协议的交换机（非1588协议的交换机）进行时钟同步的结构示意图，在现有技术中基于IEEE1588协议的交换机非常的少，而对于非基于IEEE1588协议的交换机其基于队列和存储/转发机制进行工作，因此队列中一个最长的数据包可能给后续数据包带来122us的延迟，而在大负载情况下，队列中的数据包是随机的，可能包括不止一个长数据包。同时，基于PTP协议进行时钟同步的精度取决于双向完全对称的延迟，但在大负载的情况下，在队列中数据包是随机的，并且随着网络流量的增加，时钟同步报文排队的几率也越来越大，完全对称几乎是不可能的。即使采用数据包优先的原则，即基于IEEE802.D/p也不能解决上述问题，这是因为，在接收到时钟同步报文时，可能当前至少有一个数据包正在发送，而且也很可能是个最长数据包，此时将会带来122us的传输时间抖动。而实际上采用优先级调度机制后，在同步报文之前的可能会有2到8个数据包，这意味着在大负载情况下延迟时间的抖动将会在360us到1ms之间。因此，在主从时钟穿越非基于IEEE1588协议的交换机在进行时钟同步时，基本无法保证1us的对时精度。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种跨非1588网络传输精密时钟报文的方法及系统，用以解决现有技术主、从交换机穿越非基于IEEE1588协议的交换机进行时钟同步时，因为队列和存储/转发机制导致的对时精度不高的问题。本专利技术实施例提供了一种跨非1588网络传输精密时钟报文的方法，所述方法包括：A、在每个时钟同步周期内，主时钟按照设定的时间间隔向从时钟发送多个Sync报文S1、S2、……、SN，其中每个Sync报文中含有Sync报文的发送时间信息T11、T12、……、T1N，N为大于1的整数；B、从时钟接收主时钟发送的每个Sync报文，记录接收每个Sync报文的接收时间信息T21、T22、……、T2N，从时钟在接收到主时钟发送的第一个Sync报文S1时，按照设定的时间间隔向主时钟发送对应的多个Delay-Req报文S1、S2、……、SN，其中每个Delay-Req报文中包含该Delay-Req报文的发送时间信息T31、T32、……、T3N；C、主时钟针对接收到的每个Delay-Req报文，记录接收到每个Delay-Req报文的接收时间信息T41、T42、……、T4N，并向按照设定的时间间隔向从时钟发送多个Delay-Resp报文S1、S2、……、SN，其中每个Delay-Resp报文中包含Delay-Resp报文的发送时间信息T51、T52、……、T5N；D、从时钟接收主时钟发送的每个Delay-Resp报文，记录接收每个Delay-Resp报文的接收时间信息T61、T62、……、T6N；E、从时钟根据每个发送时间信息T11、T12、……、T1N和对应的每个接收时间信息T21、T22、……、T2N，确定主时钟到从时钟的第一延时，以及根据每个发送时间信息T31、T32、……、T3N和对应的每个接收时间信息T41、T42、……、T4N，确定从时钟到主时钟的第二延时，根据所述第一延时和第二延时，确定链路延时并进行时间同步；F、从时钟根据每个发送时间T11、T12、……、T1N和对应的每个接收时间信息T21、T22、……、T2N，确定主时钟到从时钟的第一频率补偿值，以及根据每个发送时间信息T51、T52、……、T5N和对应的每个接收时间信息T61、T62、……、T6N，确定主时钟到从时钟的第二频率补偿值，根据所述第一频率补偿值和第二频率补偿值，确定主时钟与从时钟的频率补偿值并进行频率同步。本专利技术实施例提供了一种跨非1588网络传输精密时钟报文的系统，所述系统包括：主时钟，用于在每个时钟同步周期内，按照设定的时间间隔向从时钟发送多个Sync报文S1、S2、……、SN，其中每个Sync报文中含有Sync报文的发送时间信息T11、T12、……、T1N；针对接收到的每个Delay-Req报文，记录接收到每个Delay-Req报文的接收时间信息T41、T42、……、T4N，并向按照设定的时间间隔向从时钟发送多个Delay-Resp报文S1、S2、……、SN，其中每个Delay-Resp报文中包含Delay-Resp报文的发送时间信息T51、T52、……、T5N，N为大于1的整数；从时钟，用于接收主时钟发送的每个Sync报文，记录接收每个Sync报文的接收时间信息T21、T22、……、T2N，从时钟在接收到主时钟发送的第一个Sync报文S1时，按照设定的时间间隔向主时钟发送对应的多个Delay-Req报文S1、S2、……、SN，其中每个Delay-Req报文中包含该Delay-Req报文的发送时间信息T31、T32、……、T3N；接收主时钟发送的每个Delay-Resp报文，记录接收每个Delay-Resp报文的接收时间信息T61、T62、……、T6N；根据每个发送时间信息T11、T12、……、T1N和对应的每个接收时间信息T21、T22、……、T2N，确定主时钟到从时钟的第一延时，以及根据每个发送时间信息T31、T32、……、T3N和对应的每个接收时间信息T41、T42、……、T4N，确定从时钟到主时钟的第二延时，根据所述第一延时和第二延时，确定链路延时并进行时间同步；根据每个发送时间T11、T12、……、T1N和对应的每个接收时间信息T21、T22、……、T2N，确定主时钟到从时钟的第一频率补偿值，以及根据每个发送时间信息T51、T52、……、T5N和对应的每个接收时间信息T61、T62、……、T6N，确定主时钟到从时钟的第二频率补偿值，根据所述第一频率补偿值和第二频率补偿值，确定主时钟与从时钟的频率补偿值并进行频率同步。本专利技术实施例提供一种跨非1588网络传输精密时钟报文的方法及系统，该方法包括：从时钟接收主时钟发送多个含有每个第一发送时间信息的Sync报文，并确定每个第一接收时间信息，向主时钟发送多个含有每个第二发送时间信息的D本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种跨非1588网络传输精密时钟报文的方法，其特征在于，所述方法包括：A、在每个时钟同步周期内，主时钟按照设定的时间间隔向从时钟发送多个Sync报文S1、S2、……、SN，其中每个Sync报文中含有Sync报文的发送时间信息T11、T12、……、T1N，N为大于1的整数；B、从时钟接收主时钟发送的每个Sync报文，记录接收每个Sync报文的接收时间信息T21、T22、……、T2N，从时钟在接收到主时钟发送的第一个Sync报文S1时，按照设定的时间间隔向主时钟发送对应的多个Delay?Req报文S1、S2、……、SN，其中每个Delay?Req报文中包含该Delay?Req报文的发送时间信息T31、T32、……、T3N；C、主时钟针对接收到的每个Delay?Req报文，记录接收到每个Delay?Req报文的接收时间信息T41、T42、……、T4N，并向按照设定的时间间隔向从时钟发送多个Delay?Resp报文S1、S2、……、SN，其中每个Delay?Resp报文中包含Delay?Resp报文的发送时间信息T51、T52、……、T5N；D、从时钟接收主时钟发送的每个Delay?Resp报文，记录接收每个Delay?Resp报文的接收时间信息T61、T62、……、T6N；E、从时钟根据每个发送时间信息T11、T12、……、T1N和对应的每个接收时间信息T21、T22、……、T2N，确定主时钟到从时钟的第一延时，以及根据每个发送时间信息T31、T32、……、T3N和对应的每个接收时间信息T41、T42、……、T4N，确定从时钟到主时钟的第二延时，根据所述第一延时和第二延时，确定链路延时并进行时间同步；F、从时钟根据每个发送时间T11、T12、……、T1N和对应的每个接收时间信息T21、T22、……、T2N，确定主时钟到从时钟的第一频率补偿值，以及根据每个发送时间信息T51、T52、……、T5N和对应的每个接收时间信息T61、T62、……、T6N，确定主时钟到从时钟的第二频率补偿值，根据所述第一频 率补偿值和第二频率补偿值，确定主时钟与从时钟的频率补偿值并进行频率同步。...

【技术特征摘要】
1.一种跨非1588网络传输精密时钟报文的方法，其特征在于，所述方法包括：A、在每个时钟同步周期内，主时钟按照设定的时间间隔向从时钟发送多个Sync报文S1、S2、……、SN，其中每个Sync报文中含有Sync报文的发送时间信息T11、T12、……、T1N，N为大于1的整数；B、从时钟接收主时钟发送的每个Sync报文，记录接收每个Sync报文的接收时间信息T21、T22、……、T2N，从时钟在接收到主时钟发送的第一个Sync报文S1时，按照设定的时间间隔向主时钟发送对应的多个Delay-Req报文S1、S2、……、SN，其中每个Delay-Req报文中包含该Delay-Req报文的发送时间信息T31、T32、……、T3N；C、主时钟针对接收到的每个Delay-Req报文，记录接收到每个Delay-Req报文的接收时间信息T41、T42、……、T4N，并向按照设定的时间间隔向从时钟发送多个Delay-Resp报文S1、S2、……、SN，其中每个Delay-Resp报文中包含Delay-Resp报文的发送时间信息T51、T52、……、T5N；D、从时钟接收主时钟发送的每个Delay-Resp报文，记录接收每个Delay-Resp报文的接收时间信息T61、T62、……、T6N；E、从时钟根据每个发送时间信息T11、T12、……、T1N和对应的每个接收时间信息T21、T22、……、T2N，确定主时钟到从时钟的第一延时，以及根据每个发送时间信息T31、T32、……、T3N和对应的每个接收时间信息T41、T42、……、T4N，确定从时钟到主时钟的第二延时，根据所述第一延时和第二延时，确定链路延时并进行时间同步；F、从时钟根据每个发送时间T11、T12、……、T1N和对应的每个接收时间信息T21、T22、……、T2N，确定主时钟到从时钟的第一频率补偿值，以及根据每个发送时间信息T51、T52、……、T5N和对应的每个接收时间信息T61、T62、……、T6N，确定主时钟到从时钟的第二频率补偿值，根据所述第一频率补偿值和第二频率补偿值，确定主时钟与从时钟的频率补偿值并进行频率同步；其中，所述确定主时钟到从时钟的第一延时包括：根据每个接收时间信息T21、T22、……、T2N与对应的每个发送时间信息T11、T12、……、T1N的差，确定主时钟到从时钟的每个待选第一延时；选择待选第一延时的最小值作为主时钟到从时钟的第一延时；其中，确定从时钟到主时钟的第二延时包括：根据每个接收时间信息T41、T42、……、T4N与对应的每个发送时间信息T31、T32、……、T3N的差，确定从时钟到主时钟的每个待选第二延时；选择待选第二延时的最小值作为从时钟到主时钟的第二延时。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述主时钟包含FPGA芯片，所述主时钟接收到每个Delay-Req报文，记录接收时间信息T4i，并立即转发Delay-Resp报文Si，其中该Delay-Resp报文中包含的发送时间信息T5i与T4i相等，i为位于1和N之间的整数。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在当前时钟同步周期内，当所述主时钟确定自身的时钟发生变化时，所述主时钟停止与所述从时钟之间的时钟同步操作，并重新与所述从时钟进行步骤A及后续步骤，其中所述主时钟自身的时钟发生变化包括，所述主时钟接收到GPS或完成与其他更高级别的主时钟的时钟同步操作。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定主时钟到从时钟的第一频率补偿值包括：根据每个接收时间信息T21、T22、……、T2N与对应的每个发送时间信息T11、T12、……、T1N的差，确定主时钟到从时钟的每个待选第一延时；选择待选第一延时的最小值对应的Sync报文Si，提取该Sync报文Si的发送时间信息T1i和接收时间信息T2i，并确定第一频率补偿值，i为位于1和N之间的整数；其中，确定从时钟到主时钟的第二频率补偿值包括：根据每个接收时间信息T61、T62、……、T6N与对应的每个发送时间信息T51、T52、……、T5N的差，确定主时钟到从时钟的每个待选第三延时；选择待选第三延时的最小值对应的Delay-Resp报文Sj，提取该...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔勇，马化一，
申请(专利权)人：北京东土科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：