本发明专利技术公开了一种时间同步网络装置，包括主控模块以及分别与主控模块连接的上行Eth模块、高精度原子钟和数据缓存模块，还包括与主控模块连接的下行Eth接入模块、WIFI接入模块、RS485接入模块和Zigbee接入模块；还公开了其方法；本发明专利技术通过上行Eth和上行设备使用IEEE1588 v2时间同步，实现对网络基准时间溯源，同时使用同步得到的基准时间，驯服高精度原子钟，下行网络节点通过Eth、WIFI、RS485和Zigbee方式接入，根据相应的接入方式，选择相应的授时方案，实现下行网络节点该时间同步装置之间的时间同步。置之间的时间同步。置之间的时间同步。
【技术实现步骤摘要】
一种时间同步网络装置及方法
[0001]本专利技术属于工业物联网
，特别涉及一种时间同步网络装置及方法，用于电力等工业领域高精度时间同步物联网感知层传感器。
技术介绍
[0002]目前，物联网已在各行各业中得到了迅猛的发展，很多应用中需要物联网设备之间实现时间同步。
[0003]在高精度时空信息的互联网应用场景中，需要网络节点之间的时间精确同步。特别在涉及电力等工业物联网中需要高精度的时间信息支持网络节点之间的协同。
技术实现思路
[0004]针对现有技术的上述不足，本专利技术的目的之一是提供一种高精度、高可靠的时间同步网络装置，支持Eth、WIFI、RS485、Zigbee等方式接入，并支持对接入的网络设备授时。
[0005]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种时间同步网络装置，包括主控模块以及分别与主控模块连接的上行Eth模块、高精度原子钟和数据缓存模块，还包括与主控模块连接的下行Eth接入模块、WIFI接入模块、RS485接入模块和Zigbee接入模块。
[0006]本专利技术的目的之二是提供一种时间同步网络装置的时间同步方法，包括如下步骤：S1，时间同步网络装置的主控模块通过上行Eth模块采用IEEE 1588 v2协议和上行网络节点实现时间同步；S2，该时间同步网络装置的主控模块使用上行Eth模块输入的和上行网络节点同步之后的1PPS时间信号驯服高精度原子钟的时间信号，由高精度原子钟3提供内生时间源，在上行时间信号不可用时，为下行网络提供高精度时间；S3，根据该时间同步网络装置的下行网络节点的接入方式选择下行Eth接入模块、WIFI接入模块、RS485接入模块或Zigbee接入模块采用相应的时间同步方式完成对下行网络节点授时；S4，当主控模块检测到该时间同步网络装置的上行网络节点异常时，可以将下行数据输送至数据缓存模块缓存处理，在上行链路恢复之后，将缓存数据上报。
[0007]所述步骤S1中的同步流程为：S11，通过上行设备同步得到的主时钟向网络中广播Sync 报文并标记报文的出端口时间
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1，高精度原子钟产生的从时钟接收 Sync 报文并标记报文的入端口时间
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2，此时从时钟获取时间戳
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2；S12，主时钟向网络中广播 Follow_up 报文，该报文中包含时间戳
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1，从时钟获取Follow_up 并解析数据包，通过广播方式发送的 Sync 与 Follow_up 依赖报文中的SequenceId 数据字段进行对应，此时从时钟获取时间戳
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1、
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2；S13，从时钟在上一步完成后等待定时器信息，Delay_Req 报文在该报文定时器溢
出后发送，从时钟向网络中广播该报文并标记报文的出端口时间
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3，主时钟接收Delay_Req报文并标记报文的入端口时间
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4，此时从时钟获取时间戳
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1、
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3；S14，主时钟向网络中广播Delay_Resp报文，该报文中包含时间戳
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4，从时钟获取Delay_Resp并解析数据包，通过广播方式发送的Delay_Req与Delay_Resp依赖报文中的SequenceId数据字段进行对应，此时从时钟获取时间戳
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3、
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4；S15，从时钟按照如下公式对获取的时间戳进行计算，可以得到主从时钟偏差offset以及平均链路延时MeanPathDelay：。
[0008]所述的时间同步方法，其步骤S2中的驯服具体为：S21，高精度原子钟输出1PPS信号给该时间同步网络装置的主控模块；S22，主控模块使用1PPS时间信号和高精度原子钟输出的1PPS信号对比，得到两路时间信号的差值；S23，主控模块将差值通过数据总线反馈给高精度原子钟；S24，高精度原子钟根据对比数据，校正输出的时间信号。
[0009]进一步，采用时间比对方法用上行IEEE1588v2同步时间输出1pps信号与本地高精度时钟（从时钟）分频输出1pps信号进行时差比对，每秒测量一次，根据频率和周期互为倒数的关系，计算频率准确度为，式中A为频率准确度，f0为频标(10MHz)，Δf为频率偏差，Δtn为第Tn时刻测得的从时钟（高精度原子钟）输出1pps与主时钟（上行同步基准时间）输出1pps信号的时间差，Tn为测量时刻；根据计算的频率准确度以及绝对时差综合产生本地高精度时间模块的压控电压，实现对本地高精度时钟频率的校准和本地时间调整，达到时钟驯服的目的。
[0010]所述的时间同步方法，其步骤S2中将驯服后的高精度原子钟的时间信号作为该时间同步网络装置的备份时间。
[0011]所述的时间同步方法，其步骤S4中下行网络节点上报缓存数据具体为：S41，检测该时间同步网络装置的上行链路状态；S42，如果上行链路异常，将下行网络节点上报的数据存放在数据缓存模块；S43，接收到该时间同步网络装置的上行链路恢复消息后将缓存在数据缓存模块的本地数据通过上行网络端口发送出去。
[0012]本专利技术的有益效果是：本专利技术集成Eth模块、WIFIAP、RS485接口以及Zigbee接入模块，具备下行网络节点通过Eth、WIFI、RS485和Zigbee等方式接入；对下行Eth、WIFI、Zigbee、RS485等方式接入的网络设备通过IEEE1588v2、NTP、以及时间同步算法等方式完成高精度授时；可作为网络汇聚节点通过Eth、WIFI、RS485和Zigbee等方式支持其他网络设备接入该时间同步装置，并根据接入方式，对下行加入网络节点完成授时。
1588v2协议和上行网络节点实现时间同步；因上行Eth模块2支持IEEE1588v2协议，通过上行网络端口和上层网络节点时间同步，实现该装置对网络基准时间溯源，基准时间溯源的实现方案如图3所示。
[0026]本专利技术时间同步网络装置和上行网络节点之间的同步时间是上行网络节点时间作为主时钟时间，时间同步网络装置的时间作为从时钟的时间；下行网络节点和时间同步网络装置之间的同步时间是时间同步网络装置的时间作为主主时钟时间，下行网络节点的时间作为从时钟的时间。
[0027]因此主时钟是通过上行设备同步得到的时钟，从时钟是高精度原子钟3产生的时钟同步流程为：S11，主时钟向网络中广播Sync报文并标记报文的出端口时间
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1，从时钟接收Sync报文并标记报文的入端口时间
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2，此时从时钟获取时间戳
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2。
[0028]S12，主时钟向网络中广播Follow_up报文，该报文中包含时间戳
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1，从时钟获取Follow_up并解析数据包，通过广播方式发送的Sync与Follow_up依赖报文中的SequenceId数据字段进行对应，此时从时钟获本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种时间同步网络装置，其特征在于：包括主控模块（1）以及分别与主控模块（1）连接的上行Eth模块（2）、高精度原子钟（3）和数据缓存模块（4），还包括与主控模块（1）连接的下行Eth接入模块（5）、WIFI接入模块（6）、RS485接入模块（7）和Zigbee接入模块（8）。2.一种如权利要求1所述网络装置的时间同步方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，主控模块（1）通过上行Eth模块（2）采用IEEE1588v2协议和上行网络节点实现时间同步；S2，主控模块（1）使用上行Eth模块（2）输入的1PPS时间信号驯服高精度原子钟（3）的时间信号，由高精度原子钟（3）提供内生时间源，在上行时间信号不可用时，为下行网络提供高精度时间；S3，根据下行网络节点的接入方式选择下行Eth接入模块（5）、WIFI接入模块（6）、RS485接入模块（7）或Zigbee接入模块（8）完成对下行网络节点授时；S4，当主控模块（1）检测到上行网络节点异常时，将下行数据输送至数据缓存模块（4），上行链路恢复之后将缓存数据上报。3.根据权利要求2所述的时间同步方法，其特征在于，所述的步骤S1中的同步流程为：S11，通过上行设备同步得到的主时钟向网络中广播Sync报文并标记报文的出端口时间
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1，高精度原子钟（3）产生的从时钟接收Sync报文并标记报文的入端口时间
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2，获取时间戳
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2；S12，主时钟向网络中广播包含时间戳
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1的Follow_up报文，从时钟获取Follow_up并解析数据包，获取时间戳
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1、
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2；S13，从时钟向网络中广播该报文并标记报文的出端口时间
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3，主时钟接收Delay_Req报文并标记报文的入端口时间
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4，获取时间戳
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【专利技术属性】
技术研发人员：夏戊戌，杨晚晴，李涛，刘岸杰，田传帮，
申请(专利权)人：武汉华中天纬测控有限公司，
类型：发明
国别省市：
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