[發明專利]一種分布式時鐘同步方法及系統

有效

• 申請號: 201810935265.9
• 申請日: 2018-08-16
• 公開（公告）號: CN109150358B
• 公開（公告）日: 2019-10-22
• 發明（設計）人: 陳曉;康立毅;郭志川
• 申請（專利權）人: 中國科學院聲學研究所;北京中科智網科技有限公司
• 主分類號: H04J3/06
• 分類號: H04J3/06
• 代理公司: 北京方安思達知識產權代理有限公司 11472
• 代理人: 陳琳琳;王宇楊

本發明提出一種分布式時鐘同步方法，包括：步驟1)在標準時鐘的同一時刻，每一個網絡節點和與它相鄰的若干網絡節點逐一比較時鐘性能，根據比較結果將相鄰網絡節點的時鐘性能設置為“優”或“劣”，生成時鐘性能優劣表；步驟2)每個當前網絡節點根據時鐘性能優劣表計算與時鐘性能為“優”的相鄰網絡節點之間的第一平均時鐘偏差，如果第一平均時鐘值偏差小于穩定閾值，計算第二平均時鐘偏差值，使用第二平均時鐘偏差值調整當前網絡節點的時鐘；如果第一平均時鐘偏差值大于抖動閾值，計算第三平均時鐘偏差，使用第三平均時鐘偏差調整時鐘；如果第一平均時鐘偏差值大于穩定閾值且小于抖動閾值，使用第一平均時鐘偏差調值整當前網絡節點的時鐘。

技術領域

本發明涉及通信領域，尤其涉及一種分布式時鐘同步方法及系統。

背景技術

隨著新一代信息通信技術的快速發展以及新一輪智能制造產業的推進，人們對網絡化系統中分散時鐘的有效同步提出了更高要求。這正是因為網絡化系統日益滲透到不同行業，其設備定位、傳輸調度、事件排序、數據融合、控制執行等大量應用都依靠同步的時鐘提供準確劃一的步調。如：在時間敏感網絡TSN中，需要時鐘同步作為基礎，實現確定性時延，完成同步傳輸；軍事領域中的多無人機隱身跟蹤或對敵方事件的監控必須要求時鐘協調才能準確打擊目標；5G技術的核心骨干網中的節點需要實現準確的時間同步，5G空口技術即基站和移動設備之間也需要實現無線網絡的時鐘同步。這些應用場景都需要網絡節點之間實現時鐘邏輯同步或與外部 GPS世界時間同步。

時鐘同步技術按照網絡結構不同可大體分為層級式和分布式兩種，層級式的時鐘同步主要是PTP協議，而層級式的時鐘同步技術中存在多跳使其時鐘同步精度下降的缺點。而分布式時鐘同步技術中，所有網絡節點之間實現時鐘邏輯同步(相對) 同步或所有節點同步于一時鐘源，避免了多跳帶來的影響。

在分布式時鐘同步技術中，大多是網絡節點與其相鄰節點之間通過報文交互，計算時鐘偏差，對網絡節點時鐘進行調整，從而實現網絡節點間時鐘同步。然而這種方式中，網絡節點并沒有選擇時鐘性能較優的相鄰節點進行時鐘同步，時鐘同步的精度不夠高。而且由于采用報文交換，勢必會有傳輸延時的存在，而在協議棧中的延時是造成時鐘同步精度誤差的一個重要原因。

發明內容

本發明的目的在于克服在分布式時鐘同步技術中網絡節點沒有選擇時鐘性能較優的相鄰節點進行時鐘同步，時鐘同步的精度不夠高，而且由于采用報文交換，會有傳輸延時的存在，從而造成時鐘同步精度誤差的問題。

為實現上述目的，本發明提出一種分布式時鐘同步方法，所述方法包括：

步驟1)在標準時鐘的同一時刻，每一個網絡節點和與它相鄰的若干網絡節點逐一比較時鐘性能，根據比較結果將相鄰網絡節點的時鐘性能設置為“優”或“劣”，每一個網絡節點生成一個時鐘性能優劣表；

步驟2)每個當前網絡節點根據自身的時鐘性能優劣表計算與若干個時鐘性能為“優”的相鄰網絡節點之間的第一平均時鐘偏差值，

如果第一平均時鐘值偏差小于穩定閾值，從若干個時鐘性能為“優”的相鄰網絡節點選取出性能優且穩定的相鄰網絡節點，計算當前網絡節點與性能優且穩定的相鄰網絡節點的第二平均時鐘偏差值，并使用第二平均時鐘偏差值調整當前網絡節點的時鐘；

如果第一平均時鐘偏差值大于抖動閾值，計算當前網絡節點與所有相鄰網絡節點的第三平均時鐘偏差值，并使用第三平均時鐘偏差值調整當前網絡節點的時鐘；

如果第一平均時鐘偏差值大于穩定閾值且小于抖動閾值，使用第一平均時鐘偏差調值整當前網絡節點的時鐘。

作為上述方法的一種改進，所述步驟1)包括：

步驟1-1)取任意一個網絡節點作為當前網絡節點A，它的相鄰網絡節點形成集合為H，共有K個相鄰網絡節點；

步驟1-2)從集合H中選取一個相鄰節點B；