[發明專利]一種基于SOPC組網的亞微秒級時鐘同步方法及系統

有效

• 申請號: 201510788019.1
• 申請日: 2015-11-17
• 公開（公告）號: CN105429725B
• 公開（公告）日: 2018-06-12
• 發明（設計）人: 陽春華;謝攀攀;徐德剛;劉育峰;趙茂行;蔡海明;謝永芳;桂衛華;王曉麗
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H04L7/00
• 分類號: H04L7/00;H04J3/06
• 代理公司: 長沙市阿凡提知識產權代理有限公司 43216
• 代理人: 張勇;曹俊

本發明提供一種基于SOPC組網的亞微秒級時鐘同步方法，所述時鐘同步方法包括：遠程基準主父時鐘與來自外部GPS時鐘或北斗系統時鐘的世界協調時UTC進行同步；本地一級PTP域各節點通過支持透明時鐘功能的網絡交換設備與遠程基準主父時鐘進行同步；每個基于Zynq平臺的從時鐘設備支持IEEE1588v2協議以及千兆以太網，接收來本級網絡的最優主時鐘進行時間同步和頻率同步；下級PTP域通過邊界時鐘與主父時鐘同步時，經由上級主時鐘進行時鐘同步，本級PTP域掌握自主時鐘同步控制權期間，通過最佳主時鐘算法選出最佳主時鐘作為本級網絡的主時鐘。本發明還同時提供一種采用時鐘同步方法的基于SOPC組網的亞微秒級時鐘同步系統。

技術領域

本發明主要涉及網絡通信技術領域，特別地，涉及一種基于SOPC(SystemonaProgrammableChip,可編程片上系統)組網的亞微秒級時鐘同步方法及系統。

背景技術

隨著網絡技術的飛速發展，分布式網絡在各行業得到廣泛的應用，且在分布式網絡中各個分布式控制器對時間同步的精度要求也越來越高。目前，在通信領域各個基站或移動設備之間、各個地域的電力電網系統的時間要求統一、軍事航天裝置等領域對時間同步提出了微秒級要求，在網絡金融領域的網上銀行交易、股市證券交易也都要求高精度的時間同步，尤其是正在研究的大規模PLC(Programmable Logic Controller,可編程邏輯控制器)控制系統對各控制節點也提出了微秒級的時鐘同步要求。

IEEE1588協議自2002年誕生以來，已經成為各相關領域的研究人員的研究熱點。IEEE1588協議全稱為“網絡測量和控制系統時間同步協議標準”，又簡稱為PTP(PrecisionTime Protocol,精準時間同步協議)，其提供了亞微秒級的同步精度，克服了傳統GPS(Global Positioning System,全球定位系統)授時技術的局限性。IEEE委員會在2008年頒布IEEE1588標準第二版(IEEE1588v2)，其最大技術突破就是引入了透明時鐘，針對PTP報文在傳輸過程中經過各網絡交換設備的不確定性時延做了補償，使其同步精度更高。

對于精準時間同步PTP實現的研究及設計，已有許多研究者對其進行了研究，目前的時間同步的研究總體上涉及以下幾個方面，純粹計算機網絡拓撲結構及方法、無線網絡時鐘同步、智能電網系統、硬件時間戳實現方式、網絡傳輸延遲、時鐘頻率補償。然而，現有技術對于大規模網絡分布式嵌入式控制器，尤其是針對于大規模PLC控制系統的時鐘同步系統的整體架構及方法設計鮮少。

有鑒于此，有必要提供一種可以基于SOPC組網的亞微秒級時鐘同步方法及系統。

發明內容

本發明的其中一個目的在于為解決上述問題而提供一種基于SOPC組網的亞微秒級時鐘同步方法，本發明的另一個目的在于提供一種基于SOPC組網的亞微秒級時鐘同步系統。

本發明提供的基于SOPC組網的亞微秒級時鐘同步方法，包括：遠程基準主父時鐘與來自外部GPS時鐘或北斗系統時鐘的世界協調時UTC進行同步；本地一級PTP域各節點通過支持透明時鐘功能的網絡交換設備與遠程基準主父時鐘進行同步；每個基于Zynq平臺的從時鐘設備支持IEEE1588v2協議以及千兆以太網，接收來本級網絡的最優主時鐘進行時間同步和頻率同步；下級PTP域通過邊界時鐘與主父時鐘同步時，經由上級主時鐘進行時鐘同步，本級PTP域掌握自主時鐘同步控制權期間，通過最佳主時鐘算法選出最佳主時鐘作為本級網絡的主時鐘。

作為本發明提供的基于SOPC組網的亞微秒級時鐘同步方法的一種改進，所述邊界時鐘與所述主父時鐘同步時，經由上級主時鐘進行同步，再進入下一級PTP域的各節點進行時鐘同步；并且，在本級PTP域自主控制時鐘同步期間，通過最佳主時鐘算法BMC選出最佳主時鐘。