本發(fā)明涉及fc-ae-1553網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種fc-ae-1553網(wǎng)絡(luò)中的時(shí)鐘同步方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)對(duì)于同步的需求主要包括頻率同步和時(shí)間同步兩類(lèi)需求。頻率同步，又稱(chēng)之為時(shí)鐘同步，是指信號(hào)之間的頻率或相位上保持某種嚴(yán)格的特定關(guān)系，其相對(duì)應(yīng)的有效瞬間以同一平均速率出現(xiàn)，以維持通信網(wǎng)絡(luò)中所有的設(shè)備以相同的速率運(yùn)行。時(shí)鐘同步(頻率同步)后，兩個(gè)時(shí)鐘的相位/時(shí)間仍是不相同的。時(shí)間同步又稱(chēng)為相位同步，經(jīng)過(guò)時(shí)間同步的兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，其頻率相同，且時(shí)間/相位也相同。

光纖通道技術(shù)憑借高帶寬、低延遲、高可靠的特點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)外航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。fc-ae發(fā)布了fc-ae-1553、fc-ae-asm、fc-ae-rdma等5種面向航空電子的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，其中fc-ae-1553與fc-ae-asm協(xié)議在國(guó)內(nèi)外均有大量應(yīng)用。目前，fc-ae在fc-fs協(xié)議規(guī)范發(fā)布的時(shí)間同步方式有兩種，一種是單向的、依托于fc底層原語(yǔ)的時(shí)間同步機(jī)制；另外一種是依據(jù)逐級(jí)逐層同步的els幀方式。fc-ae在這兩種時(shí)間同步機(jī)制中均假定傳輸延時(shí)不重要，相鄰網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的同步精度在微秒級(jí)別，且隨著網(wǎng)絡(luò)層級(jí)的增加，同步精度會(huì)進(jìn)一步惡化。上述時(shí)間同步方式不能滿足要求fc網(wǎng)絡(luò)中具備高精度時(shí)間的應(yīng)用需求，目前亟待解決的fc網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步應(yīng)用需求在亞微秒級(jí)，甚至100ns以內(nèi)。

在傳統(tǒng)電信網(wǎng)領(lǐng)域，gsm/wcdma/wimaxfdd等制式中，由于上下行通路依據(jù)不同頻帶進(jìn)行區(qū)分，因此僅要求能夠達(dá)到相應(yīng)的頻率同步指標(biāo)即可，不要求時(shí)間同步，通常時(shí)間同步精度在100ms級(jí)別，省級(jí)骨干網(wǎng)絡(luò)延時(shí)也達(dá)到了50ms。td-scdma/cdma2000/wimaxtdd/td-lte等制式依賴網(wǎng)絡(luò)中的時(shí)間片劃分進(jìn)行上下行通信，要求具備頻率同步和微秒級(jí)別的時(shí)間同步，電信網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)基站進(jìn)行時(shí)間同步的方式依賴于gps模塊解決。但是，gps模塊安裝困難，安裝成本和維護(hù)成本高，饋線鋪設(shè)困難，特別是針對(duì)室內(nèi)的fc網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都加載一個(gè)gps模塊，且同步精度僅有us級(jí)別，這是fc網(wǎng)絡(luò)從成本上和精度上都無(wú)法接受的時(shí)間同步方案。

在以太網(wǎng)領(lǐng)域，現(xiàn)行的互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議主要采用ntp(networktimeprotocol)和其簡(jiǎn)化版簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議sntp(simplenetworktimeprotocol)。ntp由美國(guó)德拉瓦大學(xué)的davidlmills教授于1985年提出，網(wǎng)絡(luò)中需要設(shè)置一個(gè)或多個(gè)ntp服務(wù)器來(lái)處理網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步，由于ntp依賴應(yīng)用層軟件進(jìn)行時(shí)間同步，故時(shí)間同步精度在大約為1～50ms。ieee1588協(xié)議是專(zhuān)門(mén)針對(duì)網(wǎng)絡(luò)測(cè)控系統(tǒng)等工業(yè)以太網(wǎng)提出的精確時(shí)鐘同步協(xié)議，它非常適合變電站內(nèi)工業(yè)以太網(wǎng)的應(yīng)用要求，加以硬件輔助就能達(dá)到μs級(jí)的同步精度，1588協(xié)議的核心思想是網(wǎng)絡(luò)中最精確的時(shí)鐘(主時(shí)鐘)以基于包交換的方式同步所有其它時(shí)鐘(從時(shí)鐘)，1588協(xié)議避免了ntp協(xié)議的缺點(diǎn)，在物理層打時(shí)間戳，避免了報(bào)文發(fā)送和處理的不確定性。

fc-ae-1553作為一種命令響應(yīng)式的時(shí)間觸發(fā)協(xié)議，以其高速、高可靠、支持實(shí)時(shí)確定性傳輸行為，可構(gòu)建確定性網(wǎng)絡(luò)，適用于航空航天指令控制、數(shù)據(jù)管理、載荷設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸?shù)?，?yīng)用越來(lái)越廣泛，對(duì)時(shí)間同步的需求也越來(lái)越高。fc-ae-1553網(wǎng)絡(luò)與電信網(wǎng)絡(luò)/以太網(wǎng)絡(luò)的組成大相徑庭，在fc網(wǎng)絡(luò)中使用一種高精度的時(shí)間同步協(xié)議，且同時(shí)不影響fc網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸，為本發(fā)明的關(guān)鍵部分。

現(xiàn)有技術(shù)中，由fc-ae發(fā)布的fc-fs協(xié)議中推薦了兩種時(shí)間同步方式。

第一種為原語(yǔ)(primitive)層的時(shí)間同步，由于原語(yǔ)僅限于fc網(wǎng)絡(luò)相鄰兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間傳輸，故原語(yǔ)時(shí)間同步方式不能穿越fc交換機(jī)，只能逐級(jí)逐層進(jìn)行時(shí)間同步。

原語(yǔ)同步方式不對(duì)client端的頻率進(jìn)行校正，時(shí)間同步誤差隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模增大而變大，同時(shí)受網(wǎng)絡(luò)中時(shí)間同步路徑上各個(gè)節(jié)點(diǎn)工作時(shí)鐘的頻差影響很大；在受控的fc-ae-1553網(wǎng)絡(luò)中，底層執(zhí)行嚴(yán)格的時(shí)間同步周期也是無(wú)法容忍的。

第二種為els幀同步方式，客戶端的應(yīng)用層發(fā)送時(shí)間同步的請(qǐng)求幀(csrels)，時(shí)鐘同步服務(wù)器接收后發(fā)送時(shí)間更新幀(csuels)，時(shí)間同步可選擇在物理層打時(shí)間戳，經(jīng)fc網(wǎng)絡(luò)層層轉(zhuǎn)發(fā)到客戶端。相較于原語(yǔ)同步方式，els幀同步方式的時(shí)間同步請(qǐng)求由客戶端發(fā)起。

客戶端可依據(jù)連續(xù)接收到的csuels幀進(jìn)行本地頻率同步和時(shí)間同步。該方法在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模增加時(shí)，會(huì)加重時(shí)間同步服務(wù)器端的網(wǎng)絡(luò)壓力。els同步方式忽略了網(wǎng)絡(luò)的傳輸延時(shí)及各個(gè)節(jié)點(diǎn)的處理時(shí)延，在fcfabric中采用逐級(jí)逐層的同步方式，同步誤差會(huì)積累，fc網(wǎng)絡(luò)達(dá)到的同步精度仍然在ms級(jí)別。

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中時(shí)間同步的不足，本發(fā)明提供一種fc-ae-1553網(wǎng)絡(luò)的時(shí)鐘同步方法，解決時(shí)間同步精度低，需要鋪設(shè)專(zhuān)門(mén)硬件設(shè)備，導(dǎo)致投入成本高的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于上述的分析，本發(fā)明旨在提供一種fc-ae-1553網(wǎng)絡(luò)中的時(shí)鐘同步方法，用以解決現(xiàn)有時(shí)間同步精度低，需要硬件設(shè)備導(dǎo)致成本高的問(wèn)題。

本發(fā)明的目的主要是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

提供了一種fc-ae-1553網(wǎng)絡(luò)中的時(shí)鐘同步方法，包括以下步驟：

步驟s1.fc-ae-1553網(wǎng)絡(luò)的主時(shí)鐘接收時(shí)間信息，根據(jù)時(shí)間信息完成主時(shí)鐘的時(shí)鐘同步，經(jīng)過(guò)時(shí)鐘同步的主時(shí)鐘記為bmc；

步驟s2.fc-ae-1553網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的其他節(jié)點(diǎn)根據(jù)bmc、基于時(shí)間同步幀進(jìn)行時(shí)鐘同步。

其中，主時(shí)鐘接收的時(shí)間信息來(lái)源于gps接收模塊輸出的gps信號(hào)。

上述步驟s1和s2中的時(shí)鐘同步包括頻率同步和時(shí)間同步；頻率同步實(shí)現(xiàn)對(duì)自身頻偏的估計(jì)和矯正；時(shí)間同步實(shí)現(xiàn)延時(shí)時(shí)間的補(bǔ)償。

所述fc-ae-1553網(wǎng)絡(luò)包括主時(shí)鐘、邊界時(shí)鐘、透明時(shí)鐘、普通時(shí)鐘這4種網(wǎng)絡(luò)模型，其中，網(wǎng)絡(luò)控制器/網(wǎng)絡(luò)終端對(duì)應(yīng)主時(shí)鐘或普通時(shí)鐘，網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)對(duì)應(yīng)透明時(shí)鐘或邊界時(shí)鐘；

主時(shí)鐘是nc或者nt，通過(guò)接收時(shí)間信息，對(duì)自身進(jìn)行時(shí)鐘同步；

邊界時(shí)鐘是fc-ae-1553網(wǎng)絡(luò)中的一種交換機(jī)，交換機(jī)的一端口作為從端口，接收主時(shí)鐘發(fā)送的時(shí)間信息，完成對(duì)交換機(jī)自身的時(shí)鐘同步，邊界時(shí)鐘交換機(jī)的其他端口作為主端口對(duì)相連接的設(shè)備進(jìn)行時(shí)鐘同步；

透明時(shí)鐘是fc-ae-1553網(wǎng)絡(luò)中的一種交換機(jī)，交換機(jī)的一端口接受到時(shí)間同步幀后，通過(guò)另一端口轉(zhuǎn)發(fā)，并將時(shí)間同步幀在交換機(jī)內(nèi)的停留時(shí)間計(jì)算出來(lái)，填充在該時(shí)間同步幀中；

普通時(shí)鐘是fc-ae-1553網(wǎng)絡(luò)中的從時(shí)鐘節(jié)點(diǎn)，普通時(shí)鐘通過(guò)接收和發(fā)送時(shí)間同步幀，對(duì)自身進(jìn)行時(shí)鐘同步，并輸出時(shí)間信息。

fc-ae-1553網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行時(shí)鐘同步是基于時(shí)間同步幀進(jìn)行的，所述時(shí)間同步幀包括以下格式：

在fc-fs幀的通用幀頭的最前端，設(shè)置標(biāo)識(shí)，用于標(biāo)識(shí)該幀為時(shí)間同步幀；

fc-fs幀中數(shù)據(jù)域包括有效時(shí)間標(biāo)簽標(biāo)識(shí)、tc個(gè)數(shù)、時(shí)間標(biāo)簽和tc時(shí)間；

有效時(shí)間標(biāo)簽標(biāo)識(shí)中包含當(dāng)前發(fā)送時(shí)間幀的主時(shí)鐘的層級(jí)、當(dāng)前時(shí)鐘是否已經(jīng)同步上、所含時(shí)間標(biāo)簽的個(gè)數(shù)；

tc個(gè)數(shù)中記錄當(dāng)前幀共經(jīng)過(guò)了幾個(gè)透明時(shí)鐘；

時(shí)間標(biāo)簽中記錄時(shí)間同步幀的發(fā)送和到達(dá)的時(shí)間；

tc時(shí)間中記錄時(shí)間同步幀在透明時(shí)鐘內(nèi)停留的時(shí)間。

針對(duì)上述時(shí)間同步幀，采用優(yōu)先發(fā)送的處理方式。

可選的，在步驟s2中，fc-ae-1553網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部其他節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘同步采用逐級(jí)同步方式，所述逐級(jí)同步方式為：將bmc作為主時(shí)鐘，bmc的相鄰節(jié)點(diǎn)作為從時(shí)鐘，由主時(shí)鐘對(duì)從時(shí)鐘進(jìn)行時(shí)鐘同步；經(jīng)過(guò)同步的從時(shí)鐘進(jìn)一步作為主時(shí)鐘，將相鄰節(jié)點(diǎn)作為從時(shí)鐘，由主時(shí)鐘對(duì)從時(shí)鐘進(jìn)行時(shí)鐘同步，以此方式進(jìn)行逐級(jí)同步，直至fc-ae-1553網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)均完成時(shí)鐘同步。

采用逐級(jí)同步方式的時(shí)鐘同步包括以下通信過(guò)程：

由主時(shí)鐘先發(fā)送sync幀給從時(shí)鐘，sync幀中包括該幀離開(kāi)主時(shí)鐘時(shí)的時(shí)間t1；

從時(shí)鐘接收到sync幀后，記錄t1和sync幀到達(dá)的時(shí)間t2，并立即發(fā)送delay_req幀給主時(shí)鐘，從時(shí)鐘記錄delay_req幀離開(kāi)時(shí)間t3；

主時(shí)鐘收到delay_req幀后，記錄delay_req幀到達(dá)時(shí)間t4，并通過(guò)發(fā)送delay_resp幀把t4發(fā)送給從時(shí)鐘，由從時(shí)鐘記錄t4；

其中，sync幀、delay_req幀、delay_resp幀為時(shí)間同步幀。

在所述逐級(jí)同步方式下，從時(shí)鐘的頻率同步是通過(guò)對(duì)相鄰兩次發(fā)送sync幀間隔進(jìn)行計(jì)時(shí)，并通過(guò)本地計(jì)時(shí)時(shí)間差與兩個(gè)sync幀中包含的兩個(gè)t1時(shí)間差進(jìn)行本地頻偏估計(jì)，將多個(gè)頻偏估計(jì)進(jìn)行卡爾曼濾波或平滑濾波，得到偏移估計(jì)量，并糾正頻率偏移。

在所述逐級(jí)同步方式下，從時(shí)鐘的時(shí)間同步是：在從時(shí)鐘端設(shè)置時(shí)間同步的閾值；

當(dāng)主時(shí)鐘對(duì)從時(shí)鐘的時(shí)間差大于等于閾值，則從時(shí)鐘直接補(bǔ)償offset值；

當(dāng)主時(shí)鐘對(duì)從時(shí)鐘的時(shí)間差低于閾值時(shí)，將offset/t作為頻率步進(jìn)量在一個(gè)周期t的時(shí)間內(nèi)疊加在原來(lái)的頻率計(jì)數(shù)上；

其中，offset＝((t4-t3)-(t2-t1))/2，t是主從時(shí)鐘的同步周期。

可選的，步驟s2中，fc-ae-1553網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部其他節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘同步采用邊界時(shí)鐘/透明時(shí)鐘交換機(jī)同步方式，這種方式下fc-ae-1553網(wǎng)絡(luò)內(nèi)除bmc以外的網(wǎng)絡(luò)控制器/網(wǎng)絡(luò)終端為普通時(shí)鐘，網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)作為透明時(shí)鐘和邊界時(shí)鐘；

將bmc作為主時(shí)鐘、與bmc相鄰的交換機(jī)作為從時(shí)鐘、需要穿越交換機(jī)進(jìn)行連接的交換機(jī)也作為從時(shí)鐘；

由主時(shí)鐘對(duì)從時(shí)鐘進(jìn)行時(shí)鐘同步，經(jīng)過(guò)同步的從時(shí)鐘進(jìn)一步作為主時(shí)鐘，對(duì)連接的網(wǎng)絡(luò)終端進(jìn)行時(shí)鐘同步；

其中，在主時(shí)鐘對(duì)從時(shí)鐘進(jìn)行時(shí)鐘同步的過(guò)程中，被穿越的交換機(jī)作為透明時(shí)鐘，作為從時(shí)鐘的交換機(jī)為邊界時(shí)鐘。

可選的，在步驟s2中，fc-ae-1553網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部其他節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘同步采用透明時(shí)鐘交換機(jī)方式。這種方式下fc-ae-1553網(wǎng)絡(luò)內(nèi)除bmc以外的網(wǎng)絡(luò)控制器/網(wǎng)絡(luò)終端為普通時(shí)鐘，網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)均為透明時(shí)鐘；將bmc作為主時(shí)鐘、其余網(wǎng)絡(luò)控制器/網(wǎng)絡(luò)終端作為從時(shí)鐘，主時(shí)鐘的時(shí)間同步幀經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)，發(fā)送到從時(shí)鐘，實(shí)現(xiàn)主時(shí)鐘對(duì)從時(shí)鐘的時(shí)鐘同步。

在所述邊界時(shí)鐘/透明時(shí)鐘交換機(jī)同步方式和所述透明時(shí)鐘交換機(jī)方式下的通信過(guò)程為：

由主時(shí)鐘先發(fā)送sync幀給從時(shí)鐘，sync幀中包括sync幀離開(kāi)主時(shí)鐘時(shí)的時(shí)間t1；

從時(shí)鐘接收到sync幀后，記錄t1和sync幀到達(dá)的時(shí)間t2，并立即發(fā)送delay_req幀給主時(shí)鐘，從時(shí)鐘記錄delay_req幀離開(kāi)時(shí)間t3；

主時(shí)鐘收到delay_req幀后，記錄delay_req幀到達(dá)時(shí)間t4，并通過(guò)發(fā)送delay_resp幀把t4發(fā)送給從時(shí)鐘，由從時(shí)鐘記錄t4；

其中，sync幀、delay_req幀、delay_resp幀為時(shí)間同步幀；

當(dāng)交換機(jī)作為透明時(shí)鐘時(shí)，時(shí)間同步幀在透明時(shí)鐘內(nèi)部的停留時(shí)間記錄在時(shí)間同步幀中，由透明時(shí)鐘所增加的時(shí)間記為△tc。

在所述邊界時(shí)鐘/透明時(shí)鐘交換機(jī)同步方式和所述透明時(shí)鐘交換機(jī)方式下，

不包含透明時(shí)鐘的頻率同步是：通過(guò)對(duì)相鄰兩次發(fā)送sync幀間隔進(jìn)行計(jì)時(shí)，并通過(guò)本地計(jì)時(shí)時(shí)間差與兩個(gè)sync幀中包含的兩個(gè)t1時(shí)間差進(jìn)行本地頻偏估計(jì)，將多個(gè)頻偏估計(jì)進(jìn)行卡爾曼濾波或平滑濾波，得到偏移估計(jì)量，并糾正頻率偏移；

包含透明時(shí)鐘的頻率同步是：通過(guò)對(duì)相鄰兩次發(fā)送sync幀間隔進(jìn)行計(jì)時(shí)，并通過(guò)本地計(jì)時(shí)時(shí)間差與兩個(gè)sync幀中包含的兩個(gè)t1時(shí)間差進(jìn)行本地頻偏估計(jì)，其中，本地時(shí)間差中去掉發(fā)送過(guò)程中的△tc；再將多個(gè)頻偏估計(jì)進(jìn)行卡爾曼濾波或平滑濾波，得到偏移估計(jì)量，并糾正頻率偏移。

在所述邊界時(shí)鐘/透明時(shí)鐘交換機(jī)同步方式和所述透明時(shí)鐘交換機(jī)方式下，時(shí)間同步是：在從時(shí)鐘端設(shè)置時(shí)間同步的閾值；當(dāng)主時(shí)鐘對(duì)從時(shí)鐘的時(shí)間差大于等于閾值，則從時(shí)鐘直接補(bǔ)償offset值；當(dāng)主時(shí)鐘對(duì)從時(shí)鐘的時(shí)間差低于閾值時(shí)，將offset/t作為頻率步進(jìn)量在一個(gè)周期t的時(shí)間內(nèi)疊加在原來(lái)的頻率計(jì)數(shù)上。

其中，在不含透明時(shí)鐘的時(shí)間同步中offset＝((t4-t3)-(t2-t1))/2；

含透明時(shí)鐘的時(shí)間同步中offset＝((t4-t3-△tc_delay)-(t2-t1-△tc_sync))/2；

其中，發(fā)送sync幀時(shí)，時(shí)間同步幀在透明時(shí)鐘中的增加時(shí)間記為△tc_sync；

發(fā)送delay_req幀時(shí)，時(shí)間同步幀在透明時(shí)鐘中的增加時(shí)間記為△tc_delay；

t是主從時(shí)鐘的同步周期。

本發(fā)明有益效果如下：

本發(fā)明提供的時(shí)鐘同步方法，能基于高速光纖網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)高精度的時(shí)鐘同步，不需要專(zhuān)門(mén)的硬件，能減少硬件投入，還能獲得較高的時(shí)間同步精度。

本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書(shū)中闡述，并且，部分的從說(shuō)明書(shū)中變得顯而易見(jiàn)，或者通過(guò)實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)在所寫(xiě)的說(shuō)明書(shū)、權(quán)利要求書(shū)、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。

附圖說(shuō)明

附圖僅用于示出具體實(shí)施例的目的，而并不認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制，在整個(gè)附圖中，相同的參考符號(hào)表示相同的部件。

圖1為fc-ae-1553網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步拓?fù)淠Ｐ停?/p>

圖2為fc-ae-1553交換網(wǎng)絡(luò)逐級(jí)同步模型；

圖3.為fc主從時(shí)鐘節(jié)點(diǎn)同步模型；

圖4為fc主從節(jié)點(diǎn)同步過(guò)程示意圖；

圖5為fc物理層發(fā)送/接收時(shí)間戳的示意圖；

圖6為fc物理層發(fā)送/接收時(shí)間同步幀的優(yōu)先發(fā)送的處理方式示意圖；

圖7為fc從時(shí)鐘節(jié)點(diǎn)對(duì)時(shí)間同步的處理方法，在本地時(shí)間偏快情況下的示意圖；

圖8為fc從時(shí)鐘節(jié)點(diǎn)對(duì)時(shí)間同步的處理方法，在本地時(shí)間偏慢情況下的示意圖；

圖9為含邊界時(shí)鐘/透明時(shí)鐘交換機(jī)的時(shí)間同步方式示意圖；

圖10為含透明時(shí)鐘的fc主從端時(shí)間同步方式的示意圖；

圖11為透明時(shí)鐘時(shí)的物理層收發(fā)時(shí)間同步幀方式；

圖12為fc-fs幀的格式的示意圖；

圖13為fc-fs幀中數(shù)據(jù)域中的數(shù)據(jù)格式示意圖；

圖14為數(shù)據(jù)域中時(shí)間標(biāo)簽的格式示意圖；

圖15為基于fc-ae-1553固定周期的時(shí)間同步網(wǎng)絡(luò)調(diào)度策略的示意圖

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖來(lái)具體描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中，附圖構(gòu)成本申請(qǐng)一部分，并與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于闡釋本發(fā)明的原理。

本發(fā)明公開(kāi)了一種fc-ae-1553網(wǎng)絡(luò)中的時(shí)鐘同步方法。fc-ae-1553網(wǎng)絡(luò)中，存在主時(shí)鐘(時(shí)間同步服務(wù)器、masterclock)、邊界時(shí)鐘(bc)、透明時(shí)鐘(tc)和普通時(shí)鐘(oc)這四種網(wǎng)絡(luò)模型。其中，nc/nt(網(wǎng)絡(luò)控制器/網(wǎng)絡(luò)終端)對(duì)應(yīng)主時(shí)鐘或普通時(shí)鐘，網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)對(duì)應(yīng)透明時(shí)鐘或邊界時(shí)鐘。

所述主時(shí)鐘(時(shí)間同步服務(wù)器，masterclock)是指接收gps信號(hào)的終端節(jié)點(diǎn)，通過(guò)接收gps的1pps和tod信號(hào)對(duì)自身頻率和時(shí)間進(jìn)行校正，達(dá)到和gps時(shí)間保持一致，誤差不超過(guò)40ns(4.25g時(shí)，誤差不超過(guò)20ns)。

所述邊界時(shí)鐘(bc)是指fc-ae-1553網(wǎng)絡(luò)中的一種交換機(jī)，該交換機(jī)某個(gè)端口作為從端口，可接收主時(shí)鐘發(fā)送的時(shí)間信息，完成對(duì)交換機(jī)的頻率同步和時(shí)間同步。邊界時(shí)鐘交換機(jī)的其他端口可作為主端口對(duì)相連接的設(shè)備進(jìn)行時(shí)間同步。

所述透明時(shí)鐘(tc)是指fc-ae-1553網(wǎng)絡(luò)中的一種交換機(jī)，交換機(jī)從端口a中接收到時(shí)間同步幀后，按照要求通過(guò)端口b進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，同時(shí)將時(shí)間同步幀在交換機(jī)內(nèi)停留時(shí)間計(jì)算出來(lái)，填充在時(shí)間同步幀內(nèi)。

所述普通時(shí)鐘(oc)時(shí)是指fc-ae-1553網(wǎng)絡(luò)中的從時(shí)鐘節(jié)點(diǎn)，可通過(guò)接收和發(fā)送的時(shí)間同步幀，對(duì)自身進(jìn)行頻率同步和時(shí)間同步，并輸出1pps+tod信號(hào)，供給該nt(網(wǎng)絡(luò)終端)所處設(shè)備使用。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，公開(kāi)了一種具體的fc-ae-1553網(wǎng)絡(luò)中的時(shí)鐘同步方法，以交換式fc-ae-1553網(wǎng)絡(luò)為例，進(jìn)行時(shí)鐘同步方法的說(shuō)明。

交換式fc-ae-1553網(wǎng)絡(luò)中包括多個(gè)fc交換機(jī)，所有網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點(diǎn)均接入交換機(jī)，交換機(jī)之間為互聯(lián)的拓?fù)淠Ｐ汀?/p>

在上述交換式fc-ae-1553網(wǎng)絡(luò)中，一個(gè)nt(networkterminal，fc-ae-1553網(wǎng)絡(luò)終端)僅接受一個(gè)nc(networkcontroller，fc-ae-1553網(wǎng)絡(luò)控制器)的控制。網(wǎng)絡(luò)中可存在多個(gè)nc，每個(gè)nc控制局域內(nèi)的一組nt。主時(shí)鐘可以是nc，也可以是nt。

為了提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性，實(shí)施例中的交換式fc-ae-1553網(wǎng)絡(luò)采用雙網(wǎng)絡(luò)冗余方式，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

根據(jù)圖1所示的fc-ae-1553網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，nc1通過(guò)group1的交換機(jī)g1-sw(主/備)控制nt1-nt10，nc2通過(guò)group2的交換機(jī)g2-sw1/2(主/備)控制nt11-nt30，nc3通過(guò)group3的交換機(jī)g3-sw1/2(主/備)控制nt31-nt50，所有主份的sw組成一個(gè)交換傳輸網(wǎng)絡(luò)，所有備份的sw組成一個(gè)交換傳輸網(wǎng)絡(luò)。將主時(shí)鐘所在nt命名為nt-bmc(bestmasterclock)，假定該nt位于group3網(wǎng)絡(luò)中。nt-bmc接收gps接收機(jī)輸出的1pps和tod信號(hào)和gps進(jìn)行時(shí)間同步。fc-ae-1553網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步后，所有nc、nt均可輸出1pps+tod信號(hào)供所處設(shè)備使用。

基于上述交換式fc-ae-1553網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，本實(shí)施例提供了一種時(shí)鐘同步方法，具體包括以下步驟：

s1.fc-ae-1553網(wǎng)絡(luò)的主時(shí)鐘接收時(shí)間信息，根據(jù)時(shí)間信息完成主時(shí)鐘的時(shí)鐘同步，經(jīng)過(guò)時(shí)鐘同步的主時(shí)鐘記為bmc。

實(shí)施例中的時(shí)間信息來(lái)源于gps接收模塊輸出的gps信號(hào)。

具體地，gps接收模塊(gps接收機(jī))輸出時(shí)間信息轉(zhuǎn)發(fā)到fc-ae-1553網(wǎng)絡(luò)主時(shí)鐘所在的nt或nc。本實(shí)施例將主時(shí)鐘設(shè)為nt，則主時(shí)鐘所在的nt記為nt-bmc(bestmasterclock)，本實(shí)施例中簡(jiǎn)稱(chēng)bmc。所述時(shí)間信息包括1pps(秒脈沖)和tod(timeofdata)信息。其中，1pps為秒脈沖信號(hào)，tod為gps接收模塊通過(guò)rs232串口發(fā)送的$gpzda幀。

主時(shí)鐘接收gps接收模塊輸出的時(shí)間信息，根據(jù)時(shí)間信息完成與gps的時(shí)間同步。同步過(guò)程分為兩步，第一步為頻率同步，第二步為時(shí)間同步。

s11.頻率同步

bmc使用1pps即可完成對(duì)自身頻偏的估計(jì)和矯正工作。具體方案為：檢測(cè)到一次上升沿后將本地計(jì)時(shí)器清零并立即開(kāi)始計(jì)時(shí)，直到下一個(gè)上升沿時(shí)，將本地計(jì)時(shí)t記錄下，并將計(jì)時(shí)器清零并再次立即開(kāi)始計(jì)時(shí)；本地計(jì)時(shí)時(shí)間與1秒相比較，即可獲得本地時(shí)鐘的偏移量。

s12.時(shí)間同步

當(dāng)bmc接收到的1pps秒脈沖能夠穩(wěn)定接收不低于n次，且bmc的頻偏已經(jīng)被校正到可接受的頻偏范圍后(頻率同步穩(wěn)定后)，對(duì)nt-bmc進(jìn)行時(shí)間同步。

依據(jù)bmc接收到的$gpzda幀的時(shí)間格式，將bmc中的時(shí)間信息轉(zhuǎn)換為fc-ae-1553網(wǎng)絡(luò)內(nèi)使用的時(shí)間同步幀(fc-fs幀)信息，并補(bǔ)償其中的延時(shí)時(shí)間，即可完成時(shí)間同步。

步驟s2.fc-ae-1553網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的其他節(jié)點(diǎn)根據(jù)bmc、基于時(shí)間同步幀進(jìn)行時(shí)鐘同步。

具體的，可以基于時(shí)間同步幀(fc-fs幀)進(jìn)行從主時(shí)鐘到交換式fc-ae-1553網(wǎng)絡(luò)內(nèi)其他終端和交換機(jī)的時(shí)間同步。

整個(gè)交換網(wǎng)絡(luò)的同步方式可以采用3種方式：逐級(jí)同步方式、邊界時(shí)鐘/透明時(shí)鐘交換機(jī)同步方式、透明時(shí)鐘交換機(jī)方式。

a.逐級(jí)同步方式，如圖2所示。

逐級(jí)同步方式是將bmc作為主時(shí)鐘，bmc的相鄰節(jié)點(diǎn)作為從時(shí)鐘，由主時(shí)鐘對(duì)從時(shí)鐘進(jìn)行時(shí)鐘同步；經(jīng)過(guò)同步的從時(shí)鐘進(jìn)一步作為主時(shí)鐘，將相鄰節(jié)點(diǎn)作為從時(shí)鐘，由主時(shí)鐘對(duì)從時(shí)鐘進(jìn)行時(shí)鐘同步，以此方式進(jìn)行逐級(jí)同步，直至fc-ae-1553網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)均完成時(shí)鐘同步。

本實(shí)施例中，將接收上級(jí)時(shí)鐘，對(duì)下級(jí)進(jìn)行時(shí)間同步的交換機(jī)作為邊界時(shí)鐘(bc)。邊界時(shí)鐘既可對(duì)所連的節(jié)點(diǎn)nc/nt進(jìn)行時(shí)間同步，也可對(duì)所連接的交換機(jī)進(jìn)行時(shí)間同步。

由于該fc-ae-1553網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較小，所有網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)從bmc開(kāi)始進(jìn)行逐級(jí)的時(shí)鐘同步。fc-ae-1553網(wǎng)絡(luò)中的各節(jié)點(diǎn)均分為主從節(jié)點(diǎn)，時(shí)鐘同步時(shí)均采用主節(jié)點(diǎn)對(duì)從節(jié)點(diǎn)進(jìn)行同步的方式。相鄰節(jié)點(diǎn)間的時(shí)間同步視作主時(shí)鐘對(duì)從時(shí)鐘的同步過(guò)程，簡(jiǎn)化模型為圖3。

具體地，在逐級(jí)同步方式下，進(jìn)一步設(shè)計(jì)了相鄰fc(光纖通道)主從節(jié)點(diǎn)間時(shí)間同步過(guò)程、物理層發(fā)送/接收時(shí)間戳方式、逐級(jí)同步方式下fc從時(shí)鐘節(jié)點(diǎn)的頻率同步方式、逐級(jí)同步方式下fc從時(shí)鐘節(jié)點(diǎn)的時(shí)間同步方式。

1.相鄰fc(光纖通道)主從節(jié)點(diǎn)間時(shí)間同步中的通信過(guò)程如圖4。

fc主從節(jié)點(diǎn)時(shí)間同步過(guò)程中，由主時(shí)鐘先發(fā)送sync幀給從時(shí)鐘，從時(shí)鐘端收到后立即發(fā)送delay_req幀給主時(shí)鐘，主時(shí)鐘收到delay_req幀后再發(fā)送delay_resp幀給從時(shí)鐘端。由于發(fā)送端是在物理層發(fā)送時(shí)打上時(shí)間戳，接收端在從物理層提取幀后立即標(biāo)記取得幀的時(shí)間，故不需要ieee1588中定義的follow幀。

本方案中的主從端的時(shí)間同步詳細(xì)過(guò)程如下，其中master端代表主節(jié)點(diǎn)，slave端代表從節(jié)點(diǎn)：

(1)master端發(fā)sync報(bào)文給slave，slave接收后記錄該報(bào)文到達(dá)時(shí)間t2，sync報(bào)文中同時(shí)包括其離開(kāi)master時(shí)的時(shí)間t1；

(2)slave端發(fā)delay_req報(bào)文給master，slave記錄delay_req報(bào)文的離開(kāi)時(shí)間t3，master端記錄其到達(dá)時(shí)間t4；

(3)master通過(guò)delay_resp報(bào)文把t4發(fā)給slave，此時(shí)slave端知道delay_req報(bào)文的發(fā)送時(shí)間t3和接收時(shí)間t4，及sync報(bào)文的發(fā)送時(shí)間t1與接收時(shí)間t2。

2.物理層發(fā)送/接收時(shí)間戳方式

主節(jié)點(diǎn)作為發(fā)送端，在發(fā)送sync幀、delay_req幀、delay_resp幀等時(shí)間同步幀時(shí)，具體是在物理層發(fā)送時(shí)打上時(shí)間戳。在物理層發(fā)送/接收時(shí)間戳方式如圖5所示。以nt-bmc的物理層發(fā)送/接收時(shí)間同步幀為例，本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)計(jì)了在物理層實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步幀的優(yōu)先發(fā)送的處理方式，如圖6所示。

在發(fā)送端添加mux模塊，mux模塊統(tǒng)一接收時(shí)間同步幀和其他的fc幀，在mux中設(shè)定優(yōu)先級(jí)，設(shè)時(shí)間同步幀優(yōu)先級(jí)最高。當(dāng)有時(shí)間同步幀和其他fc幀同時(shí)到達(dá)時(shí)，優(yōu)先發(fā)送時(shí)間同步幀；當(dāng)僅有其中一種幀時(shí)，按照先到先發(fā)的順序發(fā)送；當(dāng)其他fc幀發(fā)送過(guò)程中，mux接收到時(shí)間同步幀時(shí)，可打斷當(dāng)前發(fā)送序列，優(yōu)先發(fā)送時(shí)間同步幀。組幀發(fā)送模塊在能夠發(fā)送時(shí)間同步幀時(shí)，隨著時(shí)間同步幀的發(fā)送，到發(fā)送幀中的本地時(shí)間的時(shí)刻，才從本地時(shí)間計(jì)數(shù)模塊中獲取時(shí)間值，立即發(fā)送。保證了fc時(shí)間同步幀的時(shí)間值為本地最新值。

接收端為相反的過(guò)程，demux模塊接收到fc幀后，首先對(duì)幀頭中最靠前的幀標(biāo)識(shí)進(jìn)行判斷，優(yōu)先識(shí)別出時(shí)間同步幀后，立即轉(zhuǎn)發(fā)給收幀解析模塊，對(duì)于其他fc幀，轉(zhuǎn)發(fā)給其他模塊處理。解析模塊對(duì)接收到的時(shí)間進(jìn)行立刻標(biāo)定，并從本地時(shí)間計(jì)數(shù)模塊中獲取時(shí)間值，記錄當(dāng)前接收幀的時(shí)間值。

通過(guò)分別在發(fā)送端和接收端設(shè)計(jì)mux和demux模塊，實(shí)現(xiàn)了在fc協(xié)議中對(duì)時(shí)間同步幀的優(yōu)先發(fā)送和優(yōu)先接收處理，保證了時(shí)間同步幀的時(shí)間值處理的高精度。最大程度保證了鏈路的對(duì)稱(chēng)性。

3.逐級(jí)同步方式下fc從時(shí)鐘節(jié)點(diǎn)的頻率同步方式

fc相鄰主從節(jié)點(diǎn)同步過(guò)程周期性進(jìn)行，主端的同步周期為t±△t(△t為當(dāng)前fc幀正在發(fā)送時(shí)，不能打斷，僅當(dāng)當(dāng)前幀發(fā)送結(jié)束后立即發(fā)送時(shí)間同步幀，在fc的4g網(wǎng)絡(luò)中，△t最大值約為5us，遠(yuǎn)小于同步周期t)，由于sync幀周期性發(fā)送，slave端可依據(jù)sync幀完成對(duì)本節(jié)點(diǎn)的頻率同步。

頻率同步過(guò)程也即對(duì)本地時(shí)間計(jì)數(shù)模塊的頻率矯正過(guò)程，頻率補(bǔ)償主要用于確定slave端的自身晶振頻率偏移量并進(jìn)行糾正，方案為通過(guò)對(duì)相鄰兩次發(fā)送sync幀間隔進(jìn)行計(jì)時(shí)，并通過(guò)本地計(jì)時(shí)時(shí)間差與兩個(gè)sync中包含的兩個(gè)t1時(shí)間差進(jìn)行本地頻偏估計(jì)，將多個(gè)頻偏估計(jì)進(jìn)行卡爾曼濾波或平滑濾波，得到較為正確的偏移估計(jì)量，并糾正該頻率偏移。

4.逐級(jí)同步下fc從時(shí)鐘節(jié)點(diǎn)的時(shí)間同步方式

由于fc網(wǎng)絡(luò)的相鄰節(jié)點(diǎn)間的光纖長(zhǎng)度相同，且由于我們?cè)谖锢韺舆M(jìn)行時(shí)間幀的發(fā)送和接收方式，兩端的時(shí)間幀處理延時(shí)頁(yè)相同，故發(fā)送端和接收端的路徑延時(shí)和處理延時(shí)delay相同，假定主端對(duì)從端的時(shí)間差為offset，則從端對(duì)主端的時(shí)間差為-offset，則有：

t2-t1＝delay–offset

t4-t3＝delay+offset

可得：

offset＝((t4-t3)-(t2-t1))/2

delay＝((t4-t3)+(t2-t1))/2

在本方案中，在從節(jié)點(diǎn)端設(shè)置時(shí)間同步的閾值，當(dāng)時(shí)間差超過(guò)該閾值后從端直接補(bǔ)償offset值，低于該閾值時(shí)，將offset/t作為頻率步進(jìn)量在一個(gè)周期t的時(shí)間內(nèi)疊加在原來(lái)的頻率計(jì)數(shù)上，則不會(huì)造成從端時(shí)間向后的回調(diào)。其中，t是主從時(shí)鐘的同步周期。

采用上述時(shí)間同步方式是一種優(yōu)化處理方法，優(yōu)化處理效果如圖7、圖8所示。在保證時(shí)間同步的精度下，同時(shí)保證時(shí)間同步過(guò)程在一個(gè)周期內(nèi)的平滑過(guò)渡，不會(huì)造成時(shí)間的突然后撤或提前，影響用戶對(duì)關(guān)鍵時(shí)間的使用。

b.邊界時(shí)鐘/透明時(shí)鐘交換機(jī)同步方式，如圖9所示。

邊界時(shí)鐘/透明時(shí)鐘交換機(jī)同步方式是指網(wǎng)絡(luò)中的交換機(jī)既有邊界時(shí)鐘功能，也具備透明時(shí)鐘功能，fc-ae-1553網(wǎng)絡(luò)內(nèi)除bmc以外的網(wǎng)絡(luò)終端為普通時(shí)鐘。

將bmc作為主時(shí)鐘、與bmc相鄰的交換機(jī)作為從時(shí)鐘、需要穿越交換機(jī)進(jìn)行連接的交換機(jī)也作為從時(shí)鐘；

由主時(shí)鐘對(duì)從時(shí)鐘進(jìn)行時(shí)鐘同步，經(jīng)過(guò)同步的從時(shí)鐘進(jìn)一步作為主時(shí)鐘，對(duì)連接的網(wǎng)絡(luò)終端進(jìn)行時(shí)鐘同步；

其中，在主時(shí)鐘對(duì)從時(shí)鐘進(jìn)行時(shí)鐘同步的過(guò)程中，被穿越的交換機(jī)作為透明時(shí)鐘，作為從時(shí)鐘的交換機(jī)為邊界時(shí)鐘。

具體地：上級(jí)時(shí)鐘可以跨級(jí)對(duì)下級(jí)時(shí)鐘進(jìn)行時(shí)鐘同步，nt-bmc可以直接與非直接聯(lián)系的交換機(jī)進(jìn)行時(shí)鐘同步；跨級(jí)聯(lián)的交換機(jī)之間，也可以進(jìn)行時(shí)鐘同步。時(shí)鐘同步的同步方式包括但不局限于圖9的方式。

在穿越交換機(jī)進(jìn)行同步時(shí)，被穿越的交換機(jī)均作為透明時(shí)鐘(tc)。圖1中，g2-sw2也可以向g3-sw1進(jìn)行時(shí)間同步，具體將某個(gè)交換機(jī)的某種端口作為透明時(shí)鐘(tc)還是邊界時(shí)鐘(bc)，取決于所連接的nt/nc所需要的同步精度。tc能夠提高系統(tǒng)的時(shí)間同步精度。

1.主從時(shí)鐘之間的通信過(guò)程為：

由主時(shí)鐘先發(fā)送sync幀給從時(shí)鐘，sync幀中包括該幀離開(kāi)主時(shí)鐘時(shí)的時(shí)間t1；

從時(shí)鐘接收到sync幀后，記錄t1和該幀到達(dá)的時(shí)間t2，并立即發(fā)送delay_req幀給主時(shí)鐘，從時(shí)鐘記錄delay_req幀離開(kāi)時(shí)間t3；

主時(shí)鐘收到delay_req幀后，記錄delay_req幀到達(dá)時(shí)間t4，并通過(guò)發(fā)送delay_resp幀把t4發(fā)送給從時(shí)鐘，由從時(shí)鐘記錄t4；

上述sync幀、delay_req幀、delay_resp幀為時(shí)間同步幀；

其中，當(dāng)交換機(jī)作為透明時(shí)鐘時(shí)，透明時(shí)鐘記錄下時(shí)間同步幀在其內(nèi)部的停留時(shí)間，并在時(shí)間同步幀中記錄。具體采用在時(shí)間同步幀上打上時(shí)間戳的方式。

主從時(shí)鐘間的同步過(guò)程多了tc所加載的時(shí)間戳，則主從時(shí)鐘間的頻率同步和時(shí)間同步方式仍為圖4中sync幀，delay_req幀，delay_resp幀的傳輸過(guò)程，將過(guò)程中所有的tc簡(jiǎn)化為云，tc所增加的時(shí)間戳記為△tc，則時(shí)間同步示意圖為圖10。

2.邊界時(shí)鐘/透明時(shí)鐘交換機(jī)同步方式下的物理層發(fā)送/接收時(shí)間戳方式

主從節(jié)點(diǎn)端的物理層發(fā)送/接收時(shí)間戳方式與逐級(jí)同步方式下的方式相同。在透明時(shí)鐘下，發(fā)送/接收時(shí)間戳仍在物理層進(jìn)行，其方式可進(jìn)行簡(jiǎn)化。具體地，本地時(shí)間計(jì)時(shí)在收到同步幀后開(kāi)始計(jì)數(shù)，將該時(shí)間幀發(fā)送后清零。發(fā)送前從本地時(shí)間計(jì)時(shí)中獲取在本透明時(shí)鐘中的停留時(shí)間，如圖11所示。

優(yōu)選的，本發(fā)明的透明時(shí)鐘支持多個(gè)時(shí)間同步幀進(jìn)入該透明時(shí)鐘。

3.邊界時(shí)鐘/透明時(shí)鐘交換機(jī)同步方式下的fc從節(jié)點(diǎn)的頻率同步方式

具體包括不包含透明時(shí)鐘的頻率同步和包含透明時(shí)鐘的頻率同步。

不包含透明時(shí)鐘的頻率同步是：通過(guò)對(duì)相鄰兩次發(fā)送sync幀間隔進(jìn)行計(jì)時(shí)，并通過(guò)本地計(jì)時(shí)時(shí)間差與兩個(gè)sync幀中包含的兩個(gè)t1時(shí)間差進(jìn)行本地頻偏估計(jì)，將多個(gè)頻偏估計(jì)進(jìn)行卡爾曼濾波或平滑濾波，得到偏移估計(jì)量，并糾正頻率偏移；

包含透明時(shí)鐘的頻率同步是：通過(guò)對(duì)相鄰兩次發(fā)送sync幀間隔進(jìn)行計(jì)時(shí)，并通過(guò)本地計(jì)時(shí)時(shí)間差與兩個(gè)sync中包含的兩個(gè)t1時(shí)間差進(jìn)行本地頻偏估計(jì)，本地時(shí)間差中應(yīng)當(dāng)考慮兩次的△tc，去掉透明時(shí)鐘對(duì)頻偏的影響；再將多個(gè)頻偏估計(jì)進(jìn)行卡爾曼濾波或平滑濾波，得到較為正確的偏移估計(jì)量，并糾正該頻率偏移。

4.邊界時(shí)鐘/透明時(shí)鐘交換機(jī)同步方式下的fc從節(jié)點(diǎn)的時(shí)間同步方式

由于fc網(wǎng)絡(luò)的相鄰節(jié)點(diǎn)間的光纖長(zhǎng)度相同，故發(fā)送端和接收端的路徑延時(shí)delay相同，假定主端對(duì)從端的時(shí)間差為offset，則從端對(duì)主端的時(shí)間差為-offset。發(fā)送sync幀時(shí)，tc共打到幀中的時(shí)間戳為△tc_sync，發(fā)送delay_req幀時(shí)，tc共打到幀中的時(shí)間戳為△tc_delay，t是主從時(shí)鐘的同步周期。

則有：

t2-t1-△tc_sync＝delay–offset

t4-t3-△tc_delay＝delay+offset

可得：

offset＝((t4-t3-△tc_delay)-(t2-t1-△tc_sync))/2

delay＝((t4-t3-△tc_delay)+(t2-t1-△tc_sync))/2

在從端設(shè)置時(shí)間同步的閾值，當(dāng)時(shí)間差大于等于閾值后從端直接補(bǔ)償offset值；當(dāng)時(shí)間差低于閾值時(shí)，將offset/t作為頻率步進(jìn)量在一個(gè)周期t的時(shí)間內(nèi)疊加在原來(lái)的頻率計(jì)數(shù)上，則不會(huì)造成從端時(shí)間向后的回調(diào)?？杀ＷC時(shí)間同步過(guò)程在一個(gè)周期內(nèi)的平滑過(guò)渡，不會(huì)造成時(shí)間的突然后撤或提前，影響用戶的使用。

c.透明時(shí)鐘交換機(jī)同步方式

透明時(shí)鐘交換機(jī)同步方式，是將所有網(wǎng)絡(luò)中的sw(交換機(jī))均作為透明時(shí)鐘，除bmc以外的nc/nt均為普通時(shí)鐘。nt/nc通過(guò)透明時(shí)鐘交換機(jī)與nt-bmc進(jìn)行時(shí)間同步。具體將bmc作為主時(shí)鐘、nt/nc作為從時(shí)鐘，主時(shí)鐘的時(shí)間同步幀經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)，發(fā)送到從時(shí)鐘，實(shí)現(xiàn)主時(shí)鐘對(duì)從時(shí)鐘的時(shí)鐘同步。該方式下的主從時(shí)鐘的同步過(guò)程、頻率同步和時(shí)間同步過(guò)程的均與邊界時(shí)鐘/透明時(shí)鐘交換機(jī)同步方式下的情況相同。

優(yōu)選的，在上述時(shí)間同步方法中，本發(fā)明的時(shí)鐘同步過(guò)程基于時(shí)間同步幀。該時(shí)間同步幀是在通用fc-fs幀(格式如圖12)基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的，時(shí)間同步幀通常符合fc-fs幀的格式。

本發(fā)明設(shè)計(jì)了在時(shí)鐘同步方法中使用的時(shí)間同步幀的格式：

時(shí)間同步幀符合fc-fs幀的基本格式，但是在通用幀頭的最前端設(shè)置標(biāo)識(shí)，用于標(biāo)識(shí)該幀為時(shí)間同步幀。具體是將r_ctl設(shè)置為26和27，以便和其他幀進(jìn)行區(qū)別，供接收端快速識(shí)別出時(shí)間同步幀，減少處理時(shí)延。

fc-fs幀中數(shù)據(jù)域的格式設(shè)計(jì)如圖13。數(shù)據(jù)域包括有效時(shí)間標(biāo)簽標(biāo)識(shí)、tc(透明時(shí)鐘)個(gè)數(shù)、時(shí)間標(biāo)簽和tc時(shí)間，

其中，有效時(shí)間標(biāo)簽標(biāo)識(shí)中包含當(dāng)前發(fā)送時(shí)間幀的主時(shí)鐘的層級(jí)(判斷是否為最佳主時(shí)鐘)、當(dāng)前時(shí)鐘是否已經(jīng)同步上、以及所包含的時(shí)間標(biāo)簽的個(gè)數(shù)等內(nèi)容。

tc個(gè)數(shù)中記錄當(dāng)前幀共經(jīng)過(guò)了幾個(gè)透明時(shí)鐘。

時(shí)間標(biāo)簽中記錄時(shí)間同步幀的發(fā)送和到達(dá)的時(shí)間，具體內(nèi)容如圖14，共包含4次時(shí)間值(t1～t4)。每個(gè)時(shí)間戳長(zhǎng)度為12字節(jié)，時(shí)間戳為全零時(shí)表示公元1970年1月1日0時(shí)0分0秒。

tc時(shí)間中記錄時(shí)間同步幀在透明時(shí)鐘內(nèi)停留的時(shí)間，具體是透明時(shí)鐘所打的時(shí)間戳在tc時(shí)間中。

優(yōu)選的，fc-ae-1553網(wǎng)絡(luò)為命令/響應(yīng)式網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)的所有數(shù)據(jù)傳輸均由nc進(jìn)行調(diào)度。nc周期性發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，在周期內(nèi)對(duì)時(shí)間同步幀預(yù)留相應(yīng)的時(shí)間安排，以避免網(wǎng)絡(luò)擁堵對(duì)時(shí)間同步的影響，可提高時(shí)間同步精度?；趂c-ae-1553固定周期的時(shí)間同步網(wǎng)絡(luò)調(diào)度策略如圖15，在每個(gè)周期內(nèi)執(zhí)行fc-ae-1553網(wǎng)絡(luò)其他業(yè)務(wù)之前，留出t0～t1的時(shí)間同步專(zhuān)用業(yè)務(wù)時(shí)間，用以處理時(shí)間同步幀。

優(yōu)選的，網(wǎng)絡(luò)級(jí)的替代方案為將bmc作為網(wǎng)絡(luò)中的時(shí)間同步服務(wù)器，由各個(gè)nc/nt/sw向其發(fā)送時(shí)間同步請(qǐng)求的方式。

本發(fā)明提出的時(shí)間同步方法，可用于但不限于fc-ae-1553網(wǎng)絡(luò)，fc網(wǎng)絡(luò)單一協(xié)議(僅有fc-ae-1553協(xié)議節(jié)點(diǎn)或僅有fc-ae-asm節(jié)點(diǎn))或多協(xié)議融合網(wǎng)絡(luò)均可使用。

綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于fc-ae-1553網(wǎng)絡(luò)的高精度時(shí)鐘同步方法，可以實(shí)現(xiàn)基于fc-ae-1553的高精度時(shí)間同步，同時(shí)不影響fc-ae-1553的正常工作。整個(gè)時(shí)間同步網(wǎng)絡(luò)入口采用1pps+tod方式，輸出也采用采用1pps+tod方式，統(tǒng)一時(shí)間同步的物理接口，方便使用、比較和管理。采用本發(fā)明的時(shí)鐘同步方法，能基于高速光纖網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)百納秒量級(jí)的時(shí)間同步，不但不需要專(zhuān)門(mén)的硬件，能減少投入，降低成本，還能獲得較高的時(shí)間同步精度，可以滿足大部分新一代載荷的時(shí)同需求，性價(jià)比高。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例方法的全部或部分流程，可以通過(guò)計(jì)算機(jī)程序來(lái)指令相關(guān)的硬件來(lái)完成，所述的程序可存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中。其中，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)為磁盤(pán)、光盤(pán)、只讀存儲(chǔ)記憶體或隨機(jī)存儲(chǔ)記憶體等。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。