[發明專利]一種基于機器自學習的高精度網絡對時同步方法

有效

• 申請號: 201811411008.1
• 申請日: 2018-11-24
• 公開（公告）號: CN109450583B
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: 王順江;葛維春;蘇安龍;高凱;袁駿;張忠林;郭昆亞;閆春生;雷振江;王剛;樊志堅;王廣福;張迅;旋璇;周桂平;張德天;王浩;季宏達;周曉明;李文瑞;張騰兮
• 申請（專利權）人: 國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院;國家電網有限公司
• 主分類號: H04J3/06
• 分類號: H04J3/06
• 代理公司: 遼寧沈陽國興知識產權代理有限公司 21100
• 代理人: 何學軍;侯景明

1.一種基于機器自學習的高精度網絡對時同步方法，其特征在于，包含如下步驟：

步驟1：定義網絡延時誤差包括三個部分：報文在線路中的傳輸延時Δt，主從端網口在不同負載率條件下的主端網口延時Δt_主和從端網口延時Δt_從，主從端的時間偏差θ為在同一時刻從端的時間t_從減去主端的時間t_主；

步驟2：定義高精度網絡對時同步的報文應答模型，首先主端記錄向從端發送報文的時間戳t₁，從端記錄接受到報文的時間戳t₂，接著主端向從端發送含有t₁的跟隨報文，然后從端記錄向主端發送延時請求報文的時間戳t₃，主端記錄接收到延時請求報文的時間戳t₄，隨后向從端發送包含t₄的延時應答報文；

步驟3：在主從端網口負載率為零時，網口延時非常小可以忽略不計，主從端的時間偏差θ為在同一時刻從端的時間t_從減去主端的時間t_主，報文在線路中的傳輸延時為Δt，由此可以得到如下的約束關系：

可以得到報文線路傳輸延時Δt和主從端的時間偏差θ計算公式如下：

報文的線路傳輸延時Δt因信號在線路傳輸速度不變；

步驟4：建立目標函數如下：

式中Δt_主為主端網口延時，φ₁為主端網口的負載率，它們之間的函數關系為冪函數并用f來表示，表達式中k₁和a分別為系數和指數；Δt_從為從端網口延時，φ₂為從端網口的負載率，它們之間的函數關系為冪函數并用h來表示，k₂和b分別為表達式的系數和指數；

步驟5：隨著報文經行次數的增多，通過機器的自主計算，使得計算的誤差逐漸減少，對時的精度不斷的提高；

所述步驟4先測量從端網口在不同網口負載率下對應網口延時，后測量主端網口在不同的網口負載率下對應的網口延時，最后擬合出其函數關系；

所述步驟4包括如下步驟：

步驟4.1：在主端網口負載率極低的條件下，對從端網口延時進行測量，從端網口負載率分別在2％、4％、6％、8％、10％間隔2％直到100％的次序進行報文傳輸實驗，引用步驟3中的Δt和θ數值，偏差θ為在同一時刻主從端的時間差，Δt為報文在線路中的傳輸延時，Δt₂和Δt₃分別為：一次對時過程中同步報文在從端產生的網口延時和一次對時過程中延遲請求報文在從端產生的網口延時；

其關系如下：

解得：

將從端不同網口負載率下的網口延時繪制于坐標系中，擬合求得k₂和b，得到h(φ₂)的表達式；

所述步驟4包括如下步驟：步驟4.2：在主端網口負載率極低的條件下，對主端網口延時進行測量，從端網口負載率分別在2％、4％、6％、8％、10％間隔2％直到100％的次序進行報文傳輸實驗，引用步驟3中的Δt和θ數值，偏差θ為在同一時刻主從端的時間差，Δt為報文在線路中的傳輸延時，Δt₁和Δt₄分別為一次對時過程中同步報文在主端產生的網口延時和一次對時過程中延遲請求報文在主端產生的網口延時；

其關系如下：

解得：

將主端不同網口負載率下的網口延時繪制于坐標系中，擬合求得k₁和a，得到f(φ1)的表達式；

所述步驟4包括如下步驟：

步驟4.3：在得到線路傳輸延時Δt，一次對時過程中同步報文在主端產生的網口延時Δt1，一次對時過程中同步報文在從端產生的網口延時Δt2，一次對時過程的總延時Δt總就等于線路傳輸延時加上同步報文在主從端產生的網口延時，計算公式如下：

Δt_總＝Δt+Δt₁+Δt₂

在得知總延時Δt_總之后，主端向從端發送一個帶有其發送時刻報文，從端可以根據主端時間而調整時間，從而達到對時同步，設t_主為主端的時刻，t_從為從端的時刻，從端設備時間調整后的時刻設為t_調，其計算公式如下：

t_調＝t_主+Δt_總；

所述步驟5包括如下步驟：

步驟5.1：上述步驟4的約束關系為一次報文傳輸過程，為了得到更準確的對時，在此基礎之上，給出第二次和第三次報文傳輸約束關系，并將三次對時約束關系合在一起，公式如下：

式中Δt為線路傳輸延時；θ為主端和從端的時間偏差；Δt₁和Δt₅和Δt₉分別為第一、二、三次對時，同步報文在主端產生的網口延時；Δt₂和Δt₆和Δt₁₀分別為第一、二、三次對時，同步報文在從端產生的網口延時；Δt₃和Δt₇和Δt₁₁分別為第一、二、三次對時，延遲請求報文在從端產生的網口延時；Δt₄和Δt₈和Δt₁₂分別為第一、二、三次對時，延遲請求報文在主端產生的網口延時；t₁和t₅和t₉分別為第一、二、三次對時，同步報文離開主端的時間戳；t₂和t₆和t₁₀分別為第一、二、三次對時，同步報文到達從端的時間戳；t₃和t₇和t₁₁分別為第一、二、三次對時，延遲請求報文離開從端的時間戳；t₄和t₈和t₁₂分別為第一、二、三次對時，延遲請求報文到達主端產生的時間戳；

步驟5.2：設各端口延時在不同負載率下的關系如下：

步驟5.3：將步驟5.2的關系帶入步驟5.1的公式之后，得到的約束關系中含有的未知量的個數為六個，分別為k₁、k₂、a、b、Δt、θ，而含有的約束條件也為六個，可以求解出主端網口延時與網口負載率關系f的表達式并得到主端網口延時Δt_主、從端網口與網口負載率關系h的表達式并得到從端網口延時Δt_從、線路的傳輸延時Δt，由此可以得到總傳輸延時為Δt_總：

Δt_總＝Δt_主+Δt_從+Δt

步驟5.4：經本發明的高精度網絡時間同步算法后，從端時鐘調整為公式如下：

t_調＝t_主+Δt_總

在得到從端的校準時間之后，從端就可以調整時間，到達與主端對時的效果。