混合型网络时钟同步系统技术方案

本发明专利技术涉及一种混合型网络时钟同步系统，该系统包括一个主通信控制器、多个从通信控制器和多个电台，主通信控制器和从通信控制器均包括用于同步内部时钟的主控模块、设有通信接口的背板以及通过通信接口连接主控模块的电台适配模块和多个有线远传模块，仅通过一个双向的硬件信号来实现主通信控制器和从通信控制器内部的主控模块与电台适配模块及多个有线远传模块之间的时钟同步。与现有技术相比，本发明专利技术具有降低硬件成本，减少互连信号等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于通信
，涉及一种网络时钟同步系统及其方法，尤其是涉及一种混合型网络时钟同步系统及其时钟同步方法。
技术介绍
网络时钟同步是网络测量中面临的一个问题，时钟的不同步会影响延迟、抖动等和时间信息有关的测量准确性；同时在网络主机协同工作方面，保持网络中主机的时钟同步是保证其有效工作的基础。在混合型网络中，IEEE 1588协议是以太网中一种较为精确的时钟同步解决方案，其基本功能是使分布式网络内的其他时钟与最精确时钟保持同步。IEEE 1588协议中定义了一种精确时间协议(Precision Time Protocol PTP)，用于对标准以太网或其他采用多播技术的分布式总线系统中的传感器、执行器以及其他终端设备中的时钟进行亚微秒级同步。跳频通信作为一种大量应用于军事通信的通信体制，具有抗干扰能力强、截获率低、保密性好等优点，是通信领域的一个重要发展方向。跳频同步系统设计、跳频图案设计以及跳频综合器的设计是跳频通信系统中的关键技术。跳频系统的同步是关系到跳频通信能否建立的关键，跳频同步的含义是：跳频图案相同，跳变的频率序列(也称频率表)相同，跳变的起止时刻(也称相位)相同。因此，为了实现收、发双方的跳频同步，收端首先必须获得有关发端的跳频同步的信息。现有的时钟硬件同步方法主要有两种技术：GPS(Global Positioning Systems)和无线电信号。GPS利用卫星信号来提供精确的时钟同步，其最高分辨精度可达到100ns，虽然转化为计算机系统内核的时钟脉冲时会损失一定的精度，但其精度仍可控制在微秒以内。其缺点是每台需同步的机器都需安装GPS，价格昂贵。通信控制器通常会支持多种信道，采用背板加自主运行的功能模块结构。组网构成通信网络系统要求参与组网的通信控制器实行网络时钟同步，基于这一要
求，本专利技术提出了一种混合型网络时钟同步系统及其方法，用于实现通信控制器内模块之间、通信控制器之间的时钟同步功能。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种混合型网络时钟同步系统及其方法，仅通过一个双向的硬件信号来实现主通信控制器和从通信控制器内部的主控模块与电台适配模块及多个有线远传模块之间的时钟同步，具有降低硬件成本，减少互连信号等优点。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种混合型网络时钟同步系统，包括一个主通信控制器、多个从通信控制器和多个电台，其特征在于，所述多个从通信控制器分为多个第一从通信控制器和多个第二从通信控制器，所述多个电台分为一个第一电台和多个第二电台，所述主通信控制器和从通信控制器均包括用于同步内部时钟的主控模块、设有通信接口的背板以及通过通信接口连接主控模块的电台适配模块和多个有线远传模块，所述主通信控制器通过有线远传模块连接相应的第一从通信控制器，并通过电台适配模块连接第一电台，所述第二从通信控制器通过电台适配模块连接第二电台，所述第一电台和第二电台之间无线连接。所述通信接口为UART接口、SPI接口或CAN接口。所述电台适配模块通过异步串口连接电台。所述主控模块、有线远传模块和电台适配模块均内置微处理器。所述电台为窄带超短波跳频电台。一种利用上述系统进行时钟同步的方法，包括以下步骤：1)在主通信控制器和从通信控制器中，主控模块通过内部时钟同步方法与有线远传模块、电台适配模块之间进行时钟同步；2)主通信控制器与第一从通信控制器之间采用IEEE1588精确时钟同步协议、通过有线远传模块进行时钟同步；3)第一电台和第二电台之间通过跳频同步方法进行时钟同步；4)主通信控制器与第二从通信控制器之间采用电台时钟同步方法进行时钟同步。所述内部时钟同步方法包括以下步骤：101)在主通信控制器和从通信控制器中，将时钟分为两部分的数值：秒以上部分和纳秒部分的数值；102)秒以上部分的数值同步由通信接口通过“时钟”消息来传输，该消息定期发送，所有接收该消息的模块把自身模块上的时钟的秒以上部分更改为该消息指定的值；103)纳秒部分的数值同步通过秒同步脉冲信号的上升沿触发，再由各个模块的中断服务程序对自身模块中的时钟进行同步。在主通信控制器中的内部时钟同步方法包括：A)主控模块定期将时钟的秒以上部分的数值通过消息发送给其他模块，其他模块接收后将自身模块上时钟的秒以上部分的数值进行更新；B)主控模块每秒产生一个秒同步脉冲信号，作为有线远传模块和电台适配模块的中断输入信号，秒同步脉冲信号的上升边沿触发中断服务程序，在中断服务程序中，相应模块的时钟的秒数加1，纳秒数清零；在从通信控制器中的内部时钟同步方法包括：a)将第一建立通信链路的有线远传模块或电台适配模块称为同步模块，同步模块定期把秒以上的时钟通过通信接口发送给主控模块，主控模块再把同步模块中秒以上的时钟转发给除同步模块以外的其它模块，接收秒以上的时钟后将自身模块中时钟的秒以上部分的数值更新；b)同步模块在其内部时钟每秒开始时，发送秒同步脉冲信号，作为其它模块的上升边沿触发的中断信号，触发进入中断服务程序后，相应模块中的时钟的秒数加1，纳秒数清零。所述秒同步脉冲信号为双向信号，背板上设有对应主控模块、电台适配模块和有线远传模块的用于传输秒同步脉冲信号的信号端口，通过配置信息设置信号端口为秒同步脉冲信号输入或输出，信号端口的配置方法包括：在主通信控制器中，主控模块通过通信接口把配置信息发送到有线远传模块和电台适配模块上，有线远传模块和电台适配模块在接收到该配置信息后，把其模块上的信号端口配置为输入，然后向主控模块发送响应，主控模块接收到有线远传模块和电台适配模块的响应后，设置主控模块的信号端口为输出；在从通信控制器中，主控模块将信号端口配置为输入，并通过通信接口把该配置信息发送到有线远传模块和电台适配模块上，把其模块上的信号端口配置为输
入，当某个有线远传模块或电台适配模块链路建立成功后，该有线远传模块或电台适配模块向主控模块发送“开始同步”消息，主控模块响应“开始同步”消息后，该有线远传模块或电台适配模块将自身的信号端口配置为输出，当链路断链后，有线远传模块或电台适配模块将自身的信号端口恢复为输入，并向主控模块发送“结束同步”消息。所述主通信控制器与第二从通信控制器时钟同步方法包括以下步骤：401)由步骤3)，第一电台和第二电台的时钟同步后，第一电台和第二电台根据电台时钟发出跳频帧同步脉冲输出信号，作为主通信控制器与第二从通信控制器内的电台适配模块的中断输入信号；402)跳频帧同步脉冲输出信号的上升沿产生中断，主通信控制器与第二从通信控制器内的电台适配模块分别进入中断服务程序，读取电台适配模块自身的当前时钟并保存，由步骤1)可知，主通信控制器与第二从通信控制器内的主控模块与其内部的电台适配模块的时钟同步，则主通信控制器保存当前时钟Th，第二从通信控制器保存当前时钟Tc；403)主通信控制器与第二从通信控制器内的电台适配模块分别向第一电台和第二电台发送“查询电台时间”消息，第一电台和第二电台均返回电台时间Tw进行应答，Tw为跳频帧同步脉冲输出信号上升沿处的电台时钟，则主通信控制器与第一电台的时钟偏差为ΔTh，ΔTh＝Th-Tw，第二从通信控制器与第二电台的时钟偏差为ΔTc，ΔTc＝Tc-T本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合型网络时钟同步系统，包括一个主通信控制器、多个从通信控制器和多个电台，其特征在于，所述多个从通信控制器分为多个第一从通信控制器和多个第二从通信控制器，所述多个电台分为一个第一电台和多个第二电台，所述主通信控制器和从通信控制器均包括用于同步内部时钟的主控模块、设有通信接口的背板以及通过通信接口连接主控模块的电台适配模块和多个有线远传模块，所述主通信控制器通过有线远传模块连接相应的第一从通信控制器，并通过电台适配模块连接第一电台，所述第二从通信控制器通过电台适配模块连接第二电台，所述第一电台和第二电台之间无线连接。

【技术特征摘要】
1.一种混合型网络时钟同步系统，包括一个主通信控制器、多个从通信控制器和多个电台，其特征在于，所述多个从通信控制器分为多个第一从通信控制器和多个第二从通信控制器，所述多个电台分为一个第一电台和多个第二电台，所述主通信控制器和从通信控制器均包括用于同步内部时钟的主控模块、设有通信接口的背板以及通过通信接口连接主控模块的电台适配模块和多个有线远传模块，所述主通信控制器通过有线远传模块连接相应的第一从通信控制器，并通过电台适配模块连接第一电台，所述第二从通信控制器通过电台适配模块连接第二电台，所述第一电台和第二电台之间无线连接。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述通信接口为UART接口、SPI接口或CAN接口。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电台适配模块通过异步串口连接电台。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主控模块、有线远传模块和电台适配模块均内置微处理器。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电台为窄带超短波跳频电台。6.一种利用权利要求1所述的系统进行时钟同步的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)在主通信控制器和从通信控制器中，主控模块通过内部时钟同步方法与有线远传模块、电台适配模块之间进行时钟同步；2)主通信控制器与第一从通信控制器之间采用IEEE1588精确时钟同步协议、通过有线远传模块进行时钟同步；3)第一电台和第二电台之间通过跳频同步方法进行时钟同步；4)主通信控制器与第二从通信控制器之间采用电台时钟同步方法进行时钟同步。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述内部时钟同步方法包括以下步骤：101)在主通信控制器和从通信控制器中，将时钟分为两部分的数值：秒以上部分和纳秒部分的数值；102)秒以上部分的数值同步由通信接口通过“时钟”消息来传输，该消息定期发送，所有接收该消息的模块把自身模块上的时钟的秒以上部分更改为该消息指定的值；103)纳秒部分的数值同步通过秒同步脉冲信号的上升沿触发，再由各个模块的中断服务程序对自身模块中的时钟进行同步。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在主通信控制器中的内部时钟同步方法包括：A)主控模块定期将时钟的秒以上部分的数值通过消息发送给其他模块，其他模块接收后将自身模块上时钟的秒以上部分的数值进行更新；B)主控模块每秒产生一个秒同步脉冲信号，作为有线远传模块和电台适配模块的中断输入信号，秒同步脉冲信号的上升边沿触发中断服务程序，在中断服务程序中，相应模块的时钟的秒数加1，纳秒数清零；在从通信控制器中的内部时钟同步方法包括：a)将第一建立通信链路的有线远传模块或电台适配模块称为同步模块，同步模块定期把秒以上的时钟通过通信接口发送给主控模块，主控模块再把同步模块中秒以上的时钟转发给除同步模块以外的其它模块，接收秒以上的时钟后将自身模块中时钟...

【专利技术属性】
技术研发人员：许小青，
申请(专利权)人：上海航天有线电厂有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31