專利名稱：基于主時(shí)鐘頻率差值的從時(shí)鐘調(diào)整方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，特別是涉及一種基于主時(shí)鐘頻率差值的從時(shí)鐘調(diào)整方法的技術(shù)。
背景技術(shù)：
IEEE1588 協(xié)議又稱 PTP (Precision Time Protocol)協(xié)議，是一個(gè)在測(cè)量和控制網(wǎng)絡(luò)中，與網(wǎng)絡(luò)交流、本地計(jì)算和分配對(duì)象有關(guān)的精確同步時(shí)鐘的協(xié)議，能夠在測(cè)量和控制系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步，該協(xié)議采用了網(wǎng)絡(luò)通信、本地運(yùn)算及分布式對(duì)象(distributed objects)技術(shù)，適用于基于網(wǎng)絡(luò)報(bào)文的通信系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)在異構(gòu)系統(tǒng)中包括不同精度、分辨率及穩(wěn)定性時(shí)鐘的同步，在消耗極少網(wǎng)絡(luò)及當(dāng)?shù)貢r(shí)鐘計(jì)算資源條件下，系統(tǒng)范圍的同步精度可達(dá)亞微秒級(jí)。PTP系統(tǒng)是依靠主時(shí)鐘設(shè)備定時(shí)地發(fā)布Sync (同步)報(bào)文來(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步的，從時(shí)鐘設(shè)備接收到Sync報(bào)文后，先計(jì)算出網(wǎng)絡(luò)延時(shí)和與主時(shí)鐘設(shè)備之間的時(shí)間偏移量，再根據(jù)計(jì)算出的時(shí)間偏移量修正本地時(shí)間。在整個(gè)PTP系統(tǒng)的時(shí)鐘同步過(guò)程中，各個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)均存在著一些不確定因素，比如網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)晶振所產(chǎn)生的內(nèi)部時(shí)間抖動(dòng)會(huì)給Sync報(bào)文時(shí)間戳帶來(lái)不確定性，網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷及傳輸過(guò)程中的緩沖延遲會(huì)造成時(shí)間偏移量的不確定性，因此從時(shí)鐘設(shè)備都會(huì)使用一個(gè)伺服時(shí)鐘(PI控制器)來(lái)調(diào)整時(shí)間偏差及在穩(wěn)態(tài)條件下由于主從時(shí)鐘相對(duì)頻率漂移所帶來(lái)的誤差。但是，PTP系統(tǒng)還必須考慮最高主時(shí)鐘發(fā)生故障時(shí)主時(shí)鐘切換所產(chǎn)生的影響，具體地說(shuō)，就是由于從時(shí)鐘設(shè)備中的伺服時(shí)鐘未能及時(shí)地作出相應(yīng)的調(diào)整而導(dǎo)致的暫態(tài)時(shí)間精度誤差增大。故障發(fā)現(xiàn)到產(chǎn)生新的主時(shí)鐘重新調(diào)整，從時(shí)鐘設(shè)備的伺服時(shí)鐘整個(gè)調(diào)整過(guò)程所需時(shí)間過(guò)長(zhǎng)(大于幾十秒)，在主時(shí)鐘切換過(guò)程中伺服時(shí)鐘通常需先回到初始值，然后再重新開始控制調(diào)整。針對(duì)這些問(wèn)題，PTP協(xié)議定義了兩個(gè)可選項(xiàng)主時(shí)鐘群(master cluster)禾口}iHi時(shí)I中(alternate master)。主時(shí)鐘群選項(xiàng)能夠在不消耗有效的網(wǎng)絡(luò)資源條件下，盡早地發(fā)現(xiàn)故障主時(shí)鐘，從一定的角度解決了切換時(shí)間長(zhǎng)的問(wèn)題，但是需要在PTP系統(tǒng)中有多個(gè)主時(shí)鐘設(shè)備，這會(huì)增加系統(tǒng)成本，同時(shí)該方法也沒(méi)有解決暫態(tài)時(shí)間精度誤差增大的問(wèn)題。準(zhǔn)主時(shí)鐘選項(xiàng)允許準(zhǔn)主時(shí)鐘設(shè)備(非當(dāng)前最佳主時(shí)鐘)與從時(shí)鐘設(shè)備交換PTP系統(tǒng)的時(shí)間信息，給出了解決主時(shí)鐘切換過(guò)程中保持時(shí)間精度的方法，但是由于準(zhǔn)主時(shí)鐘與主時(shí)鐘之間也存在著頻率偏差，因此也沒(méi)有解決暫態(tài)時(shí)間精度誤差增大的問(wèn)題。除了上述的方法外，還有冗余從時(shí)鐘控制系統(tǒng)方案及民主主時(shí)鐘群的解決方案。冗余從時(shí)鐘控制系統(tǒng)方案提出了同時(shí)使用兩個(gè)最高主時(shí)鐘的同步控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)有效地控制了主時(shí)鐘切換時(shí)所產(chǎn)生的誤差。但是該解決方案需要兩個(gè)最高主時(shí)鐘同時(shí)傳輸同步報(bào)文，這會(huì)增加網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷，而且從時(shí)鐘設(shè)備的冗余控制會(huì)增加從時(shí)鐘軟硬件的復(fù)雜性。民主主時(shí)鐘群的解決方案利用由多個(gè)主時(shí)鐘設(shè)備組成的主時(shí)鐘群構(gòu)成一個(gè)虛擬
3最高主時(shí)鐘，從時(shí)鐘設(shè)備與該虛擬最高主時(shí)鐘同步，在主時(shí)鐘群內(nèi)部的各主時(shí)鐘設(shè)備廣播各自的時(shí)間，并通過(guò)一個(gè)收斂函數(shù)尋求共同的時(shí)間點(diǎn)，使用容錯(cuò)平均方法將故障主時(shí)鐘影響消除。該解決方案需要4個(gè)以上主時(shí)鐘設(shè)備，與主時(shí)鐘群相連的交換機(jī)也需作相應(yīng)調(diào)整， 因此該解決方案的系統(tǒng)成本相對(duì)較高。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種系統(tǒng)成本低，且能在盡量保持從時(shí)鐘原控制結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上縮小主時(shí)鐘切換過(guò)程中所帶來(lái)的暫態(tài)對(duì)時(shí)精度誤差，保持從時(shí)鐘與主時(shí)鐘對(duì)時(shí)精度的基于主時(shí)鐘頻率差值的從時(shí)鐘調(diào)整方法。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所提供的一種基于主時(shí)鐘頻率差值的從時(shí)鐘調(diào)整方法，包括主時(shí)鐘設(shè)備、準(zhǔn)主時(shí)鐘設(shè)備和從時(shí)鐘設(shè)備，所述從時(shí)鐘設(shè)備設(shè)有伺服時(shí)鐘；
主時(shí)鐘設(shè)備定時(shí)發(fā)布Sync報(bào)文，及包含有網(wǎng)絡(luò)最高主時(shí)鐘信息的Announce報(bào)文至從時(shí)鐘設(shè)備；
準(zhǔn)主時(shí)鐘設(shè)備定時(shí)發(fā)布Sync報(bào)文，及包含有網(wǎng)絡(luò)最高主時(shí)鐘信息的Announce報(bào)文至從時(shí)鐘設(shè)備；
從時(shí)鐘設(shè)備定時(shí)接收到主時(shí)鐘設(shè)備發(fā)布的Announce報(bào)文時(shí)，即按最佳主時(shí)鐘算法將主時(shí)鐘設(shè)備確定為網(wǎng)絡(luò)最佳主時(shí)鐘，并根據(jù)主時(shí)鐘設(shè)備所發(fā)布的Sync報(bào)文調(diào)整本地時(shí)間 fn息；
從時(shí)鐘設(shè)備定時(shí)接收到準(zhǔn)主時(shí)鐘設(shè)備發(fā)布的Armoimce報(bào)文，且未能定時(shí)接收到主時(shí)鐘設(shè)備發(fā)布的Announce報(bào)文時(shí)，即按最佳主時(shí)鐘算法將準(zhǔn)主時(shí)鐘設(shè)備確定為網(wǎng)絡(luò)最佳主時(shí)鐘，并根據(jù)準(zhǔn)主時(shí)鐘設(shè)備所發(fā)布的Sync報(bào)文調(diào)整本地時(shí)間信息；
其特征在于主時(shí)鐘設(shè)備和準(zhǔn)主時(shí)鐘設(shè)備定時(shí)互發(fā)包含有自身頻率信息的報(bào)文給對(duì)方，并根據(jù)對(duì)方所發(fā)布的報(bào)文中的頻率信息計(jì)算出自身頻率與對(duì)方頻率之間的頻率差值， 或定時(shí)互發(fā)Sync報(bào)文給對(duì)方，并根據(jù)對(duì)方發(fā)布的Sync報(bào)文計(jì)算出對(duì)方的頻率信息，再進(jìn)一步計(jì)算出自身頻率與對(duì)方頻率之間的頻率差值；
主時(shí)鐘設(shè)備通過(guò)Sync報(bào)文或Announce報(bào)文將主時(shí)鐘設(shè)備與準(zhǔn)主時(shí)鐘設(shè)備之間的頻率差值信息傳遞給從時(shí)鐘；
準(zhǔn)主時(shí)鐘設(shè)備通過(guò)Sync報(bào)文或Announce報(bào)文將主時(shí)鐘設(shè)備與準(zhǔn)主時(shí)鐘設(shè)備之間的頻率差值信息傳遞給從時(shí)鐘；
當(dāng)網(wǎng)絡(luò)最佳主時(shí)鐘發(fā)生變化時(shí)，從時(shí)鐘設(shè)備根據(jù)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)最佳主時(shí)鐘所發(fā)布的報(bào)文中所包含的當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)最佳主時(shí)鐘與前一網(wǎng)絡(luò)最佳主時(shí)鐘之間的頻率差值，調(diào)整自身伺服時(shí)鐘的時(shí)鐘頻率，來(lái)彌補(bǔ)因網(wǎng)絡(luò)最佳主時(shí)鐘切換而產(chǎn)生的時(shí)鐘頻率漂移縮短從時(shí)鐘設(shè)備的自身頻率調(diào)整時(shí)間。本發(fā)明提供的基于主時(shí)鐘頻率差值的從時(shí)鐘調(diào)整方法，在發(fā)送給從時(shí)鐘設(shè)備的報(bào)文中增加了主時(shí)鐘間的頻率差值信息，從時(shí)鐘設(shè)備能根據(jù)該頻率差值信息直接或間接地調(diào)整內(nèi)部伺服時(shí)鐘參數(shù)，來(lái)彌補(bǔ)因網(wǎng)絡(luò)最佳主時(shí)鐘切換而產(chǎn)生的時(shí)鐘頻率漂移，從而在使用相對(duì)較少的主時(shí)鐘及網(wǎng)絡(luò)資源，并盡量地保持原有從時(shí)鐘控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的前提下，縮小了主時(shí)鐘切換過(guò)程中所帶來(lái)的暫態(tài)對(duì)時(shí)精度誤差，能在主時(shí)鐘切換過(guò)程中保持從時(shí)鐘與主時(shí)鐘對(duì)時(shí)精度，其系統(tǒng)成本也相對(duì)較低。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例的基于主時(shí)鐘頻率差值的從時(shí)鐘調(diào)整方法中，主時(shí)鐘設(shè)備與從時(shí)鐘設(shè)備之間的傳輸路徑處于正常狀態(tài)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)通信原理圖2是本發(fā)明實(shí)施例的基于主時(shí)鐘頻率差值的從時(shí)鐘調(diào)整方法中，主時(shí)鐘設(shè)備與從時(shí)鐘設(shè)備之間的傳輸路徑處于故障狀態(tài)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)通信原理圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合

對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)描述，但本實(shí)施例并不用于限制本發(fā)明，凡是采用本發(fā)明的相似結(jié)構(gòu)及其相似變化，均應(yīng)列入本發(fā)明的保護(hù)范圍。如圖1-圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種基于主時(shí)鐘頻率差值的從時(shí)鐘調(diào)整方法，包括主時(shí)鐘設(shè)備、準(zhǔn)主時(shí)鐘設(shè)備和從時(shí)鐘設(shè)備，所述從時(shí)鐘設(shè)備設(shè)有伺服時(shí)鐘；
主時(shí)鐘設(shè)備定時(shí)發(fā)布Sync (同步)報(bào)文，及包含有網(wǎng)絡(luò)最高主時(shí)鐘信息的Announce (公告)報(bào)文至從時(shí)鐘設(shè)備；
準(zhǔn)主時(shí)鐘設(shè)備定時(shí)發(fā)布Sync (同步)報(bào)文，及包含有網(wǎng)絡(luò)最高主時(shí)鐘信息的Announce (公告)報(bào)文至從時(shí)鐘設(shè)備；
從時(shí)鐘設(shè)備定時(shí)接收到主時(shí)鐘設(shè)備發(fā)布的Announce (公告)報(bào)文時(shí)，即按最佳主時(shí)鐘算法(BMC)將主時(shí)鐘設(shè)備確定為網(wǎng)絡(luò)最佳主時(shí)鐘，并根據(jù)主時(shí)鐘設(shè)備所發(fā)布的Sync (同步) 報(bào)文調(diào)整本地時(shí)間信息；
從時(shí)鐘設(shè)備定時(shí)接收到準(zhǔn)主時(shí)鐘設(shè)備發(fā)布的Armoimce (公告)報(bào)文，且未能定時(shí)接收到主時(shí)鐘設(shè)備發(fā)布的Announce (公告)報(bào)文時(shí)，即按最佳主時(shí)鐘算法(BMC)將準(zhǔn)主時(shí)鐘設(shè)備確定為網(wǎng)絡(luò)最佳主時(shí)鐘，并根據(jù)準(zhǔn)主時(shí)鐘設(shè)備所發(fā)布的Sync (同步)報(bào)文調(diào)整本地時(shí)間信息； 其特征在于主時(shí)鐘設(shè)備和準(zhǔn)主時(shí)鐘設(shè)備定時(shí)互發(fā)包含有自身頻率信息的報(bào)文給對(duì)方，并根據(jù)對(duì)方所發(fā)布的報(bào)文中的頻率信息計(jì)算出自身頻率與對(duì)方頻率之間的頻率差值， 或定時(shí)互發(fā)Sync (同步)報(bào)文給對(duì)方，并根據(jù)對(duì)方發(fā)布的Sync (同步)報(bào)文計(jì)算出對(duì)方的頻率信息，再進(jìn)一步計(jì)算出自身頻率與對(duì)方頻率之間的頻率差值；
主時(shí)鐘設(shè)備通過(guò)Sync (同步)報(bào)文或Armoimce (公告)報(bào)文將主時(shí)鐘設(shè)備與準(zhǔn)主時(shí)鐘設(shè)備之間的頻率差值信息傳遞給從時(shí)鐘；
準(zhǔn)主時(shí)鐘設(shè)備通過(guò)Sync (同步)報(bào)文或Armoimce (公告)報(bào)文將主時(shí)鐘設(shè)備與準(zhǔn)主時(shí)鐘設(shè)備之間的頻率差值信息傳遞給從時(shí)鐘；
當(dāng)網(wǎng)絡(luò)最佳主時(shí)鐘發(fā)生變化時(shí)，從時(shí)鐘設(shè)備根據(jù)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)最佳主時(shí)鐘所發(fā)布的報(bào)文中所包含的當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)最佳主時(shí)鐘與前一網(wǎng)絡(luò)最佳主時(shí)鐘之間的頻率差值，調(diào)整自身伺服時(shí)鐘的時(shí)鐘頻率，來(lái)彌補(bǔ)因網(wǎng)絡(luò)最佳主時(shí)鐘切換而產(chǎn)生的時(shí)鐘頻率漂移縮短從時(shí)鐘設(shè)備的自身頻率調(diào)整時(shí)間。本發(fā)明實(shí)施例中，所述從時(shí)鐘設(shè)備的伺服時(shí)鐘為現(xiàn)有技術(shù)，在模擬控制系統(tǒng)中，控制器最常用的控制規(guī)律是PID控制，PID控制器是通過(guò)對(duì)誤差信號(hào)
4)進(jìn)行比例、積分和微分運(yùn)算，其結(jié)果的加權(quán)，得到控制器的輸出該值就是控制對(duì)
象的控制值，PID控制器的數(shù)學(xué)描述為
權(quán)利要求
1. 一種基于主時(shí)鐘頻率差值的從時(shí)鐘調(diào)整方法，包括主時(shí)鐘設(shè)備、準(zhǔn)主時(shí)鐘設(shè)備和從時(shí)鐘設(shè)備，所述從時(shí)鐘設(shè)備設(shè)有伺服時(shí)鐘；主時(shí)鐘設(shè)備定時(shí)發(fā)布Sync報(bào)文，及包含有網(wǎng)絡(luò)最高主時(shí)鐘信息的Announce報(bào)文至從時(shí)鐘設(shè)備；準(zhǔn)主時(shí)鐘設(shè)備定時(shí)發(fā)布Sync報(bào)文，及包含有網(wǎng)絡(luò)最高主時(shí)鐘信息的Announce報(bào)文至從時(shí)鐘設(shè)備；從時(shí)鐘設(shè)備定時(shí)接收到主時(shí)鐘設(shè)備發(fā)布的Announce報(bào)文時(shí)，即按最佳主時(shí)鐘算法將主時(shí)鐘設(shè)備確定為網(wǎng)絡(luò)最佳主時(shí)鐘，并根據(jù)主時(shí)鐘設(shè)備所發(fā)布的Sync報(bào)文調(diào)整本地時(shí)間 fn息；從時(shí)鐘設(shè)備定時(shí)接收到準(zhǔn)主時(shí)鐘設(shè)備發(fā)布的Armoimce報(bào)文，且未能定時(shí)接收到主時(shí)鐘設(shè)備發(fā)布的Announce報(bào)文時(shí)，即按最佳主時(shí)鐘算法將準(zhǔn)主時(shí)鐘設(shè)備確定為網(wǎng)絡(luò)最佳主時(shí)鐘，并根據(jù)準(zhǔn)主時(shí)鐘設(shè)備所發(fā)布的Sync報(bào)文調(diào)整本地時(shí)間信息；其特征在于主時(shí)鐘設(shè)備和準(zhǔn)主時(shí)鐘設(shè)備定時(shí)互發(fā)包含有自身頻率信息的報(bào)文給對(duì)方，并根據(jù)對(duì)方所發(fā)布的報(bào)文中的頻率信息計(jì)算出自身頻率與對(duì)方頻率之間的頻率差值， 或定時(shí)互發(fā)Sync報(bào)文給對(duì)方，并根據(jù)對(duì)方發(fā)布的Sync報(bào)文計(jì)算出對(duì)方的頻率信息，再進(jìn)一步計(jì)算出自身頻率與對(duì)方頻率之間的頻率差值；主時(shí)鐘設(shè)備通過(guò)Sync報(bào)文或Announce報(bào)文將主時(shí)鐘設(shè)備與準(zhǔn)主時(shí)鐘設(shè)備之間的頻率差值信息傳遞給從時(shí)鐘；準(zhǔn)主時(shí)鐘設(shè)備通過(guò)Sync報(bào)文或Announce報(bào)文將主時(shí)鐘設(shè)備與準(zhǔn)主時(shí)鐘設(shè)備之間的頻率差值信息傳遞給從時(shí)鐘；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)最佳主時(shí)鐘發(fā)生變化時(shí)，從時(shí)鐘設(shè)備根據(jù)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)最佳主時(shí)鐘所發(fā)布的報(bào)文中所包含的當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)最佳主時(shí)鐘與前一網(wǎng)絡(luò)最佳主時(shí)鐘之間的頻率差值，調(diào)整自身伺服時(shí)鐘的時(shí)鐘頻率。
全文摘要
一種基于主時(shí)鐘頻率差值的從時(shí)鐘調(diào)整方法，涉及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)領(lǐng)域，所解決的是縮小主時(shí)鐘切換過(guò)程中的暫態(tài)對(duì)時(shí)精度誤差的技術(shù)問(wèn)題。該方法包括主時(shí)鐘設(shè)備、準(zhǔn)主時(shí)鐘設(shè)備和從時(shí)鐘設(shè)備，所述從時(shí)鐘設(shè)備設(shè)有伺服時(shí)鐘；其特征在于主時(shí)鐘設(shè)備發(fā)送給從時(shí)鐘設(shè)備的報(bào)文及準(zhǔn)主時(shí)鐘設(shè)備發(fā)送給從時(shí)鐘設(shè)備的報(bào)文中包含有主時(shí)鐘設(shè)備與準(zhǔn)主時(shí)鐘設(shè)備之間的頻率差值；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)最佳主時(shí)鐘發(fā)生變化時(shí)，從時(shí)鐘設(shè)備根據(jù)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)最佳主時(shí)鐘所發(fā)布的報(bào)文中所包含的頻率差值信息調(diào)整自身伺服時(shí)鐘的時(shí)鐘頻率，來(lái)彌補(bǔ)因網(wǎng)絡(luò)最佳主時(shí)鐘切換而產(chǎn)生的時(shí)鐘頻率漂移。本發(fā)明提供的方法，系統(tǒng)成本低，且能盡量保持從時(shí)鐘原控制結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)H04L7/00GK102347814SQ20111030575
公開日2012年2月8日 申請(qǐng)日期2011年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月11日
發(fā)明者楊帆, 米陽(yáng), 趙海生, 高彥杰 申請(qǐng)人:上海電力學(xué)院, 華東電力試驗(yàn)研究院有限公司