[發明專利]一種去中心化的快速網絡時間同步方法

在審

• 申請號: 202110409529.9
• 申請日: 2021-04-16
• 公開（公告）號: CN112821979A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 張馳;陳建飛;王迎
• 申請（專利權）人: 浙江國利信安科技有限公司
• 主分類號: H04J3/06
• 分類號: H04J3/06
• 代理公司: 杭州中港知識產權代理有限公司 33353
• 代理人: 施建勇

一種去中心化的快速網絡時間同步方法，屬于網絡通信技術領域，通信時采用周期式通信，每個通信周期為一個宏周期；網絡中有一個節點為提供時間基準的主時鐘節點，其具有主時鐘身份，且該身份具有唯一性；向主時鐘節點進行時間同步的節點為從時鐘節點，其具有從時鐘身份；所有的從時鐘節點需要與該主時鐘節點進行時鐘同步通信，實現整個網絡的時間同步；包括以下步驟：步驟S1，身份競爭過程；步驟S2，時鐘同步過程。分布式組網結構，去中心化網絡。本方案中，主從時鐘節點身份的產生源于網絡中所有節點的競爭，即所有節點均有可能成為主時鐘節點。

技術領域

本發明屬于網絡通信技術領域，特別涉及一種去中心化的快速網絡時間同步方法。

背景技術

EPA-SRB總線為基于EPA總線發展而來的實時以太網總線，其顯著通信特點為該系統通信時采用周期式通信，每個通信周期為一個宏周期，宏周期由周期時間和非周期時間組成，系統中的所有設備均同步在同一個時間基準之下，即所有節點均同步在同一個時鐘基準支線，系統中有一個節點為提供時間基準的主時鐘節點，其它節點為從時鐘節點，所有的從時鐘節點需要與該主時鐘節點進行時鐘同步通信，實現整個網絡的時間同步。

公開號為CN205283557U的中國專利，公開了一種基于同步以太網的PTP時間同步裝置，描述了系統的結構和同步方法。其包括主端時間同步部分、從端時間同步部分和連接光纖；主端時間同步部分通過連接光纖以點對點方式連接從端時間同步部分；主端時間同步部分與從端時間同步部分結構相同。其在高速以太網基礎上增加高精度遠距離時間同步功能，在分布式同步數據采集傳輸中，數據傳輸距離遠、傳輸的時間同步精度高、數據的傳輸速率高同時保證數據傳輸安全可靠，還可在單條鏈路上實現網絡數據傳輸與時間同步。但是，該方案具有以下不足：

1) 該現有技術方案，分為主從兩種固定的節點類型，主提供時間基準，主時鐘節點故障會導致從時鐘節點的時間同步不能工作。

2)該現有同步技術同步方式基于IEEE1588實現，同步需要的報文種類多，系統較復雜的環境下每多一種報文可能造成的帶寬的消耗就會很大。

發明內容

鑒于上述現有技術的不足之處，本發明的目的在于提供一種去中心化的快速網絡時間同步方法。

為了達到上述目的，本發明采取了以下的技術方案。

一種去中心化的快速網絡時間同步方法，通信時采用周期式通信，每個通信周期為一個宏周期；網絡中有一個節點為提供時間基準的主時鐘節點，其具有主時鐘身份，且該身份具有唯一性；向主時鐘節點進行時間同步的節點為從時鐘節點，其具有從時鐘身份；所有的從時鐘節點需要與該主時鐘節點進行時鐘同步通信，實現整個網絡的時間同步；

包括以下步驟：

步驟S1，身份競爭過程：主時鐘身份的競爭過程通過主時鐘聲明報文進行；主要的競爭規則為：哪個節點先發送主時鐘聲明報文進行聲明，則該節點先成為主時鐘節點；競爭出唯一一個主時鐘節點之后，該主時鐘節點為整個網絡提供時間基準，周期性的發送攜帶時間戳的主時鐘周期報文；

步驟S2，時鐘同步過程：網絡中的其它節點向該主時鐘節點發送時鐘同步請求報文，主時鐘節點接收同步請求報文后會回復同步響應報文，完成時鐘同步。

進一步，步驟S1中，還包括以下步驟：

步驟S1a，判斷接入網絡的節點是否具有強制身份，該強制身份為主時鐘身份或從時鐘身份：

如果網絡中強制指定某個節點一定為從時鐘節點，那么該節點無論什么時間接入網絡，均不參與主時鐘身份的競爭，成為從時鐘節點，僅參與時鐘同步過程；

如果網絡中強制指定某個節點一定為主時鐘節點，那么該節點無論什么時間接入網絡，均成為主時鐘節點；該節點會無視其它節點，強行直接發送主時鐘周期報文，直到其他節點不在競爭或是原本的主時鐘節點不在作為主工作。

如果網絡中有多個節點都被強行設置為主時鐘節點，則會根據誰先發送主時鐘周期報文，誰優先成為主時鐘節點，其它強制主時鐘節點不再與其競爭；