在通信网络里传输同步信息的方法技术

本发明专利技术涉及在通信网络里传输同步信息的方法，通信网络包括多个相互通信的网络节点，其分别包含以配属于各网络节点的节点时钟频率工作的一内部时钟。通信网络里传输的同步信息使网络节点的内部时钟时间同步且包含同步时钟的脉冲计数状态，该同步时钟以规定的同步时钟频率工作。脉冲计数状态由每个网络节点来估计并在同步信息中更新。本发明专利技术在评估脉冲计数状态时考虑到同步时钟频率的变化。脉冲计数状态的准确确定借助于同步时钟频率和节点时钟频率之间的节拍比随时间的变化通过函数进行，可在发出一新同步信息时预报节拍比且根据预报节拍比求出精确的当前脉冲计数状态。本发明专利技术尤适用在工业自动化设备的通信网络中，其部件例如按照ｐｒｏｆｉｎｅｔ标准相互连接。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种在通信网络里传输同步信息的方法以及一种相应的通信网络。
技术介绍
在多个
里应用通信网路来控制分散的工作过程。尤其是在工业的自动化设备中，使这些自动的工作过程准确地相互协调是尤为重要的。这通过以下方法来达到：在通信网络里单个相互通信的网络节点都具有内部时钟，其中传输同步信息以使所有内部时钟同步。每一个网络节点的内部时钟这里用一个对应的节点时钟频率工作，这频率对于单个网络节点来说在一定条件下可能是不同的。时钟的同步在一个规定的同步时钟频率的基础上进行，其中根据同步频率来传输同步信息。这意味着，以固定的节拍间距或者说脉冲间距()按照同步时钟频率来传输同步信息。单个在通信网络中传输的同步信息都包含了同步时钟的脉冲计数状态。每个网络节点都使这脉冲计数状态更新，其方法是它估计出在前面的网络节点中同步信息的发射和各自网络节点中同步信息的接收之间同步时钟的脉冲数量。这种估计通常按如下进行：对于在各自网络节点的同步时钟频率和节点时钟频率之间的节拍比(也称为Rate Compensation factor RCF(比值补偿系数))进行估计。用所估计出的节拍比则可以把在前面网络节点中同步信息的接收和在各自的网络节点中同步信息的接收之间的时间间隔(以节点时钟频率的节拍来测量)换算成同步时钟频率的节拍。由此得出的脉冲的数-->量然后被补充加到所接收的同步信息的节拍里并且又使一个相应更新了的同步信息从对应网络节点发送出。此处的问题在于：同步时钟频率可能出现波动，这将导致对节拍比估计的不准确并因此造成各个网络节点中同步时钟的脉冲计数状态的错误确定。根据技术背景在工业自动化工程领域里过程现场网络标准(Standard Profinet)是众所周知的，其中是指一种符合工业的要求的以太网。这种标准按上面所述的原理工作，据此在网络节点里对同步信息里的脉冲计数状态进行更新。基于过程现场网络的系统为了使网络节点的内部时钟同步通常应用了标准IEEE1588，此标准按照上述原理使同步信息的脉冲计数状态进行更新。按照此标准相互紧随着地使同步信息从一个网络节点以一种逻辑次序或者空间结构传输至下一个网络节点。同步信息来自一个主元件，它是在序列里或在空间结构(Baustruktur)里的第一个元件。同步信息最初含有该主元件中一个同步时钟的计数器的时间标志，如果一个同步信息已经被传输了的话。在序列或空间结构里的网络节点处理这些信息并将其继续发送。一个网络节点在这里添加了在前面的网络节点的一个同步信息的发送和其自身的同步信息的发送之间所有估计的时间延迟，作为同步信息的内容。如上所述，在由技术背景中已知的通信网络中也已证明有问题的是：在改变同步时钟的同步时钟频率时，就在确定网络节点中的脉冲计数状态时出现误差，这又会导致网络节点内部时钟的同步不准确。
技术实现思路
因此本专利技术的任务是设计出一种用于在通信网络里传输同步信息的方法，用该方法可以实现网络节点的单个内部时钟的准确的同步。-->该任务通过独立权利要求来解决。本专利技术的改进设计方案在从属权利要求中限定。按照本专利技术的方法使用在一个通信网络中，该网络包括有多个相互通信的网络节点，它们分别包括一个内部时钟，该内部时钟以一个配属于各自网络节点的节点时钟频率工作，其中同步信息用于使网络节点的内部时钟时间同步。在按照本专利技术的方法中取决于一个通过同步时钟规定的同步时钟频率使同步信息相互紧随地从一个前面的网络节点传输至下一个网络节点，其中同步信息包含有同步时钟的脉冲计数状态。每个网络节点在规定的时间间隔里基于过去所接收到的同步信息检测在同步时钟频率和其节点时钟频率之间的节拍比随时间的变化。各个网络节点基于检测到的节拍比随时间的变化通过一个函数近似节拍比随时间的展开，因此在时间和节拍比的情况之间存在有一种数学关系。各自的网络节点基于节拍比的以函数近似的随时间的展开把一个接收的同步信息的脉冲计数状态更新为在将同步信息发送至下一个网络节点时的脉冲计数状态。通过按照本专利技术的以一个函数对节拍比的随时间的变化的近似在求取脉冲计数状态时考虑到了由于同步时钟频率和/或节点时钟频率的变化而引起的节拍比的变化。尤其可以用函数来预计在发送同步信息至下一个网络节点的时刻的节拍比，并因此可以更准确很多地确定当前的脉冲计数状态。在按照本专利技术方法的一种优选实施形式中同步信息的脉冲计数状态的更新这样地进行，即求出在前面的网络节点中发送同步信息和在各自的网络节点中发送同步信息之间的同步脉冲的数量，其中应用节拍比的近似的随时间的展开结合一个规定的时间延迟以求出同步脉冲的这个数量，其中时间延迟包括了同步信息从前面的-->网络节点至各自网络节点的传输时间和各自网络节点中对所接收的同步信息的处理时间。在按照本专利技术的方法的一种实施形式中用节拍比的近似的(近似的)随时间的展开来求出在前面的网络节点中在发送出一个同步信息的时间点的节拍比，其中该节拍比与规定的时间延迟结合以用于求出在前面网络节点中发送同步信息和在各自的网络节点中发送同步信息之间的同步脉冲的数量。因此在前面网络节点中发送同步信息和在各自网络节点中发送同步信息之间的节拍比被认为是常数。这虽然并不总是符合实际的既有情况，然而由此得出的误差是很小的。这种方案的优点是可以简单地计算出在规定的时间延迟之内同步脉冲的数量，它尤其是可以通过将被设为常数的节拍比乘以时间延迟来确定。在本专利技术的一种变化方案中通过以下方法可以实现更加准确地确定在时间延迟之内同步脉冲的数量：对节拍比的近似的随时间的展开在时间延迟内进行积分并应用该积分来求出在前面网络节点中发送同步信息和在各自网络节点中发送同步信息之间的同步脉冲的数量。在这里积分结果尤其表示出了在时间延迟之内的同步脉冲的这种数量。在按照本专利技术的方法的另一种变化方案中基于在过去的相互紧随的同步信息之间的节拍比的平均值测算出在各自一个网络节点里节拍比随时间的变化。用于近似于节拍比随时间的展开的函数优选是一种线性函数，也就是说，所求出的节拍比随时间的变化表现出一种直线斜度。在一种特别优选的实施形式中直线函数如下，称之为RCF(t)：RCF(t)＝△m·(t+Tsync/2)+p2-->其中t是从在一个各自网络节点前面的网络节点中发送一个同步信息起所测得的时间，而且其中Tsync是两个相互紧随的同步信息之间的时间间隔。此外△m是直线斜率，它相当于节拍比的随时间的变化，这种变化基于过去接收到的同步信息已经检测到，而p2是平均的节拍比，这种节拍比存在于在前面的网络节点中发送同步信息的时刻两个相互紧随的同步信息之间。正如从专利申请的详尽说明中可以得出的那样，可以用上述的线性函数RCF(t)来避免在节拍比线性变化时求取脉冲计数状态时产生的误差。在一定条件下也可以应用一个多项式函数代替一个线性函数来近似节拍比的随时间的展开。因此就可以提高在节拍比为非线性变化时的方法的准确性。在按照本专利技术的方法的另一种设计方案中在通信网络里的一个同步元件中产生同步时钟频率，其中同步元件可以被认为是另一个网络节点，该另一个网络节点包含同步时钟并且取决于同步时钟频率将同步信息传输至通信网络的至少另外一个网络节点上。在按照本专利技术的方法的一种特别优选的实施形式中通信网路中的网络节点按照过程本文档来自技高网...

【技术保护点】
在通信网络里传输同步信息（ＳＭ）的方法，其中通信网络包括多个相互进行通信的网络节点（Ｓ１，…，ＳＮ），它们分别包括一个内部时钟（Ｃ１，…，ＣＮ），该内部时钟以一个配属于各自网络节点（Ｓ１，…，ＳＮ）的节点时钟频率（ｆｓ）工作，其中所述同步信息（ＳＭ）用于使网络节点（Ｓ１，…，ＳＮ）的内部时钟（Ｃ１，…，ＣＮ）时间同步，在该方法中：　－取决于一个通过同步时钟（ＣＭ）所规定的同步时钟频率（ｆｍ）使同步信息（ＳＭ）相互紧随地从一个前面的网络节点（Ｓ１，…，ＳＮ）传输至下一个网络节点（Ｓ１，…，ＳＮ），其中同步信息（ＳＭ）包含有同步时钟（ＣＭ）的脉冲计数状态；　－各个网络节点在规定的时间间隔里基于过去所接收的同步信息（ＳＭ）检测出同步时钟频率（ｆｍ）和其节点时钟频率（ｆｓ）之间的节拍比（ＲＣＦ）随时间的变化；　－各个网络节点（Ｓ１，…，ＳＮ）基于所检测到的节拍比（ＲＣＦ）随时间的变化通过一个函数来近似节拍比（ＲＣＦ）的随时间的展开；　－各个网络节点（Ｓ１，…，ＳＮ）基于节拍比（ＲＣＦ）的近似的随时间的展开，将一个接收的同步信息（ＳＭ）的脉冲计数状态更新为在将同步信息（ＳＭ）发送至下一个网络节点（Ｓ１，…，ＳＮ）时的脉冲计数状态。...

【技术特征摘要】
EP 2007-9-7 07017615.11.在通信网络里传输同步信息(SM)的方法，其中通信网络包括多个相互进行通信的网络节点(S1，...，SN)，它们分别包括一个内部时钟(C1，...，CN)，该内部时钟以一个配属于各自网络节点(S1，...，SN)的节点时钟频率(fs)工作，其中所述同步信息(SM)用于使网络节点(S1，...，SN)的内部时钟(C1，...，CN)时间同步，在该方法中:-取决于一个通过同步时钟(CM)所规定的同步时钟频率(fm)使同步信息(SM)相互紧随地从一个前面的网络节点(S1，...，SN)传输至下一个网络节点(S1，...，SN)，其中同步信息(SM)包含有同步时钟(CM)的脉冲计数状态；-各个网络节点在规定的时间间隔里基于过去所接收的同步信息(SM)检测出同步时钟频率(fm)和其节点时钟频率(fs)之间的节拍比(RCF)随时间的变化；-各个网络节点(S1，...，SN)基于所检测到的节拍比(RCF)随时间的变化通过一个函数来近似节拍比(RCF)的随时间的展开；-各个网络节点(S1，...，SN)基于节拍比(RCF)的近似的随时间的展开，将一个接收的同步信息(SM)的脉冲计数状态更新为在将同步信息(SM)发送至下一个网络节点(S1，...，SN)时的脉冲计数状态。2.根据权利要求1所述的方法，在该方法中为了更新同步信息(SM)的脉冲计数状态求出在前面的网络节点(S1，...，SN)中发送同步信息(SM)和在各自的网络节点(S1，...，SN)中发送同步信息(SM)之间的同步脉冲的数量，其中应用节拍比(RCF)的近似的随时间的展开结合一个规定的时间延迟(D1，D2)来求出同步脉冲的这个数量，其中时间延迟(D1，D2)包括了同步信息(SM)从前面的网络节点(S1，...，SN)至各自的网络节点(S1，...，SN)的传输时间(LD1，LD2)和各自的网络节点(S1，...，SN)中对所接收的同步信息(SM)的处理时间(BD1，BD2)。3.根据权利要求2所述的方法，在该方法中用节拍比(RCF)的近似的随时间的展开求出在前面的网络节点(S1，...，SN)中发送一个同步信息(SM)的时间点的节拍比(RCF)，其中应用该节拍比(RCF)与规定的时间延迟(D1，D2)结合以求取在前面的网络节点(S1，...，SN)中发送同步信息(SM)和在各自的网络节点(S1，...，SN)中发送同步信息之间的同步脉冲的数量。4.根据权利要求2所述的方法，在该方法中将节拍比(RCF)的近似的随时间的展开在规定的时间延迟(D1，D2)内进行积分，应用该积分来求出在前面的网络节点(S1，...，SN)中发送同步信息(SM)和在各自的网络节点(S1，...，SN)中发送同步信息(SM)之间的同步脉冲的数量。5.根据上述权利要求之一所述的方法，在该方法中基于在过去的相互紧随的同步信息(SM)之间的节拍比(RCF)的平均值测算出在一个各自网络节...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗朗茨约瑟夫格茨，那崇宁，德拉甘奥布拉多维奇，鲁克桑德拉沙伊特尔，京特施泰因德尔，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]