[發明專利]一種跨非1588網絡傳輸精密時鐘報文的方法及系統

有效

• 申請號: 201310373843.1
• 申請日: 2013-08-23
• 公開（公告）號: CN103580846B
• 公開（公告）日: 2017-03-01
• 發明（設計）人: 孔勇;馬化一
• 申請（專利權）人: 北京東土科技股份有限公司
• 主分類號: H04L7/00
• 分類號: H04L7/00;H04L12/937
• 代理公司: 北京同達信恒知識產權代理有限公司11291
• 代理人: 黃志華

技術領域

本發明涉及工業以太網技術領域，尤其涉及一種跨非1588網絡傳輸精密時鐘報文的方法及系統。

背景技術

隨著工業技術的不斷發展，對時鐘同步的要求也越來越高，尤其是在分布式控制系統中，對時鐘同步已經提出了微妙級的要求。在IEEE1588標準中定義了在工業自動化系統中的精確同步時鐘協議（Precision?Time?Protocol，PTP），該協議使用時間戳來同步時鐘。采用該協議在進行時鐘同步時，在網絡通信的過程中，同步控制信號可能會有一定的波動，但該方法達到的精度可以使該協議適用于以太網系統中。通過采用該協議以太網、TCP/IP協議以及基于以太網的各種現場總線不需要大的改動，就可以運行高精度的時鐘同步機制。基于PTP協議的系統即PTP系統由一個或多個PTP子域系統組成，每個子域系統都包括一個或多個相互通信的時鐘。一個簡單的PTP子域系統包括一個主時鐘和多個從時鐘，當存在多個主時鐘時，可以通過選舉的方式決定出一個主時鐘。

圖1為基于IEEE1588協議的交換機主、從時鐘進行同步的示意圖，在該圖中，主時鐘可以對從時鐘進行授時，從而可以使主時鐘和從時鐘保持精確的同步。

圖2為主、從時鐘穿越非基于IEEE1588協議的交換機（非1588協議的交換機）進行時鐘同步的結構示意圖，在現有技術中基于IEEE1588協議的交換機非常的少，而對于非基于IEEE1588協議的交換機其基于隊列和存儲/轉發機制進行工作，因此隊列中一個最長的數據包可能給后續數據包帶來122us的延遲，而在大負載情況下，隊列中的數據包是隨機的，可能包括不止一個長數據包。同時，基于PTP協議進行時鐘同步的精度取決于雙向完全對稱的延遲，但在大負載的情況下，在隊列中數據包是隨機的，并且隨著網絡流量的增加，時鐘同步報文排隊的幾率也越來越大，完全對稱幾乎是不可能的。

即使采用數據包優先的原則，即基于IEEE802.D/p也不能解決上述問題，這是因為，在接收到時鐘同步報文時，可能當前至少有一個數據包正在發送，而且也很可能是個最長數據包，此時將會帶來122us的傳輸時間抖動。而實際上采用優先級調度機制后，在同步報文之前的可能會有2到8個數據包，這意味著在大負載情況下延遲時間的抖動將會在360us到1ms之間。因此，在主從時鐘穿越非基于IEEE1588協議的交換機在進行時鐘同步時，基本無法保證1us的對時精度。

發明內容

本發明實施例提供一種跨非1588網絡傳輸精密時鐘報文的方法及系統，用以解決現有技術主、從交換機穿越非基于IEEE1588協議的交換機進行時鐘同步時，因為隊列和存儲/轉發機制導致的對時精度不高的問題。

本發明實施例提供了一種跨非1588網絡傳輸精密時鐘報文的方法，所述方法包括：

A、在每個時鐘同步周期內，主時鐘按照設定的時間間隔向從時鐘發送多個Sync報文S1、S2、……、SN，其中每個Sync報文中含有Sync報文的發送時間信息T11、T12、……、T1N，N為大于1的整數；

B、從時鐘接收主時鐘發送的每個Sync報文，記錄接收每個Sync報文的接收時間信息T21、T22、……、T2N，從時鐘在接收到主時鐘發送的第一個Sync報文S1時，按照設定的時間間隔向主時鐘發送對應的多個Delay-Req報文S1、S2、……、SN，其中每個Delay-Req報文中包含該Delay-Req報文的發送時間信息T31、T32、……、T3N；

C、主時鐘針對接收到的每個Delay-Req報文，記錄接收到每個Delay-Req報文的接收時間信息T41、T42、……、T4N，并向按照設定的時間間隔向從時鐘發送多個Delay-Resp報文S1、S2、……、SN，其中每個Delay-Resp報文中包含Delay-Resp報文的發送時間信息T51、T52、……、T5N；

D、從時鐘接收主時鐘發送的每個Delay-Resp報文，記錄接收每個Delay-Resp報文的接收時間信息T61、T62、……、T6N；

E、從時鐘根據每個發送時間信息T11、T12、……、T1N和對應的每個接收時間信息T21、T22、……、T2N，確定主時鐘到從時鐘的第一延時，以及根據每個發送時間信息T31、T32、……、T3N和對應的每個接收時間信息T41、T42、……、T4N，確定從時鐘到主時鐘的第二延時，根據所述第一延時和第二延時，確定鏈路延時并進行時間同步；