时钟同步方法、光头端及光终端技术

本申请提供了一种时钟同步方法、光头端及光终端，属于网络技术领域。本申请提供了一种支持工业光总线网络中时钟同步的方法，该方法由光头端以及多个光终端来传递控制器与多个从站交互的业务数据，并通过在光头端发送给多个光终端的报文中，携带与从站执行操作的时间点相关的信息，以指示多个从站何时执行操作，便于系统内多个从站在同一时间点执行操作，从而实现时钟同步。该方法满足了工业现场总线引入光通信之后的时钟同步需求，适用于基于光承载业务数据的系统架构。载业务数据的系统架构。载业务数据的系统架构。

【技术实现步骤摘要】
时钟同步方法、光头端及光终端


[0001]本申请涉及网络
，特别涉及一种时钟同步方法、光头端及光终端。

技术介绍

[0002]同步一般分为时钟同步、相位同步和时间同步。时钟同步也称频率同步，是指不同的信号在相同的时间间隔内有相同的脉冲个数。相位同步是指两个信号具有相同的频率，并且每个脉冲的开始和结束时间也相同。时间同步是指两个信号具有相同的频率，相同的相位，并且脉冲出现的顺序也相同。
[0003]相关技术中采用以太网控制自动化技术(ethernet control automation technology，EtherCAT)实现时钟同步。EtherCAT采用串行总线架构。EtherCAT组网中包括一个主站以及多个从站。EtherCAT时钟同步的方法是，将主站连接的第一个且具有分布时钟功能的从站作为参考时钟。主站测量和计算出各从站的时钟与参考时钟的偏移。主站根据各个从站对应的偏移对从站的时钟进行校正，从而达到时钟同步的目的。分布时钟(distributed clock,DC)是EtherCAT中分布在每个从站中的一种硬件。分布时钟用于控制各个从站使用相同的系统时间，进而控制各个从站同时执行动作。
[0004]上述通过EtherCAT提供的分布时钟来实现时钟同步的方法仅适用于EtherCAT总线，并不适用于其他系统架构。由此可见，上述方法存在应用的局限性。

技术实现思路

[0005]本申请实施例提供了一种时钟同步方法、光头端及光终端，能支持基于光承载业务数据的系统架构中进行时钟同步。所述技术方案如下。
[0006]第一方面，提供了一种时钟同步方法，该方法应用于光总线网络，所述光总线网络包括控制器、光头端、多个光终端以及多个从站。以光头端的角度来说，该方法包括：光头端接收来自控制器的第一报文，第一报文包括待传输至多个从站的业务数据；光头端根据第一报文生成第二报文，第二报文包括业务数据以及时间信息，时间信息指示多个从站根据业务数据执行操作的执行时间点；光头端向多个光终端发送第二报文，以使多个光终端控制多个从站在执行时间点根据业务数据执行操作。
[0007]以上提供了一种支持工业光总线网络中时钟同步的方法，该方法由光头端以及多个光终端来传递控制器与多个从站交互的业务数据，并通过在光头端发送给多个光终端的报文中，携带与从站执行操作的时间点相关的信息，以指示多个从站何时执行操作，便于系统内多个从站在同一时间点执行操作，从而实现时钟同步。该方法满足了工业现场总线引入光通信之后的时钟同步需求，适用于基于光承载业务数据的系统架构，从而一定程度上解决相关技术的局限性。
[0008]在一些实施方式中，光头端发送的第二报文携带的时间信息具体包括基准时间。
[0009]在一些实施方式中，光头端发送的第二报文携带的基准时间具体为光头端添加的时间戳。
[0010]光头端通过将接收到控制器报文的时间戳写入到报文，将包含时间戳的报文通过各个光终端传递给各个从站，从而为整个系统的同步周期提供起始时间点，便于整个系统以光头端的时间为基准确定执行操作的时间点进而同步执行操作，有助于实现整个系统的时钟同步。
[0011]在一些实施方式中，控制器发送的第一报文还包括控制器添加的时间戳，光头端发送的第二报文携带的基准时间具体为第一报文包括的控制器添加的时间戳。
[0012]控制器通过在报文中写入时间戳，将包含时间戳的报文通过光头端以及各个光终端传递给各个从站，从而为整个系统的同步周期提供起始时间点，便于整个系统以控制器的时间为基准确定执行操作的时间点进而同步执行操作，有助于实现整个系统的时间同步。
[0013]在一些实施方式中，时间信息还包括补偿时延，补偿时延指示基准时间与执行时间点之间的时间差。
[0014]光头端通过将补偿时延写入到报文，将补偿时延和基准时间一起通过报文传递各个光终端，从而为确定从站执行操作的时间点的过程提供了更多能参考的信息，有助于补偿掉设备内部处理动作以及实际网络环境等各种因素造成的时延，从而降低各种因素对时间同步造成的影响，提高时间同步精度。
[0015]在一些实施方式中，补偿时延包括以下任意一种及其组合：
[0016]驻留时长，驻留时长指示第一报文在光头端驻留的时长；
[0017]均衡时延，均衡时延指示距离最远的光终端与光头端之间的传输时延，距离最远的光终端是指多个光终端中距离光头端最远的光终端；
[0018]第一偏移时长，第一偏移时长指示多个从站中处理速度最慢的从站处理业务数据所需的时长；
[0019]第二偏移时长，第二偏移时长指示处理速度最慢的从站从执行控制器的指令至启动执行数据采集操作所需的时长；
[0020]传输时延，传输时延指示第一报文从控制器传输至光头端的时延。
[0021]通过在同步流程中考虑上述驻留时延，有助于将报文停留在光头端内部、等待光头端处理的时延补偿掉，从而提高时间同步精度。
[0022]通过在同步流程中考虑上述均衡时延，从而避免各个光终端与光头端距离不一致对时间同步造成的影响，从而提高时间同步精度。
[0023]通过在同步流程中考虑上述第一偏移时长，从而避免各从站处理数据的时间不一致带来的影响，有助于所有从站同时执行指令。
[0024]通过在同步流程中考虑上述第二偏移时长，从而对各个从站的处理时间进行补偿，避免从站处理时间不一致对时间同步造成的影响，有助于所有从站同时采集数据。
[0025]通过在同步流程中考虑上述传输时延，从而补偿掉报文从控制器传输到光头端引起的时延，避免这部分时延对时间同步造成的影响，从而提高时间同步精度。
[0026]在一些实施方式中，时间信息为多个从站根据业务数据执行操作的执行时间点。
[0027]光头端通过将从站执行操作的时间点计算好，将从站执行操作的时间点写入到报文中，将报文通过各个光终端传递给各个从站，从而免去各个光终端分别计算时间点的任务，更充分地利用光头端在计算性能方面的优势，有助于提高系统整体的同步效率以及资
源利用率。
[0028]在一些实施方式中，时间信息指示的执行时间点包括第一时间点，控制多个从站在执行时间点根据业务数据执行操作，包括：控制多个从站在第一时间点执行业务数据包含的指令。
[0029]上述方式支持了指令执行的场景，有助于系统中多个从站同时执行控制器的指令。
[0030]在一些实施方式中，时间信息指示的执行时间点包括第二时间点，控制多个从站在执行时间点根据业务数据执行操作，包括：控制多个从站在第二时间点执行数据采集操作。
[0031]上述方式支持了采集上报的场景，有助于系统中多个从站同时采集数据。
[0032]在一些实施方式中，光头端向多个光终端发送第二报文之后，方法还包括：光头端接收多个光终端发送的采集数据，采集数据由多个从站执行数据采集操作得到；光头端向控制器发送采集数据。
[0033]在一些实施方式中，时间信息携带在第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种时钟同步方法，其特征在于，应用于光总线网络，所述光总线网络包括控制器、光头端、多个光终端以及多个从站，所述方法包括：所述光头端接收来自所述控制器的第一报文，所述第一报文包括待传输至所述多个从站的业务数据；所述光头端根据所述第一报文生成第二报文，所述第二报文包括所述业务数据以及时间信息，所述时间信息指示所述多个从站根据所述业务数据执行操作的执行时间点；所述光头端向所述多个光终端发送所述第二报文，以使所述多个光终端控制所述多个从站在所述执行时间点根据所述业务数据执行所述操作。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述时间信息包括基准时间。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基准时间为所述光头端添加的时间戳。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一报文还包括所述控制器添加的时间戳，所述基准时间为所述第一报文包括的控制器添加的时间戳。5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述时间信息还包括补偿时延，所述补偿时延指示所述基准时间与所述执行时间点之间的时间差。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述补偿时延包括以下任意一种及其组合：驻留时长，所述驻留时长指示所述第一报文在所述光头端驻留的时长；均衡时延，所述均衡时延指示距离最远的光终端与所述光头端之间的传输时延，所述距离最远的光终端是指所述多个光终端中距离所述光头端最远的光终端；第一偏移时长，所述第一偏移时长指示所述多个从站中处理速度最慢的从站处理所述业务数据所需的时长；第二偏移时长，所述第二偏移时长指示所述处理速度最慢的从站从执行所述控制器的指令至启动执行数据采集操作所需的时长；传输时延，所述传输时延指示所述第一报文从所述控制器传输至所述光头端的时延。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述时间信息为所述多个从站根据所述业务数据执行操作的执行时间点。8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述时间信息指示的执行时间点包括第一时间点，所述控制所述多个从站在所述执行时间点根据所述业务数据执行所述操作，包括：控制所述多个从站在所述第一时间点执行所述业务数据包含的指令。9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述时间信息指示的执行时间点包括第二时间点，所述控制所述多个从站在所述执行时间点根据所述业务数据执行所述操作，包括：控制所述多个从站在所述第二时间点执行数据采集操作。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述光头端向所述多个光终端发送所述第二报文之后，所述方法还包括：所述光头端接收所述多个光终端发送的采集数据，所述采集数据由所述多个从站执行数据采集操作得到；
所述光头端向所述控制器发送所述采集数据。11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其特征在于，所述时间信息携带在所述第二报文的时间戳字段中；或者，所述时间信息携带在所述第二报文的协议数据单元PDU字段中。12.一种时钟同步方法，其特征在于，应用于光总线网络，所述光总线网络包括控制器、光头端、多个光终端以及多个从站，所述多个光终端包括第一光终端，所述多个从站包括所述第一光终端相连的第一从站，所述方法包括：所述第一光终端接收来自所述光头端的报文，所述报文包括时间信息以及来自所述控制器的业务数据，所述时间信息指示所述多个从站根据所述业务数据执行操作的执行时间点；所述第一光终端根据所述时间信息，确定所述执行时间点；所述第一光终端控制所述第一从站在所述执行时间点根据所述业务数据执行所述操作。13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述时间信息包括基准时间，所述第一光终端根据所述时间信息，确定所述执行时间点，包括：所述第一光终端根据所述基准时间以及补偿时延，确定所述执行时间点，所述补偿时延指示所述基准时间与所述执行时间点之间的时间差。14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述补偿时延包括以下任意一种及其组合：驻留时长，所述驻留时长指示报文在所述光头端驻留的时长；均衡时延，所述均衡时延指示距离最远的光终端与所述光头端之间的传输时延，所述距离最远的光终端是指所述多个光终端中距离所述光头端最远的光终端；第一偏移时长，所述第一偏移时长指示所述多个从站中处理速度最慢的从站处理所述业务数据所需的时长；第二偏移时长，所述第二偏移时长指示所述处理速度最慢的从站从执行所述控制器的指令至启动执行数据采集操作所需的时长；传输时延，所述传输时延指示报文从所述控制器传输至所述第一光头端的时延。15.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，所述补偿时延携带在所述报文中；或者，所述第一光终端接收来自所述光头端的报文之前，所述方法还包括：所述第一光终端接收来自所述光头端的所述补偿时延。16.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述时间信息为所述第一从站根据所述业务数据执行操作的执行时间点，所述第一光终端根据所述时间信息，确定所述执行时间点，包括：所述第一光终端将所述时间信息表示的时间点作为所述执行时间点。17.根据权利要求12至16中任一项所述的方法，其特征在于，所述时间信息指示的执行时间点包括第一时间点，所述第一光终端控制所述第一从站在所述第一时间点根据所述业务数据执行所述操作，包括：所述第一光终端控制所述第一从站在所述第一时间点执行所述业务数据包含的指令。
18.根据权利要求12至17中任一项所述的方法，其特征在于，所述时间信息指示的执行时间点包括第二时间点，所述第一光终端控制所述第一从站在所述执行时间点根据所述业务数据执行所述操作，包括：所述第一光终端控制所述第一从站在所述第二时间点执行数据采集操作。19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述第一光终端控制所述第一从站在所述第二时间点执行数据采集操作之后，所述方法还包括：所述第一光终端接收所述第一从站发送的采集数据，所述采集数据由所述第一从站执行数据采...

【专利技术属性】
技术研发人员：于洋，赵超，王苏，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：