一种时间同步装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种时间同步装置和方法。所述方法包括：根据精确时间协议PTP计算本设备相对于主设备的时间偏移量，并根据预定的误差计算周期，在通过PTP进行时间同步调整后，计算该PTP时间同步调整周期内本设备相对于主设备的单位时间偏移量，选取N个所述单位时间偏移量作为误差样本进行分析，将所述误差样本的均值换算为单个时钟脉冲误差，并根据所述单个时钟脉冲误差下发误差调整值，N为大于1的自然数；根据接收到的PTP时间偏移量进行时间同步并根据所述误差调整值调整本设备单个时钟脉冲的步进值。通过本发明专利技术的技术方案，大大提高了时间精度，并改善了时间同步的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种时间同步装置和方法
本专利技术涉及网络通信
，尤其涉及一种时间同步装置和方法。
技术介绍
在通信网络中，许多业务的正常运行都要求网络时钟同步，即整个网络各设备之间的时间或频率差保持在合理的误差水平内。现有的时间同步协议中，网络时间协议（NetworkTimeProtocol，NTP）一般只能达到亚秒级的时间同步精度，已经达不到当今网络高精度的要求；而全球定位系统（GlobalPositioningSystem，GPS）需要较高的建设和维护成本，在国家安全方面也非常被动，因此一种新型的时间同步协议精确时间协议（PrecisionTimeProtocol，PTP）应运而生。网络系统中，各个设备被组织成主、从同步层级结构。其中，发布同步时间的时钟节点成为主节点或主设备，接收同步时间的时钟节点则成为从节点或从设备。主设备决定了整个系统的参考时间，主设备通过时间接口同步于高精度时间源，主设备和从设备之间通过PTP来实现时间同步。PTP同步的基本原理为主设备和从设备之间交互同步报文并记录报文的收发时间，通过计算报文往返的时间差来计算主设备和从设备之间的时间误差，从设备节点按照该误差来调整本地时间，就可以实现其与主系统时间的同步。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种时间同步装置和方法，应用在时间同步过程中的从设备上。具体地，所述装置包括：误差计算模块，用于根据精确时间协议PTP计算本设备相对于主设备的时间偏移量，并根据预定的误差计算周期，在通过PTP进行时间同步调整后，计算该PTP时间同步调整周期内本设备相对于主设备的单位时间偏移量，选取N个所述单位时间偏移量作为误差样本进行分析，将所述误差样本的均值换算为单个时钟脉冲误差，并根据所述单个时钟脉冲误差下发误差调整值给时钟计算模块，N为大于1的自然数；时钟计算模块，用于根据接收到的PTP时间偏移量进行时间同步并根据所述误差调整值调整本设备单个时钟脉冲的步进值。进一步地，所述时钟计算模块包括：调整单元、计时时钟、加法器以及时间戳步进单元；所述调整单元用于接收根据PTP协议计算出来的所述PTP时间偏移量，并将PTP时间偏移量下发给加法器；所述计时时钟用于向所述加法器提供时钟脉冲；所述误差调整值包括：所述单个时钟脉冲误差或将当前单个时钟脉冲的步进值与所述单个时钟脉冲误差进行运算得到的新的单个时钟脉冲的步进值；所述时间戳步进单元用于在所述误差调整值是所述单个时钟脉冲误差时，将当前单个时钟脉冲的步进值与所述单个时钟脉冲误差进行运算得到新的单个时钟脉冲的步进值并进行保存，在所述误差调整值是所述新的单个时钟脉冲的步进值时进行保存；所述加法器用于在根据所述PTP时间偏移量调整本设备的系统时间的基础上，在接收到所述计时时钟提供的时钟脉冲时，从所述时间戳步进单元中读取所述新的单个时钟脉冲的步进值，将当前时间加上所述新的单个时钟脉冲的步进值得到本设备的系统时间。进一步地，所述误差计算模块在所述误差样本的标准差在预设的范围内时，将所述误差样本的均值换算为单个时钟脉冲误差。进一步地，所述误差计算模块在所述误差样本的标准差不在预设的范围内时，丢弃所述误差样本中的第i个单位时间的偏移量，并顺序选取第N+i个单位时间的偏移量并将其补入误差样本作为新的误差样本进行分析，其中，i的初始值是1，且是大于等于1的自然数，如果所述新的误差样本的标准差仍不在预设的范围内，则i=2…，直到第i个单位时间的偏移量到第N+i-1个单位时间的偏移量所组成的误差样本满足标准差在所述预设的范围内。进一步地，所述误差计算模块如果在本误差计算周期内所述误差样本的标准差一直不在所述预设的范围内，则在下一个周期到来时重新选取误差样本进行分析。所述方法包括：根据精确时间协议PTP计算本设备相对于主设备的时间偏移量，并根据预定的误差计算周期，在通过PTP进行时间同步调整后，计算该PTP时间同步调整周期内本设备相对于主设备的单位时间偏移量，选取N个所述单位时间偏移量作为误差样本进行分析，将所述误差样本的均值换算为单个时钟脉冲误差，并根据所述单个时钟脉冲误差下发误差调整值，N为大于1的自然数；根据接收到的PTP时间偏移量进行时间同步并根据所述误差调整值调整本设备单个时钟脉冲的步进值。进一步地，所述误差调整值包括：所述单个时钟脉冲误差或将当前单个时钟脉冲的步进值与所述单个时钟脉冲误差进行运算得到的新的单个时钟脉冲的步进值；所述根据接收到的PTP时间偏移量进行时间同步并根据所述误差调整值调整本设备单个时钟脉冲的步进值的过程包括：接收根据PTP协议计算出来的所述PTP时间偏移量，并将PTP时间偏移量下发给加法器；在所述误差调整值是所述单个时钟脉冲误差时，将当前单个时钟脉冲的步进值与所述单个时钟脉冲误差进行运算得到新的单个时钟脉冲的步进值并进行保存，在所述误差调整值是所述新的单个时钟脉冲的步进值时进行保存；所述加法器用于在根据所述PTP时间偏移量调整本设备的系统时间的基础上，在接收到计时时钟提供的时钟脉冲时，读取所述新的单个时钟脉冲的步进值，将当前时间加上所述新的单个时钟脉冲的步进值得到本设备的系统时间。进一步地，在所述误差样本的标准差在预设的范围内时，将所述误差样本的均值换算为单个时钟脉冲误差。进一步地，在所述误差样本的标准差不在预设的范围内时，丢弃所述误差样本中的第i个单位时间的偏移量，并顺序选取第N+i个单位时间的偏移量并将其补入误差样本作为新的误差样本进行分析，其中，i的初始值是1，且是大于等于1的自然数，如果所述新的误差样本的标准差仍不在预设的范围内，则i=2…，直到第i个单位时间的偏移量到第N+i-1个单位时间的偏移量所组成的误差样本满足标准差在所述预设的范围内。进一步地，如果在本误差计算周期内所述误差样本的标准差一直不在所述预设的范围内，则在下一个周期到来时重新选取误差样本进行分析。由以上描述可以看出，本专利技术通过定期计算单个时钟脉冲的误差，进而计算精准的单个时钟脉冲步进值，采用加法器进行所述步进值的增量加法，大大提高时间精度，减少了PTP协议时间同步调整的次数和时间突变，改善了从设备时间同步的稳定性。同时降低设备对计时时钟的精度要求，节省了大量制造成本。附图说明图1是现有技术中主设备和从设备报文交互示意图；图2是现有技术一种实施例从设备中提供时间戳的模块结构图；图3是本专利技术一种实施例提高时间精度的装置的结构图；图4是本专利技术一种实施例提高时间精度的方法流程图。具体实施方式请参考图1，现有技术中主设备和从设备报文交互过程：1.主设备在时刻T1发送Sync报文。如果主设备是单步模式，将T1携带在发送的Sync报文中；如果是双步模式，Sync报文不携带T1，而是将T1携带在随后的Follow_Up报文中发送给从设备。2.从设备在时刻T2接收到所述Sync报文，并从Sync报文或者随后的Follow_Up报文中获取时刻T1。3.从设备在时刻T3发送延时请求报文Delay_Req给主设备。4.主设备在时刻T4接收到Delay_Req报文。5.主设备随后通过延时回答报文Delay_Resp将T4发送给从设备。通过上述报文交互的过程，从设备获取四个时间点：T1、T2、T3以及T4，并利用这四个时间计算出主设备和从设备之间的平均路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种时间同步装置，应用在时间同步过程中的从设备上，其特征在于，所述装置包括：误差计算模块，用于根据精确时间协议PTP计算本设备相对于主设备的时间偏移量，并根据预定的误差计算周期，在通过PTP进行时间同步调整后，计算该PTP时间同步调整周期内本设备相对于主设备的单位时间偏移量，选取N个所述单位时间偏移量作为误差样本进行分析，将所述误差样本的均值换算为单个时钟脉冲误差，并根据所述单个时钟脉冲误差下发误差调整值给时钟计算模块，N为大于1的自然数；时钟计算模块，用于根据接收到的PTP时间偏移量进行时间同步并根据所述误差调整值调整本设备单个时钟脉冲的步进值。

【技术特征摘要】
1.一种时间同步装置，应用在时间同步过程中的从设备上，其特征在于，所述装置包括：误差计算模块，用于根据精确时间协议PTP计算本设备相对于主设备的时间偏移量，并根据预定的误差计算周期，在通过PTP进行时间同步调整后，计算该PTP时间同步调整周期内本设备相对于主设备的单位时间偏移量，选取N个所述单位时间偏移量作为误差样本进行分析，将所述误差样本的均值换算为单个时钟脉冲误差，并根据所述单个时钟脉冲误差下发误差调整值给时钟计算模块，N为大于1的自然数；时钟计算模块，用于根据接收到的PTP时间偏移量进行时间同步并根据所述误差调整值调整本设备单个时钟脉冲的步进值。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述时钟计算模块包括：调整单元、计时时钟、加法器以及时间戳步进单元；所述调整单元用于接收根据PTP协议计算出来的所述PTP时间偏移量，并将PTP时间偏移量下发给加法器；所述计时时钟用于向所述加法器提供时钟脉冲；所述误差调整值包括：所述单个时钟脉冲误差或将当前单个时钟脉冲的步进值与所述单个时钟脉冲误差进行运算得到的新的单个时钟脉冲的步进值；所述时间戳步进单元用于在所述误差调整值是所述单个时钟脉冲误差时，将当前单个时钟脉冲的步进值与所述单个时钟脉冲误差进行运算得到新的单个时钟脉冲的步进值并进行保存，在所述误差调整值是所述新的单个时钟脉冲的步进值时进行保存；所述加法器用于在根据所述PTP时间偏移量调整本设备的系统时间的基础上，在接收到所述计时时钟提供的时钟脉冲时，从所述时间戳步进单元中读取所述新的单个时钟脉冲的步进值，将当前时间加上所述新的单个时钟脉冲的步进值得到本设备的系统时间。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述误差计算模块，进一步用于在所述误差样本的标准差在预设的范围内时，将所述误差样本的均值换算为单个时钟脉冲误差。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述误差计算模块，进一步用于在所述误差样本的标准差不在预设的范围内时，丢弃所述误差样本中的第i个单位时间的偏移量，并顺序选取第N+i个单位时间的偏移量并将其补入误差样本作为新的误差样本进行分析，其中，i的初始值是1，且是大于等于1的自然数，如果所述新的误差样本的标准差仍不在预设的范围内，则i=2…，直到第i个单位时间的偏移量到第N+i-1个单位时间的偏移量所组成的误差样本满足标准差在所述预设的范围内。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述误差计算模块，进一步用于如果在本误差计算周期内所述误差样本的标准差...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁学伟，
申请(专利权)人：杭州华三通信技术有限公司，
类型：发明
国别省市：