[发明专利]基于PTP的时钟同步方法、系统和设备

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种基于PTP的时钟同步方法、系统和设备。

背景技术

IEEE1588是网络测量和控制系统的精密时钟同步协议标准，简称精密时钟协议（precision time protocol，PTP）。通过主设备与从设备间的消息传递，计算时间和频率偏移，从而达到主设备与从设备的频率和时间同步，精度可以达到亚微秒级。此标准的目的是为了精确地将测量与控制系统中分散、独立运行的时钟同步起来。

PTP时钟同步的基本原理如下：主设备和从设备之间交互报文并记录报文的收发时间，通过延时偏移计算公式来计算调整延时与偏移量。具体如图1所示：

步骤一：主设备（master）向从设备（slave）发送同步（Sync）报文，Sync报文中携带本报文离开master的估计时刻；

步骤二：master向slave发送跟随（Follow_Up）报文，Follow_Up报文中携带Sync报文离开master的准确时刻t1；

步骤三：slave接收到Sync报文后，记录Sync报文到达slave的时刻t2，并且读取Follow_Up报文中的t1时刻；

步骤四：slave向master发送延迟请求（Delay_Req）报文，并记录Delay_Req报文离开slave的时刻t3；

步骤五：master接收到Delay_Req报文时，记录报文到达master的时刻t4，并将时刻t4通过延迟响应（Delay_Resp）报文返回给slave；

步骤六：slave接收到Delay_Resp报文后，读取Delay_Resp报文中的时刻t4后，根据t1，t2，t3，t4四个时刻值和延时偏移计算公式计算延迟时间和偏移量，从而调整本地时钟的时刻来达到主从设备的时钟同步。

延时偏移计算公式为：

Delay=（（t2-t1）+（t4-t3））/2；

Offset=（（t2-t1）-（t4-t3））/2。

PTP系统的报文格式的通用头如图2所示。

可见，PTP系统的核心思想就是使slave得到四个时间点t1，t2，t3，t4，从而推算出时间偏移和延时，然后调整本地时间达到主从设备的时钟同步。

目前在实现PTP协议时，主要实现方法如图3-图6所示。

其中，主CPU为设备中央处理器，初始时间戳（Origintimestamp）即OriginalTime为PTP报文中的一个字段；校正域（correctionfield，CF）为PTP报文头中的一个字段。

图3中，t1时刻由master时钟产生，Sync报文经CPU封装，到达物理层（Physical Layer，PHY）芯片时，相应寄存器会给Sync报文中的OriginalTime和CF字段赋值，即打上时间戳，此时刻就是t1；

图4中，slave时钟收到报文，PHY寄存器会记录报文到达时刻t2，将此时刻值添加在Sync报文后面，并上报给CPU；CPU读取Sync报文，得到时间t1和t2；

图5中，slave时钟发送Delay_Req报文，报文到达PHY芯片时，会产生中断；CPU读取此刻本地时钟寄存器的值t3，将t3作为Delay_Req报文的发送时刻；

图6中，master时钟收到Delay_Req报文，会同样给Delay_Req报文打上时间戳t4；并通过Delay_Resp报文将此时刻返回给slave时钟。至此slave获得了t1、t2、t3、t4四个时刻。

综上，现有技术存在以下缺陷：按照上述方法实现PTP协议时，slave时钟在产生t3时，是通过中断来实现的，目前的硬件条件决定了，中断产生，CPU读取寄存器的时间是比较耗时的，所以通过中断得到的t3和实际的Delay_Req报文的发送时刻是有一定偏差的，从而直接导致后续延时与偏移量的计算不准确，从而影响时钟同步精度。

发明内容

本发明实施例提供一种基于精密时钟协议PTP的时钟同步方法、系统和设备，用于提高从设备的时钟同步精度。

一种基于精密时钟协议PTP的时钟同步方法，该方法包括：

从设备接收到主设备发送的同步报文后，记录所述同步报文到达从设备的时间点t2，并读取和记录所述同步报文中携带的主设备发送所述同步报文的时间点t1；

从设备生成延迟请求报文，将发送所述延迟请求报文的时间点t3携带在所述延迟请求报文中，并向主设备发送所述延迟请求报文；