專利名稱：使通信網(wǎng)的系統(tǒng)時(shí)間和參考時(shí)鐘同步的方法和裝置的制作方法
背景技術(shù)：
發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)定時(shí)同步。更具體地說，本發(fā)明涉及用于以預(yù)定精度內(nèi)范圍內(nèi)的精確方式控制參考時(shí)鐘和通信網(wǎng)系統(tǒng)時(shí)間之間的關(guān)系的方法和裝置。
相關(guān)技術(shù)描述通信網(wǎng)及其節(jié)點(diǎn)經(jīng)常需要同步，以便以有序的方式調(diào)度并執(zhí)行處理任務(wù)，以避免在通信和/或任務(wù)執(zhí)行中發(fā)生沖突。過去已提出了各種時(shí)間同步技術(shù)。這些系統(tǒng)和方法中的一些或者重置網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)時(shí)間以便與節(jié)點(diǎn)參考定時(shí)信號(hào)提供的時(shí)間匹配，或者反之亦然。但是，重置網(wǎng)絡(luò)和其上節(jié)點(diǎn)之間的時(shí)間可能導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)和/或節(jié)點(diǎn)參考時(shí)間中的非線性調(diào)整。在嘗試同步網(wǎng)絡(luò)時(shí)間和節(jié)點(diǎn)參考時(shí)間時(shí)，上述系統(tǒng)和方法中的一些導(dǎo)致不均勻的間隙和時(shí)間內(nèi)容的反轉(zhuǎn)。
同時(shí)，存在時(shí)間可能需要調(diào)整以補(bǔ)償時(shí)間上從當(dāng)前時(shí)間到要求時(shí)間的相當(dāng)大或者突然的變化的情況。例如，為補(bǔ)償夏令時(shí)，可能要求調(diào)整一個(gè)小時(shí)。在這些情況下，迄今用于網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步的系統(tǒng)和方法中的一些必須進(jìn)行人工調(diào)整。這種任務(wù)可能在(人工)重置網(wǎng)絡(luò)時(shí)間期間，在系統(tǒng)可用性、可靠性和精度方面對(duì)通信網(wǎng)造成相當(dāng)大的代價(jià)。
還有一些通信網(wǎng)環(huán)境，其中網(wǎng)絡(luò)被分段成多個(gè)集群。在這樣的網(wǎng)絡(luò)配置中，需要使網(wǎng)絡(luò)時(shí)間與分布在通信網(wǎng)的各個(gè)分段中的節(jié)點(diǎn)的參考時(shí)間同步。
因此，存在提供以平滑和精確的方式控制通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)時(shí)間和參考時(shí)鐘之間的關(guān)系的同步方法和裝置的需要。因此，讓同步通信網(wǎng)時(shí)間和節(jié)點(diǎn)參考時(shí)間的時(shí)間的系統(tǒng)和方法自動(dòng)調(diào)整通信網(wǎng)時(shí)間和節(jié)點(diǎn)參考時(shí)間的關(guān)系將是有利的。還需要可以針對(duì)特殊時(shí)間變化如夏令時(shí)，進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償和調(diào)整的時(shí)間關(guān)系調(diào)整。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種方法，用于控制通信網(wǎng)時(shí)間和一個(gè)模塊之間的時(shí)間同步關(guān)系，所述模塊位于連接到通信網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)處，用于提供模塊參考時(shí)間，該方法包括確定啟用了時(shí)間同步功能，確定通信網(wǎng)時(shí)間和模塊提供的模塊參考時(shí)間之間的時(shí)間差，確定所確定的時(shí)間差大于第一限制值并小于或等于第二限制值；以及自動(dòng)漸進(jìn)地調(diào)整網(wǎng)絡(luò)通信網(wǎng)時(shí)間，以便在預(yù)定同步間隔上與模塊參考時(shí)間同步。
本發(fā)明的系統(tǒng)提供一種模塊，周于控制通信網(wǎng)時(shí)間和連接到通信網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)的模塊參考時(shí)間之間的時(shí)間同步關(guān)系，該模塊包括處理器；網(wǎng)絡(luò)接口，用于提供到通信網(wǎng)的通信接口；總線接口，用于提供到主處理器的通信接口；以及系統(tǒng)時(shí)鐘子系統(tǒng)，用于提供模塊參考時(shí)間并用于控制時(shí)間同步功能，以便減少通信網(wǎng)時(shí)間和模塊參考時(shí)間之間的時(shí)間差。
通過參閱如下詳細(xì)說明及附圖可理解本發(fā)明的上述及其它優(yōu)點(diǎn)和好處。


圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的例示性通信網(wǎng)環(huán)境的示意方框圖；圖2是顯示通信網(wǎng)的例示性模塊的多個(gè)部分的方框圖；圖3是適合于本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的例示性通信網(wǎng)。
圖4是顯示部分本發(fā)明方法的流程圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的例示性配置菜單屏；圖6顯示了包含以秒為單位的當(dāng)前時(shí)間的例示性累積秒寄存器；
圖7顯示了用于包含當(dāng)前秒的小數(shù)部分的例示性內(nèi)插寄存器；圖8顯示了例示性狀態(tài)寄存器；圖9顯示了例示性命令寄存器；以及圖10顯示了用于圖9的命令寄存器的命令操作碼的對(duì)應(yīng)列表。
本發(fā)明的詳細(xì)說明參考附圖，具體參考圖1，其中提供了例示性的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境100，它適用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的用于同步通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)時(shí)間和參考時(shí)鐘的方法和系統(tǒng)。模決110-00、110-01到110-n(其中n是整數(shù))，這些模塊互相連接，以便通過網(wǎng)絡(luò)控制總線105相互通信。通信網(wǎng)100的每個(gè)模塊110-00到110-n最好彼此相當(dāng)，即能夠執(zhí)行同樣的功能。每一模塊110-00到110-n最好通過總線105接收發(fā)自其它模塊110-00到110-n中的任一個(gè)的所有信號(hào)。在本發(fā)明的一個(gè)方面，通過總線105傳送的信號(hào)向全部模塊110-00到110-n廣播。
每個(gè)模塊110，例如圖2所示的模塊110-01，包括微處理器125，用于執(zhí)行由來自本地存儲(chǔ)器的指令和/或來自其它模塊或其它的聯(lián)網(wǎng)和接口組件的指令所確定的模塊處理功能。模塊110最好實(shí)現(xiàn)為與PC(個(gè)人計(jì)算機(jī))接口的處理器板。因此，模塊110-01具有總線接口130，用于連接到PC的通信接口插槽，如行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的PCI插槽。所述模塊包括網(wǎng)絡(luò)接口135，用于與通信網(wǎng)100接口并與其連接。收發(fā)器150提供到通信網(wǎng)的連接，以便接收和發(fā)送信號(hào)。模塊110-01包括系統(tǒng)時(shí)鐘子系統(tǒng)140，用于產(chǎn)生并控制模塊的定時(shí)方面。最好包括時(shí)間鏈路連接器145，用于將多個(gè)模塊連接在一起，使得定時(shí)信號(hào)可以在各個(gè)模塊110-00到110-n之間傳遞。時(shí)間鏈路145可用于選擇性地提供與GPS(全球定位衛(wèi)星)參考定時(shí)信號(hào)的接口能力。
在本發(fā)明的一個(gè)方面，模塊110同時(shí)連接到雙冗余總線LAN A320和LAN B 325，如圖3的例示性通信網(wǎng)(例如工廠局域控制網(wǎng)300)所示。局域控制網(wǎng)300最好分段成局域控制網(wǎng)集群305、310和315。各模塊110均實(shí)現(xiàn)為處理器板，并插入基于PC的橋的PCI槽中，作為PCI目標(biāo)設(shè)備工作。基于PC的橋互相聯(lián)網(wǎng)，用于經(jīng)雙冗余的LANA 320和LAN B 325彼此通信。這樣，盡管網(wǎng)絡(luò)300是分段的，但網(wǎng)絡(luò)300的各個(gè)集群互相連接以便通信。網(wǎng)絡(luò)接口135最好還提供連接，以便接收和發(fā)送時(shí)間同步數(shù)據(jù)。
時(shí)間鏈路345將局域控制網(wǎng)300的模塊110連接在一起，以便在各模塊110之間對(duì)定時(shí)信息進(jìn)行路由并加以共享。例如，時(shí)間鏈路145可用于限制模塊110之間的漂移或偏斜，以及用于接收GPS參考定時(shí)信號(hào)。
在本發(fā)明的一個(gè)方面，時(shí)間同步作為局域控制網(wǎng)100、300的一個(gè)功能提供。通信網(wǎng)100、300定期同步到網(wǎng)絡(luò)模塊110的時(shí)間。因此，模塊110的時(shí)間被定期推送到通信網(wǎng)100、300上。為便于時(shí)間同步，將模塊之一指定為主模塊，將模塊之一指定為從模塊，并且將其它聯(lián)網(wǎng)模塊指定為收聽模塊。在主模塊失效或者無法執(zhí)行主系統(tǒng)時(shí)鐘子系統(tǒng)功能的情況下，從模塊為主模塊提供功能性冗余?？扇〉氖?，從主模塊到從模塊的切換在網(wǎng)絡(luò)時(shí)間和本地時(shí)間的時(shí)間同步方面是透明的。
關(guān)于系統(tǒng)時(shí)鐘子系統(tǒng)140，該系統(tǒng)時(shí)鐘子系統(tǒng)用于將模塊110(如110-01)的本地時(shí)間同步到網(wǎng)絡(luò)100、300，以便例如維護(hù)對(duì)任務(wù)的準(zhǔn)確調(diào)度，包括對(duì)出錯(cuò)歷史的監(jiān)視和歸檔。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方面中，系統(tǒng)時(shí)鐘子系統(tǒng)140以秒/100微秒的格式維護(hù)當(dāng)前時(shí)間，此當(dāng)前時(shí)間被分配給其它模塊110，以維持局域控制網(wǎng)連接節(jié)點(diǎn)(例如模塊110)之間的同步。系統(tǒng)時(shí)鐘子系統(tǒng)140維護(hù)通信網(wǎng)(如工廠控制網(wǎng)300)的準(zhǔn)確定時(shí)信號(hào)，將該定時(shí)信號(hào)分配給通信網(wǎng)100和300，解釋經(jīng)網(wǎng)絡(luò)接收的信號(hào)，以及將時(shí)間參考提供給模塊處理器和橋接用核心級(jí)驅(qū)動(dòng)器。
與微處理器125的通信最好可以精確地按50毫秒和1秒間隔的中斷來完成。還提供作為系統(tǒng)時(shí)鐘子系統(tǒng)組成部分的時(shí)間內(nèi)插寄存器，用于監(jiān)視自上次秒翻轉(zhuǎn)(second rollover)以來的100微秒間隔數(shù)量。
在本發(fā)明的一個(gè)方面，提供命令接口和可編程時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器鏈的硬件/固件元件，以便允許用戶″微調(diào)″所包括的實(shí)時(shí)時(shí)鐘微控制器的計(jì)時(shí)器中斷的頻率?？梢酝ㄟ^參考有關(guān)本發(fā)明的實(shí)時(shí)時(shí)鐘子系統(tǒng)硬件寄存器定義的例示圖6-10來更好地理解如何實(shí)現(xiàn)對(duì)本發(fā)明各個(gè)功能和方面的逐步調(diào)整。
圖6顯示了一個(gè)例示性的累積秒寄存器，它包含以秒為單位的當(dāng)前時(shí)間(即以秒為單位的日歷時(shí)間)。如圖所示，當(dāng)前時(shí)間可用以秒為單位的當(dāng)前時(shí)間的32位二進(jìn)制表示法來表示。
圖7顯示了包含當(dāng)前秒的小數(shù)部分的例示性內(nèi)插寄存器。如圖所示，為從上一次的秒翻轉(zhuǎn)開始的100微秒間隔提供了寄存器位置。
圖8顯示例示性的狀態(tài)寄存器，用于包含與當(dāng)前同步狀態(tài)、工作模式(如主、從或者收聽模塊)、錯(cuò)誤碼和指示新的時(shí)間值是否已寫入到本發(fā)明的實(shí)時(shí)時(shí)鐘子系統(tǒng)中的狀態(tài)位等有關(guān)的數(shù)據(jù)。
圖9顯示了例示性命令寄存器；而圖10顯示了用于圖9的命令寄存器的命令操作碼的對(duì)應(yīng)列表。圖1包括擴(kuò)展命令集、$F、漸進(jìn)調(diào)整控制的定義。
根據(jù)本發(fā)明，本發(fā)明的方法和系統(tǒng)提供用于提供局域控制網(wǎng)段305、310和315之上的系統(tǒng)時(shí)間同步的方法。當(dāng)前系統(tǒng)時(shí)間(即，日歷時(shí)間)源于指定為主時(shí)鐘源的模塊110。每個(gè)其它模塊110維持當(dāng)前時(shí)間的本地復(fù)制，最好在100微秒的分辨率內(nèi)。每個(gè)從模塊最好與主模塊的時(shí)鐘(即主時(shí)鐘)同步。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，本地時(shí)基維持在±32ppm±2.76秒/天的非同步漂移率上，直到重新建立同步為止。系統(tǒng)同步最好由軟件自動(dòng)維持，而無需用戶干預(yù)或啟用。
局域網(wǎng)段之間所允許的時(shí)間偏斜量可以根據(jù)特定的實(shí)現(xiàn)方式和當(dāng)前應(yīng)用的應(yīng)用場(chǎng)景來限制。例如，如果應(yīng)用要求網(wǎng)段之間的時(shí)間偏斜量低(例如＜16ms)，則時(shí)間鏈路電纜345可用于將模塊110的時(shí)間鏈路連接器以菊花鏈方式鏈接在一起。對(duì)于模塊之間的偏斜量不那么嚴(yán)格的應(yīng)用，則可以避免使用時(shí)間鏈路電纜345。
對(duì)于增加的穩(wěn)定度，GPS接口155可連接到GPS天線350，以接收從GPS衛(wèi)星355獲得的GPS參考信號(hào)，從而接收穩(wěn)定可靠的定時(shí)信號(hào)。
在模塊110之間要求低偏斜(如±300微秒)的情況下，時(shí)間鏈路連接器145可連接到時(shí)間鏈路電纜345，并且GPS接口350可連接到GPS天線350。
在本說明書的一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)時(shí)鐘子系統(tǒng)利用5MBPS時(shí)間同步幀來維持網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步。5MBPS時(shí)間同步幀由主時(shí)鐘指定模塊按1秒間隔產(chǎn)生。主模塊作為系統(tǒng)范圍實(shí)時(shí)時(shí)鐘數(shù)據(jù)的發(fā)送器，而從模塊和收聽模塊充當(dāng)時(shí)間同步幀傳輸?shù)慕邮掌鳌?br> 通過個(gè)性軟件控制將發(fā)送5MBPS時(shí)間同步幀的模塊110指定為主時(shí)鐘。當(dāng)系統(tǒng)核心固件發(fā)生時(shí)間裝定(time set)時(shí)，指令作為主時(shí)鐘工作的時(shí)鐘每隔1秒產(chǎn)生一次中斷。核心固件響應(yīng)此1秒的周期性中斷而發(fā)起5MBPS時(shí)間同步幀。指定的從時(shí)鐘作為主時(shí)鐘的后備。軟件最好控制主時(shí)鐘和從時(shí)鐘的選擇，并通過控制主/從關(guān)系，包括初始啟用選擇和所有故障情況來處理發(fā)送功能的切換。
在時(shí)鐘源丟失的情況下，在未同步期間內(nèi)，根據(jù)失效切換之前收到的上次有效時(shí)間數(shù)據(jù)來局部地更新時(shí)間信息，以便以不中斷方式繼續(xù)。
在建立模塊/節(jié)點(diǎn)負(fù)荷時(shí)，第一模塊110最好通過設(shè)法檢測(cè)LAN A和LAN B上的時(shí)鐘來將其本身確立為主時(shí)鐘參考源。由于該模塊將是第一時(shí)鐘源，因此它不會(huì)檢測(cè)到時(shí)鐘源，并因此承擔(dān)主模塊的角色。在將其本身確立為主模塊之后，該模塊不收聽，而是定期廣播其時(shí)間同步消息(即參考時(shí)間)，最好是每秒廣播一次。
加載到網(wǎng)絡(luò)上的第二個(gè)模塊將檢測(cè)LAN A和LAN B二者上的時(shí)鐘，并因此會(huì)變成從模塊。此從模塊監(jiān)聽主模塊并接收時(shí)間同步信息，以使其時(shí)鐘與主時(shí)鐘同步。從模塊正常情況下不發(fā)送其時(shí)鐘時(shí)間到網(wǎng)絡(luò)上，除非主模塊失效。從主時(shí)鐘參考到從時(shí)鐘參考的轉(zhuǎn)換應(yīng)該是平滑且?guī)缀跬该鞯模驗(yàn)閺臅r(shí)鐘一直在跟蹤主模塊時(shí)鐘源。
當(dāng)主時(shí)鐘被指令接受新的秒時(shí)間數(shù)據(jù)時(shí)，這次傳輸?shù)乃惺章牴?jié)點(diǎn)(包括從時(shí)鐘源)使用新傳送的時(shí)鐘數(shù)據(jù)來更新它們的內(nèi)部時(shí)間寄存器。時(shí)間只可以重置到一秒的精度并且在一秒邊界上。接收其中秒數(shù)據(jù)的值與預(yù)期不同的時(shí)間幀的收聽模塊110將以新的秒數(shù)據(jù)來更新。
圖4顯示了說明本發(fā)明所用例示性過程的流程圖，該過程用于自動(dòng)使通信網(wǎng)100、300的時(shí)間與模塊110的參考時(shí)間同步。
在本發(fā)明的一個(gè)方面，指定為主模塊的模塊110提供的參考時(shí)間可以由系統(tǒng)時(shí)鐘子系統(tǒng)140從本地晶體振蕩器、從與主模塊110接口的PC的操作系統(tǒng)的時(shí)間同步功能、或者從諸如GPS信號(hào)的獨(dú)立源產(chǎn)生或獲得。定期讀取通信網(wǎng)時(shí)間和模塊110的時(shí)間，以確定兩個(gè)時(shí)間信號(hào)之間的同步。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，這個(gè)周期是每一(1)秒一次。如果確定存在的時(shí)間差大于預(yù)定限制值，則調(diào)用圖4所示的時(shí)間同步過程。
參考圖4，本發(fā)明的時(shí)間同步功能最好根據(jù)用戶的偏好啟用或禁用。用戶可以是通信網(wǎng)100、300的網(wǎng)絡(luò)管理員。應(yīng)該注意的是，作為缺省，可以啟用或禁用時(shí)間同步。因此，在步驟410，判斷本方法和系統(tǒng)的時(shí)間同步功能是否被啟用。如果沒有啟用，則過程400繼續(xù)到步驟450并在該處結(jié)束。在啟用時(shí)間同步功能的情況下，過程400繼續(xù)到步驟415。
在步驟415，判斷是否要求系統(tǒng)或預(yù)定時(shí)間變更。也就是說，判斷模塊110是否成為主模塊，預(yù)定的下一同步間隔是否出現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)配置變化是否出現(xiàn)，是否進(jìn)行了按需時(shí)間同步請(qǐng)求，是否提出了將網(wǎng)絡(luò)控制時(shí)間設(shè)為模塊/節(jié)點(diǎn)時(shí)間請(qǐng)求，或者是否發(fā)生了夏令時(shí)變化。如果滿足了這些條件中的任何一個(gè)，則過程400繼續(xù)到步驟440，在步驟440，調(diào)用時(shí)間同步功能調(diào)整。如果在步驟415確定不要求系統(tǒng)或預(yù)定時(shí)間變化，則過程400繼續(xù)到步驟420。
在步驟420，判斷通信網(wǎng)絡(luò)時(shí)間和模塊110時(shí)間(即參考時(shí)間)之間的時(shí)間差是否處于死區(qū)范圍(dead band range)。時(shí)間差大于零和小于死區(qū)限制值都不要求時(shí)間同步功能采取任何動(dòng)作。死區(qū)限制值最好設(shè)置為一個(gè)閾值或低于該閾值，超過該閾值，通信網(wǎng)絡(luò)的操作將受到不利影響。因此，就網(wǎng)絡(luò)通信、調(diào)度和操作而言，死區(qū)限制值應(yīng)該表示一個(gè)相對(duì)不顯著的時(shí)間差。也就是說，死區(qū)限制值的設(shè)定要考慮到網(wǎng)絡(luò)時(shí)間和模塊110時(shí)間中可容忍的差異。
值得注意的是，在時(shí)間差等于或小于死區(qū)限制值(即時(shí)間差在零時(shí)間差和死區(qū)限制值之間)的時(shí)候，實(shí)行的任何漸進(jìn)調(diào)整將保持有效，直到時(shí)間差太小，以致于在下次時(shí)間同步間隔內(nèi)無法進(jìn)行漸進(jìn)調(diào)整校正為止。
在步驟420，如果通信網(wǎng)時(shí)間和模塊110的時(shí)間之間的時(shí)間差處于死區(qū)范圍中，則過程400繼續(xù)到步驟450。但是，如果在步驟420中確定的通信網(wǎng)時(shí)間和模塊110的時(shí)間之間的時(shí)間差不在死區(qū)范圍中時(shí)，則過程400繼續(xù)到步驟425。
在步驟425，判斷通信網(wǎng)時(shí)間和模塊110的時(shí)間之間的時(shí)間差是否超出死區(qū)范圍但小于漸進(jìn)調(diào)整限制值或截止同步限制值中較小的那個(gè)。確定為大于死區(qū)限制值并小于漸進(jìn)調(diào)整限制值或截止同步限制值中較小者的時(shí)間差在漸進(jìn)調(diào)整范圍內(nèi)。漸進(jìn)調(diào)整范圍內(nèi)的時(shí)間差在步驟440漸進(jìn)地由時(shí)間同步功能進(jìn)行校正。漸進(jìn)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)時(shí)間以匹配模塊110的時(shí)間可防止網(wǎng)絡(luò)歷史數(shù)據(jù)的突然損失，并且使可能因時(shí)間即時(shí)變化引起的對(duì)事件記錄順序的影響最小化。
在步驟440，時(shí)間同步功能確定適用于網(wǎng)絡(luò)時(shí)間的時(shí)間的漸進(jìn)調(diào)整率?？扇〉氖?，在一段時(shí)間如一天內(nèi)，以1秒/天到8秒/天的速率平滑地應(yīng)用時(shí)間調(diào)整。通過漸進(jìn)地調(diào)整網(wǎng)絡(luò)時(shí)間，使得對(duì)事件記錄的順序的影響最小化，且避免了網(wǎng)絡(luò)歷史數(shù)據(jù)的突然損失。在本發(fā)明的一個(gè)方面，在步驟440，時(shí)間同步功能根據(jù)時(shí)間差和同步間隔，利用漸進(jìn)調(diào)整算法自動(dòng)計(jì)算漸進(jìn)調(diào)整的變化值速率。計(jì)算校正率，以完成配置的同步間隔上的時(shí)間校正。最大校正率可限制在例如8秒/天。
例如，如果同步間隔配置為12小時(shí)，并且檢測(cè)到2秒的時(shí)間差，則在步驟440，時(shí)間同步功能進(jìn)行操作以在下一12小時(shí)周期上校正這2秒的時(shí)間差。
計(jì)算的變化率將繼續(xù)有效到下一預(yù)定的同步間隔，除非時(shí)間同步功能檢測(cè)到時(shí)間同步配置變化、夏令時(shí)變化、按需時(shí)間同步請(qǐng)求變化或者將網(wǎng)絡(luò)控制時(shí)間設(shè)為模塊/節(jié)點(diǎn)時(shí)間請(qǐng)求變化。如果這些事件中的任一個(gè)發(fā)生，則在步驟440由時(shí)間同步功能調(diào)整重新計(jì)算變化率并重新應(yīng)用新計(jì)算的變化率。
如果在步驟425確定時(shí)間差不在漸進(jìn)調(diào)整范圍中，則過程400繼續(xù)到步驟430。在步驟430，判斷時(shí)間差是否處于即時(shí)調(diào)整范圍。在時(shí)間差處于即時(shí)調(diào)整范圍中，過程400繼續(xù)到步驟440，以立即改變通信網(wǎng)時(shí)間，使其與該模塊110的時(shí)間匹配。此即時(shí)時(shí)間校正與在步驟425確定的時(shí)間差處于漸進(jìn)調(diào)整范圍時(shí)所調(diào)用的通信網(wǎng)時(shí)間漸進(jìn)調(diào)整相反。在即時(shí)調(diào)整范圍中，應(yīng)用漸進(jìn)調(diào)整需要費(fèi)時(shí)太久。因此，立即進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)時(shí)間的調(diào)整。
即時(shí)調(diào)整范圍定義為時(shí)間差大于漸進(jìn)調(diào)整限制值，并且低于或等于截止同步限制值。截止同步限制值是網(wǎng)絡(luò)時(shí)間的即時(shí)調(diào)整被認(rèn)為不可接受的情況下的時(shí)間差。
在時(shí)間差沒有處于即時(shí)調(diào)整范圍內(nèi)，而又超過了截止同步限制值的情況下，過程400繼續(xù)到步驟435，并被視為處于用戶干預(yù)范圍內(nèi)。截止同步限制值最好是用戶可配置的。如果時(shí)間差超過截止同步限制值，則通過用戶界面提供一種用戶發(fā)起機(jī)制，以便用戶能夠發(fā)起網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步。
用戶可以通過選擇調(diào)用將網(wǎng)絡(luò)控制時(shí)間設(shè)為模塊/節(jié)點(diǎn)時(shí)間的操作來發(fā)起即時(shí)通信網(wǎng)時(shí)間調(diào)整。最好只在指定為主模塊的模塊110允許由授權(quán)用戶選擇將網(wǎng)絡(luò)時(shí)間設(shè)為模塊/節(jié)點(diǎn)時(shí)間的操作。由于網(wǎng)絡(luò)時(shí)間的即時(shí)改變可引起對(duì)歷史記錄和錯(cuò)誤記錄的破環(huán)，因此可通過用戶界面向用戶顯示警告消息，以警告用戶這種即時(shí)網(wǎng)絡(luò)時(shí)間改變可導(dǎo)致歷史數(shù)據(jù)的突然損失。
在本發(fā)明的一個(gè)方面，由與主模塊接口的PC記錄警告水平事件，以指示發(fā)生了網(wǎng)絡(luò)時(shí)間的即時(shí)變化。這在網(wǎng)絡(luò)時(shí)間即時(shí)改變導(dǎo)致歷史數(shù)據(jù)損失的情況下提供了某種解釋度量。
在本發(fā)明的再一方面，用戶可手動(dòng)地將時(shí)間差調(diào)整到等于或小于截止同步限制值。通過這樣做，過程400將繼續(xù)如上所述對(duì)時(shí)間差進(jìn)行處理。最好，用戶還可以在主模塊調(diào)用按需時(shí)間同步操作，以避免等待下一預(yù)定時(shí)間同步間隔。按需時(shí)間同步操作完全與預(yù)定時(shí)間同步操作一樣，它將重置間隔調(diào)度。
通過將通信網(wǎng)100、300上的至少兩個(gè)模塊/節(jié)點(diǎn)配置為時(shí)鐘源，從而提供本發(fā)明時(shí)間同步功能的冗余。如上所述，將一個(gè)模塊110指定為主模塊，將至少一個(gè)模塊110指定為從模塊，并將另一模塊110配置為收聽模塊。從模塊(一個(gè)或多個(gè))在主模塊失效的情況下為主模塊提供后備。時(shí)間同步功能只主動(dòng)校正主模塊上的時(shí)間。其它模塊通過從主模塊接收的定時(shí)信號(hào)予以更新?？扇〉氖?，時(shí)間同步功能執(zhí)行對(duì)模塊110的某種程度的監(jiān)視活動(dòng)，以便使非主模塊準(zhǔn)備好承擔(dān)主模塊的角色。
在本發(fā)明的另一方面，主模塊和從模塊的配置相同，以便失效切換到從模塊時(shí)不改變通信網(wǎng)100、300的時(shí)間同步配置參數(shù)。如果從模塊和主模塊設(shè)置不完全一樣，則將使用(新)指定的模塊上的時(shí)間同步參數(shù)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，時(shí)間同步參數(shù)可以在模塊之間共享。
在本發(fā)明的一個(gè)方面，提供用戶界面以實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)間同步功能的配置和監(jiān)視。由于模塊110最好實(shí)現(xiàn)為與PC接口的處理器板，因此用戶界面可以是作為圖形用戶界面一部分的圖形菜單(即窗口)。圖5顯示了一個(gè)例示性的圖形菜單500，該菜單最好可作為網(wǎng)絡(luò)配置實(shí)用程序上的選項(xiàng)卡(tab)。對(duì)時(shí)間同步配置頁500的訪問最好限制為授權(quán)用戶。
在本發(fā)明的一個(gè)方面，對(duì)時(shí)間同步配置的任何改變將使時(shí)間同步功能立刻根據(jù)新的配置執(zhí)行。此后，時(shí)間同步功能將以同步間隔535中指定的周期為基礎(chǔ)操作。
對(duì)于要啟用的時(shí)間同步功能，必須選中啟用時(shí)間同步復(fù)選框510。在圖4的步驟410，檢驗(yàn)對(duì)此復(fù)選框的選擇。缺省地，啟用時(shí)間同步復(fù)選框510可以是未選中的。
選擇啟用漸進(jìn)調(diào)整復(fù)選框515，以便如上所述啟用網(wǎng)絡(luò)時(shí)間的漸進(jìn)調(diào)整。缺省地，啟用時(shí)間同步復(fù)選框510可以是未選中的。
選擇啟用自動(dòng)調(diào)整夏令時(shí)復(fù)選框505，以便如上所述啟用網(wǎng)絡(luò)時(shí)間的即時(shí)調(diào)整，以補(bǔ)償夏令時(shí)的改變。缺省地，啟用自動(dòng)調(diào)整夏令時(shí)復(fù)選框505可以是未選中的。如果被啟用和調(diào)用了，則夏令時(shí)自動(dòng)調(diào)整功能取代本發(fā)明系統(tǒng)和方法可執(zhí)行的任何漸進(jìn)調(diào)整。最好，啟用自動(dòng)調(diào)整夏令時(shí)復(fù)選框505獨(dú)立于啟用時(shí)間同步復(fù)選框510。
當(dāng)啟用自動(dòng)調(diào)整夏令時(shí)復(fù)選框505被選中時(shí)(即被選定)，且夏令時(shí)事件發(fā)生時(shí)，將立刻改變網(wǎng)絡(luò)以為匹配主模塊的參考時(shí)間，而不考慮同步間隔或截止同步限制值或漸進(jìn)調(diào)整限制值。
同步間隔框520的值在啟用同步復(fù)選框510被選中時(shí)適用。它向用戶提供一種設(shè)置同步間隔的機(jī)制，同步間隔最好在1和99999秒之間，其中3600秒(1小時(shí))是優(yōu)選缺省值。
死區(qū)限制值框525向用戶提供一種指定死區(qū)限制值(即時(shí)間同步功能在期間內(nèi)不采取任何操作的時(shí)間差)的機(jī)制。按照過程400，如果漸進(jìn)調(diào)整在復(fù)選框515被啟用，則死區(qū)限制值不能大于漸進(jìn)調(diào)整限制值。死區(qū)限制值可具有2秒的缺省值。
漸進(jìn)調(diào)整限制值框530在漸進(jìn)調(diào)整復(fù)選框515被允許時(shí)適周。最好，漸進(jìn)調(diào)整框可設(shè)置為一個(gè)在1和99999秒之間的值。作為缺省，漸進(jìn)調(diào)整框被設(shè)置為10秒。
提供截止同步限制值框535是為了允許設(shè)置時(shí)間差限制值，超過該時(shí)間差限制值，時(shí)間同步功能不會(huì)自動(dòng)重置通信網(wǎng)時(shí)間。這個(gè)限制值的范圍最好在1到99999秒之間。按照過程400，截止同步限制值在漸進(jìn)調(diào)整被啟用時(shí)大于漸進(jìn)調(diào)整限制值，或在漸進(jìn)調(diào)整沒有啟用時(shí)大于死區(qū)限制值。作為缺省，截止同步限制值可設(shè)置為99999秒(即≈27.5小時(shí))。
根據(jù)本發(fā)明，用戶界面最好提供至少一部分顯示屏，用于提供本發(fā)明的時(shí)間同步功能的狀態(tài)。例如，狀態(tài)屏幕最好顯示時(shí)間同步功能是否已經(jīng)啟用，特定節(jié)點(diǎn)(如主模塊、從模塊或收聽模塊)的狀態(tài)、當(dāng)前通信網(wǎng)時(shí)間、當(dāng)前模塊/節(jié)點(diǎn)時(shí)間、發(fā)生時(shí)間同步操作的上次時(shí)間、以及時(shí)間差的類別或范圍(如死區(qū)、漸進(jìn)調(diào)整等等)。
如前概述，最好由本發(fā)明提供將網(wǎng)絡(luò)時(shí)間設(shè)置為模塊/節(jié)點(diǎn)時(shí)間功能。這種功能最好通過本發(fā)明的用戶界面方面呈示給用戶，以便用戶發(fā)起操作來立即將網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步到主模塊的參考時(shí)間。但是，這一功能最好在主模塊以外的任何模塊上都不被允許。當(dāng)啟用將網(wǎng)絡(luò)時(shí)間設(shè)置為模塊/節(jié)點(diǎn)時(shí)間功能時(shí)，將重置間隔調(diào)度，并且將消除任何有效的漸進(jìn)調(diào)整。
最好還提供按需時(shí)間同步功能，允許用戶在主模塊上啟用該功能，以強(qiáng)制網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步，而不需要等待下一次同步間隔出現(xiàn)。
在本發(fā)明的一個(gè)方面，可以禁用對(duì)通信網(wǎng)的漸進(jìn)調(diào)整，或者在本發(fā)明的實(shí)施方案中不實(shí)現(xiàn)對(duì)通信網(wǎng)的漸進(jìn)調(diào)整。在這種配置中，立即調(diào)整大于死區(qū)限制值的時(shí)間差。
應(yīng)該理解，以上描述僅僅是對(duì)本發(fā)明教導(dǎo)的當(dāng)前實(shí)現(xiàn)的說明性描述。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以作出各種備選方案和修改，而不會(huì)背離本發(fā)明范圍。例如，時(shí)間同步系統(tǒng)以及此系統(tǒng)的方法可以通過計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)(如可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)、存儲(chǔ)卡或硬盤)實(shí)現(xiàn)，所述存儲(chǔ)介質(zhì)中存儲(chǔ)有用于執(zhí)行本發(fā)明方法的程序指令。計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)可以由處理器讀取，并且程序指令可由處理器執(zhí)行。因此，可以通過提供下列程序指令實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的時(shí)間同步系統(tǒng)和方法用于確定時(shí)間同步功能已啟用的程序指令；用于確定通信網(wǎng)時(shí)間和模塊提供的模塊參考時(shí)間之間的時(shí)間差的程序指令；用于確定所確定的時(shí)間差大于第一限制值、但小于或等于第二限制值的程序指令以及用于自動(dòng)漸進(jìn)地調(diào)整網(wǎng)絡(luò)通信網(wǎng)絡(luò)時(shí)間，以使其在預(yù)定同步間隔上與模塊參考時(shí)間同步的程序指令。
可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種變化和修改，以取得在所附權(quán)利要求中指出的本發(fā)明的一些或全部?jī)?yōu)點(diǎn)。因此，本發(fā)明旨在包括所有這類落于所附權(quán)利要求書范圍內(nèi)的替代、修改和變型方案。
權(quán)利要求
1.一種用于控制通信網(wǎng)(100，300)時(shí)間和模塊(110)之間的時(shí)間同步關(guān)系的方法，所述模塊(110)位于連接到所述通信網(wǎng)(100，300)的節(jié)點(diǎn)處，用于提供模塊參考時(shí)間，所述方法包括確定(410)啟用了時(shí)間同步功能；確定(420)所述通信網(wǎng)時(shí)間和所述模塊提供的所述模塊參考時(shí)間之間的時(shí)間差；確定(425)所述確定的時(shí)間差大于第一限制值，并小于或等于第二限制值；以及自動(dòng)漸進(jìn)地調(diào)整(440)所述通信網(wǎng)(100，300)的網(wǎng)絡(luò)時(shí)間，以便在預(yù)定同步間隔上與所述模塊(110)參考時(shí)間同步。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述漸進(jìn)調(diào)整使所述通信網(wǎng)(100，300)時(shí)間和所述模塊(110)參考時(shí)間之間的所述時(shí)間差基本恒定且沒有時(shí)間反轉(zhuǎn)地減少。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于還包括確定(415)請(qǐng)求了系統(tǒng)改變；以及響應(yīng)所述系統(tǒng)改變請(qǐng)求，立即自動(dòng)地同步(440)所述通信網(wǎng)時(shí)間和所述模塊參考時(shí)間。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述系統(tǒng)改變是從包括以下動(dòng)作的一組動(dòng)作中選擇的模塊被初始化以提供所述模塊參考時(shí)間，預(yù)定的下一同步間隔出現(xiàn)，用戶發(fā)起的時(shí)間同步出現(xiàn)，以及夏令時(shí)事件出現(xiàn)。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于還包括確定(435)所述通信網(wǎng)時(shí)間和所述模塊參考時(shí)間之間的所述時(shí)間差大于第三限制值，該第三限制值大于所述第二限制值；以及響應(yīng)所述時(shí)間差大于所述第三限制值，不采取任何自動(dòng)動(dòng)作以同步所述通信網(wǎng)時(shí)間和所述模塊參考時(shí)間之間的所述時(shí)間差。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述模塊(110)被指定為主模塊，并且只有所述主模塊提供所述模塊參考時(shí)間。
7.一種用于控制通信網(wǎng)(100，300)時(shí)間和連接到所述通信網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)的模塊參考時(shí)間之間的時(shí)間同步關(guān)系的模塊(110)，所述模塊包括處理器(125)；網(wǎng)絡(luò)接口(135)，用于提供到所述通信網(wǎng)(100，300)的通信接口；總線接口(130)，用于提供到主處理器的通信接口；以及系統(tǒng)時(shí)鐘子系統(tǒng)(140)，用于提供所述模塊參考時(shí)間并用于控制時(shí)間同步功能，以減少所述通信網(wǎng)時(shí)間和所述模塊參考時(shí)間之間的時(shí)間差。
8.如權(quán)利要求12所述的模塊，其特征在于所述系統(tǒng)時(shí)鐘子系統(tǒng)(140)的所述時(shí)間同步功能基本恒定且沒有時(shí)間反轉(zhuǎn)地減少所述時(shí)間差。
9.如權(quán)利要求12所述的模塊，其特征在于所述系統(tǒng)時(shí)鐘子系統(tǒng)(140)的所述時(shí)間同步功能確定(410)啟用了時(shí)間同步功能；確定(420)所述通信網(wǎng)時(shí)間和所述模塊提供的所述模塊參考時(shí)間之間的所述時(shí)間差；確定(425)所述確定的時(shí)間差大于第一限制值，并小于或等于第二限制值；以及自動(dòng)漸進(jìn)地調(diào)整(440)所述通信網(wǎng)時(shí)間，以便在預(yù)定同步間隔上與所述模塊參考時(shí)間同步。
10.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于所述系統(tǒng)時(shí)鐘子系統(tǒng)(140)的所述時(shí)間同步功能還包括確定(435)所述通信網(wǎng)時(shí)間和所述模塊參考時(shí)間之間的所述時(shí)間差大于第三限制值，該第三限制值大于所述第二限制值；以及響應(yīng)所述時(shí)間差大于所述第三限制值，不采取任何自動(dòng)動(dòng)作同步所述通信網(wǎng)時(shí)間和所述模塊參考時(shí)間之間的所述時(shí)間差。
全文摘要
用于控制通信網(wǎng)(100，300)時(shí)間和模塊(110)之間時(shí)間同步關(guān)系的系統(tǒng)和方法，模塊(110)位于連接到通信網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)處，用于提供模塊參考時(shí)間，該方法包括確定(410)啟用了時(shí)間同步功能，確定(420)通信網(wǎng)時(shí)間和模塊提供的模塊參考時(shí)間之間的時(shí)間差，確定(425)所確定的時(shí)間差大于第一限制值，并小于或等于第二限制值；以及自動(dòng)漸進(jìn)地調(diào)整(440)網(wǎng)絡(luò)通信網(wǎng)時(shí)間，以便在預(yù)定同步間隔上與模塊參考時(shí)間同步。
文檔編號(hào)G06F1/14GK1759553SQ200480006262
公開日2006年4月12日 申請(qǐng)日期2004年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月14日
發(fā)明者R·E·賴吉爾斯基, S·C·拉姆斯德爾, D·I·柯克 申請(qǐng)人:霍尼韋爾國(guó)際公司