[發(fā)明專利]一種實(shí)現(xiàn)時鐘時間同步的方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410136912.1
• 申請日: 2014-04-04
• 公開（公告）號: CN103888237B
• 公開（公告）日: 2017-04-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓一強(qiáng);安偉
• 申請（專利權(quán)）人: 瑞斯康達(dá)科技發(fā)展股份有限公司
• 主分類號: H04L7/00
• 分類號: H04L7/00
• 代理公司: 北京安信方達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11262
• 代理人: 王丹,栗若木

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及以太網(wǎng)技術(shù)，具體地說，涉及一種實(shí)現(xiàn)時鐘時間同步的方法及裝置。

背景技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對于時間的精度要求越來越高，計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)業(yè)界都致力于解決以太網(wǎng)的定時同步能力不足的問題。網(wǎng)絡(luò)精密時鐘同步委員會通過了IEEE1588標(biāo)準(zhǔn)（簡稱PTP，Precision?Time?Protocol，精密時鐘同步協(xié)議），IEEE1588基于以太網(wǎng)、分布式系統(tǒng)的應(yīng)用上，其時間同步精度可以達(dá)到亞微秒級別，其基本原理如圖1所示。圖1中Master?Clock為主時鐘，Slave?Clock為從時鐘，O為Slave?Clock與Master?Clock的相位差Offset，D為路徑延遲Delay。從圖1中可見，在時鐘同步過程中有4類消息包，Sync消息包、Follow_up消息包、Delay_Req消息包以及Delay_Resp消息包。主從時鐘同步過程主要分為兩個部分，即，時鐘相位差測量Offset（O）與路徑時延測量Delay（D），具體地，從圖1中可以看出：

A＝t₁-t₀＝D+O；

B＝t₃-t₂＝D-O；

其中，t₀、t₁、t₂、t₃為PTP消息包發(fā)送和接收時所對應(yīng)的時間戳，即：t₀為PTP消息離開Master的時間、t₁為PTP消息到達(dá)Slave的時間、t₂為Slave發(fā)Delay_Req消息給Master的時間、t₃為Delay_Req到達(dá)Maste的時間。；

從而可以進(jìn)一步得出：

路徑延遲Delay：D＝（A+B）/2；

相位差Offset：O＝（A-B）/2。

從上述的描述中可以看出，上述對于路徑延遲和相位差的計(jì)算是基于Master?Clock到Slave?Clock的延遲與Slave?Clock到Master?Clock的延遲理論上應(yīng)當(dāng)一致，但是實(shí)際上由于硬件打各時間戳，環(huán)境的變化都會帶來誤差，這都將造成雙向延遲的不一致，通常地，兩者之間可能相差幾十納秒或者在惡劣的環(huán)境下可能更大，這也使得直接利用標(biāo)準(zhǔn)中所提到的算法進(jìn)行時鐘同步的精度有待進(jìn)一步提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出一種實(shí)現(xiàn)時鐘時間同步的方法及裝置，以提高時鐘同步精度。

為了解決上述問題，本發(fā)明公開了一種實(shí)現(xiàn)時鐘時間同步的方法，包括：

利用卡爾曼濾波算法，分別以精密時鐘同步協(xié)議（PTP）消息包中同步消息包和應(yīng)答消息包的發(fā)送接收時間戳之差為觀測值來對時鐘偏差以及時鐘頻率偏差進(jìn)行估計(jì)，得到主從時鐘之間的相位差，根據(jù)所估計(jì)的相位差對從時鐘進(jìn)行同步調(diào)整。

可選地，上述方法中，分別以PTP消息包中同步消息包和應(yīng)答消息包的發(fā)送接收時間戳之差為觀測值對時鐘偏差、時鐘頻率偏差進(jìn)行估計(jì)以外，還結(jié)合時鐘老化率進(jìn)行估計(jì)，得到主從時鐘之間的相位差。

可選地，上述方法中，分別以PTP消息包中同步消息包和應(yīng)答消息包的發(fā)送接收時間戳之差為觀測值來對時鐘偏差、時鐘頻率偏差以外，還結(jié)合時鐘老化率進(jìn)行估計(jì)的過程如下：

利用卡爾曼濾波算法分別建立主、從時鐘時間同步狀態(tài)的狀態(tài)方程和對應(yīng)的測量向量的測量方程；

再對主、從時鐘的時間同步狀態(tài)的狀態(tài)方程和對應(yīng)的測量向量的測量方程分別進(jìn)行卡爾曼迭代估計(jì)，得到狀態(tài)x₁＝O+D₁的估計(jì)值和x₂＝O-D₂的估計(jì)值，再由x₁和x₂得到主從時鐘之間的相位差O，其中，D₁為主時鐘到從時鐘的路徑延遲，D₂為從時鐘到主時鐘的路徑延遲。

可選地，上述方法中，分別建立的主、從時鐘時間同步狀態(tài)的狀態(tài)方程和對應(yīng)的測量向量的測量方程如下：