一种适用于时间同步网络的高精度路径延迟测量方法技术

本发明专利技术公开了一种适用于时间同步网络的高精度路径延迟测量方法，主时钟将当前时刻封装到同步测量帧里，派发同步测量帧到网络中的从时钟；从时钟接收到同步测量帧，对该同步测量帧进行固化处理，然后提取当前派发时刻，在同步测量帧的固化时刻将自身的时钟的时间校正为同步测量帧的派发时刻与最大传输延迟的累加值；同时从时钟设置跟随同步测量帧的预期固化时刻；主时钟将跟随派发时刻封装到跟随同步测量帧中，并在跟随派发时刻派发跟随同步测量帧到网络中的从时钟；从时钟接收到跟随同步测量帧，对该跟随同步测量帧进行固化处理，得到跟随同步测量帧的固化时刻，将跟随同步测量帧的固化时刻与预期固化时刻进行比较，计算得到路径修正因子。到路径修正因子。到路径修正因子。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于时间同步网络的高精度路径延迟测量方法


[0001]本专利技术涉及一种时间延迟测量的方法，特别涉及一种适用于时间同步网络的高精度路径延迟测量的方法。

技术介绍

[0002]美国电气与电子工程师协会推出的IEEE 1588(IEEE 1588
‑
2008)标准为时间确定性网络提供了主从式时间同步方法。主从式时间同步协议分为两个阶段进行：时钟偏移测量阶段和路径延迟测量阶段。第一阶段测量主从时钟之间的时间偏差，称为时钟偏移测量阶段。同步过程的第二个阶段是延迟测量阶段，测量主从时钟之间的路径传输延迟。首先从时钟向主时钟发送延迟请求报文，并标记准确发送时间戳；主时钟接收延迟请求报文，标记准确的接收时间戳，并将该时间戳值写入之后发送的延迟应答帧中。从时钟依据往返的测量帧计算从时钟与主时钟之间的网络传输延迟。测量帧在传输过程中引入透明时钟机制，准确记录帧在每个节点的传输延迟。
[0003]美国汽车工业协会推出的SAE AS6802标准为时间触发以太网(Time
‑
Trigged Ethernet，TTE)规定了分布式时间同步协议。SAE AS6802标准规定了3种不同的同步角色，分别是同步主控器(Synchronization Master，SM)、同步客户端(Synchronization Client，SC)和压缩主控器(Compression Master，CM)。端系统一般配置为SM和SC，交换机一般配置为CM。同一个同步域内的相同同步优先级的同步节点(SM、SC和CM)组成一个集群(cluster)。SAE AS6802标准规定了两步时间同步方法。第一步，SM在同步周期开启时刻向集群内的CM发送协议控制帧(protocol control frame，PCF)请求同步；第二步，CM提取PCF帧的透明时钟信息后，发送压缩后的PCF到SM和SC中。SM、SC和CM在传输PCF帧过程中引入透明时钟机制，并在接收端采用固化算法处理PCF帧，因此接收端能够重建PCF帧的发送次序。
[0004]在IEEE 1588网络中，由于往返路径延迟不对等，因而针对往返路径延迟取平均值的操作会引入路径测量的不确定性，进而导致时钟精度下降。在TTE网络中，在PCF帧传输的过程中引入固化机制，有利于重建PCF帧的时序，提高了时间同步精度，但是由于传输过程中PHY芯片等硬件带来的固定延迟是基于离线测量的，由于这种固定延迟在一个范围内浮动，在上电后，由于环境的影响，固定延迟的实际值与离线测量值往往不一致，这将会导致时间同步精度下降。现有的TTE网络传输机制无法消除这种延迟实际值与离线测量值不一致的情况。

技术实现思路

[0005]为了精确时间同步网络中的路径延迟，本专利技术的专利技术目的在于提出一种适用于时间同步网络精确路径延迟测量方法，该方法能够为时间同步网络提供高精度的路径延迟测量服务。
[0006]本专利技术的专利技术目的通过以下技术方案实现：
[0007]一种适用于时间同步网络的高精度路径延迟测量方法，包括有下列步骤：
[0008]步骤一：网络设备上电后，主时钟以当前时刻为派发时刻，并将当前派发时刻封装到同步测量帧里，派发同步测量帧到网络中的从时钟；
[0009]步骤二：从时钟接收到主时钟发来的同步测量帧，对该同步测量帧进行固化处理，然后提取同步测量帧里的主时钟的当前派发时刻，在同步测量帧的固化时刻将自身的时钟的时间校正为主时钟的当前派发时刻与最大传输延迟的累加值；同时从时钟设置跟随同步测量帧的预期固化时刻；
[0010]步骤三：主时钟将跟随派发时刻封装到跟随同步测量帧中，并以跟随派发时刻为派发时刻点，派发跟随同步测量帧到网络中的从时钟；
[0011]步骤四：从时钟接收到主时钟发来的跟随同步测量帧，对该跟随同步测量帧进行固化处理，得到跟随同步测量帧的固化时刻，将跟随同步测量帧的固化时刻与预期固化时刻进行比较，计算得到路径修正因子。
[0012]较佳地，所述预期固化时刻为：
[0013][0014]其中，为主时钟的派发同步测量帧的时刻，MD为时间同步网络中任一同步时钟传输同步测量帧到其他任一同步时钟开始，直到接收该同步测量帧的同步时钟完成对同步测量帧的固化操作之后，该同步测量帧中透明时钟累计的最大值。
[0015]较佳地，所述跟随派发时刻为：
[0016][0017]其中，为主时钟的派发同步测量帧的时刻，MD为从主时钟传输同步测量帧到从时钟开始，直到该从时钟完成对同步测量帧的固化操作之后，该同步测量帧中透明时钟累计的最大值。
[0018]较佳地，一种适用于时间同步网络的高精度路径延迟测量方法，还包含从时钟使用路径修正因子对本地时钟的当前时间进行修正，完成时间同步操作；或者从时钟将路径修正因子存储起来，在后续的时间同步操作中，对主时钟发来的同步帧的透明时钟值进行修正，然后执行固化操作，实现路径延迟的精确测量。
[0019]本专利技术的有益效果在于：
[0020](1)本专利技术充分考虑到网络时间同步特性，提供的路径延迟测量方法适用于以星形、环形等多种拓扑连接的交换式网络中。
[0021](2)本专利技术考虑到路径延迟的特征，提供的路径延迟测量方法能够实现高精度的单向路径延迟测量，避免同步测量帧在路径传输过程中引入不对等性延迟和不确定性的固定延迟，提高了时间同步的精度。
[0022](3)本专利技术考虑到网络硬件固定延迟离线测量值与在线测量值之间的差异，提出以在线方式进行路径延迟测量，实现精确测量路径延迟，从而提高了时间精度。
[0023](4)本专利技术提供的路径延迟测量方法基于现有的硬件设备和软件计算操作，不需要引入额外的高精度的硬件时钟和测量装置，降低了路径延迟测量所需的硬件设备成本。
[0024](5)本专利技术提供的路径延迟测量方法可与现有的时间同步方法结合使用，在线精
确测量路径延迟，也可独立作为时间同步方法应用到时间同步网络中。
附图说明
[0025]图1是实施例中举例说明的时间同步网络的网络物理拓扑示意图。
[0026]图2是路径测量帧交互过程。
[0027]图3是本专利技术提出的高精度路径延迟测量方法的流程示意图。
具体实施方式
[0028]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。
[0029]在本实施例以图1所示的是时间同步网络进行举例说明，一个有能力对时间同步网络中其他时钟进行授时同步的高精度时钟源同步时钟，简称为主时钟。一个用于接收主时钟发来的同步帧，依据同步帧中包含的主时钟的时间同步信息进行时间同步操作的同步时钟，简称为从时钟。
[0030]主时钟通过发送同步测量帧和跟随同步测量帧给所有的从时钟，测量主时钟到从时钟之间的单向路径延迟，其中同步测量帧和跟随同步测量帧都属于同步帧。
[0031]主时钟的定时精度应高于时间同步网络内部的其余从时钟的定时精度，主时钟的总数通常至少有2个或者2个以上。
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于时间同步网络的高精度路径延迟测量方法，其特征在于包括有下列步骤：步骤一：网络设备上电后，主时钟以当前时刻为派发时刻，并将当前派发时刻封装到同步测量帧里，派发同步测量帧到网络中的从时钟；步骤二：从时钟接收到主时钟发来的同步测量帧，对该同步测量帧进行固化处理，然后提取同步测量帧里的主时钟的当前派发时刻，在同步测量帧的固化时刻将自身的时钟的时间校正为主时钟的当前派发时刻与最大传输延迟的累加值；同时从时钟设置跟随同步测量帧的预期固化时刻；步骤三：主时钟将跟随派发时刻封装到跟随同步测量帧中，并以跟随派发时刻为派发时刻点，派发跟随同步测量帧到网络中的从时钟；步骤四：从时钟接收到主时钟发来的跟随同步测量帧，对该跟随同步测量帧进行固化处理，得到跟随同步测量帧的固化时刻，将跟随同步测量帧的固化时刻与预期固化时刻进行比较，计算得到路径修正因子。2.根据权利要求1所述的一种适用于时间同步网络的高精度路径延迟测量方法，其特征在于所述预期固化时刻为：其中，为...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤雪乾，曲国远，王智宇，严龙，罗泽雄，
申请(专利权)人：中国航空无线电电子研究所，
类型：发明
国别省市：