[發明專利]一種跨時間域的數據同步系統及方法

有效

• 申請號: 202110757028.X
• 申請日: 2021-07-05
• 公開（公告）號: CN113259081B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 全巍;吳尚明;付文文;孫志剛;李韜;呂高鋒;楊惠;劉汝霖;李存祿
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: H04L7/00
• 分類號: H04L7/00;H04W56/00
• 代理公司: 湖南思博達律師事務所 43230
• 代理人: 蘇芳

本發明提供了一種跨時間域的數據同步系統及方法，包括網絡端、中轉端和應用端；中轉端分別與網絡端和應用端連接；網絡端用于生成同步標記，并根據已配置的工作周期向中轉端發送同步標記及發送時間；中轉端用于接收同步標記及發送時間，并轉發同步標記及發送時間至應用端；應用端用于接收同步標記及發送時間，并獲取同步標記的接收時間；應用端用于根據接收時間與發送時間確定當前時間位于工作周期中的對應位置；在當前時間位于工作周期中的對應位置時，應用端用于向網絡端發送數據報文；其中，網絡端與應用端分別處于不同時間域內。本發明避免了多級網絡之間的傳輸時延導致的誤差過大，提高了不同時間域內數據傳輸的準確度。

技術領域

本發明涉及通信技術領域，特別是涉及一種跨時間域的數據同步系統及方法。

背景技術

時間敏感網絡（TSN）是以以太網為基礎的新一代網絡標準，具有時間同步、延時保證等確保實時性的功能，這一技術允許周期性與非周期性數據在同一網絡中傳輸，使得標準以太網具有確定性傳輸的優勢。

時間敏感網絡技術在工業控制、5G接入和高端裝備制造等領域具有廣泛的應用前景。這些領域的網絡中對數據處理性能的要求尤其是時間確定性的需求極為嚴格，在部署時間敏感網絡時將形成包含復雜的結構和各種應用的網絡系統，涉及到網卡、交換機、控制器等諸多組件。因此，時間敏感網絡芯片的驗證場景與通用以太網的驗證場景的驗證需求大不相同，且實際的物理環境中，難以驗證時間敏感網絡中設備對報文數據發送時刻的精確控制，一些故障如網絡中的設備因溫度、工作時間等環境因素造成的晶振頻率漂移現象也極難捕捉和定位，因此通過軟件運行時間敏感網絡設備的硬件代碼，驗證時間敏感網絡的功能正確性成為切實可行的方案。

仿真驗證環境中，不同類型的網絡拓撲結構由交換節點通過不同的連接方式形成，各個端節點通過與交換節點相連接入網絡，各類應用程序產生的數據通過網卡注入到網絡環境中。在仿真軟件中觀察數據在時間敏感網絡芯片中的處理是基于仿真軟件中的驗證時間，而注入仿真的網絡環境中的數據由應用程序產生，這些數據流注入仿真網絡環境中的時刻是基于現實可觀測的墻鐘時間。

時間敏感網絡仿真環境中端節點與交換節點由時間敏感網絡芯片配置構成，芯片會配置應用周期（app_cycle），一個應用周期被劃分為多個時間槽（sch_slot），硬件對數據的發送時間的控制是基于時間槽尺度。如果應用程序與時間敏感網絡仿真環境的數據沒有同步操作，軟件中產生數據的應用程序無法感知發送報文時，時間敏感網絡仿真環境的時間就無法確定處于當前周期的第幾個時間槽上。

目前，在實際網絡中上行延遲與下行延遲往往是不等的，這樣就會造成數據同步時產生一定誤差，尤其是在TSN中，因為TSN旨在實現多類型網絡的時間敏感機制結合，這樣異構網絡帶來的時延不對稱更加嚴重。同時這種誤差會在多級網絡中不斷累積，最終導致整體誤差較大。要實現時間敏感網絡芯片驗證方法，就必須解決跨時間域軟硬件數據同步的問題。而針對這類跨時間域軟硬件數據同步問題還沒有很好的跨域數據同步方法可供使用。

因此，提供一種跨時間域的數據同步系統及方法是本領域技術人員亟待解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種跨時間域的數據同步系統及方法，該系統結構簡單，安全、有效、可靠，可以有效的使不同時間域的數據達成同步，基于該系統的方法也同樣能達成上述效果。

基于以上目的，本發明提供的技術方案如下：

一種跨時間域的數據同步系統，包括網絡端、中轉端和應用端；

所述中轉端一端與所述網絡端連接，所述中轉端另一端與所述應用端連接；

所述網絡端用于生成同步標記，并根據已配置的工作周期向所述中轉端發送同步標記及所述同步標記的發送時間；

所述中轉端用于接收所述同步標記及所述發送時間，并轉發所述同步標記及所述發送時間至所述應用端；