[发明专利]一种高精度网络对时方法

说明书

技术领域

本发明涉及时间应用技术领域，具体涉及以太网传输系统中的一种高精度网络对时方法。

背景技术

在许多分布式的应用系统中，都有高精度的时钟同步需求，采用GPS等硬接线同步方式，可以达到很高的精度，但是成本较高，不利于普通工程。而目前越来越多的分布式设备以局域网的方式相互连接，这也对网络授时的精度提出了更高的要求。但是网络连接过程中会存在许许多多的对时精度问题，特别是以太网在负荷很重时，网络的传输效率会很低，信息数据会产生几毫秒到几十毫秒不等的时间延迟，此外计算机主时钟的时钟漂移等问题也对同步精度产生一定影响。

时钟同步技术是依靠精确的参考时钟维持本地时钟，对比本地时钟与参考时钟的差异，调整本地时钟，使得本地时钟时间与标准时钟的时间差保持在尽量小的范围内。

现有的以太网对时方法主要有NTP和IEEE 1588协议，前者提供了一种低成本的网络对时方法，由于其时间标记是在应用层获取的，对时精度较低，一般在10ms左右，不能满足工程需求；后一种在协议底层获取时间标记，利用网络的通信链路实现时钟同步，有较高精度，最高可以达到100ns。但两者都是通过在数据流中加入对时数据包(时间戳)的方式，利用数据包双向传输时延来对时。这种方法需要占用数据传输带宽，会受到网络双向传输负荷的影响，当网络任意一个方向传输负荷较重时，就会严重影响定时精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高精度的以太网对时方法。

本发明的目的是这样实现的：

(1)在授时端，将同步信号加入到以太网络变压器次级线圈的中点，同步信号为+v到-v的方波信号，以太网数据在网线的每一对双绞线上为差分传输，一对差分信号的中值电平为同步信号的电平，完成授时信号的发送；

(2)在受时端，信号在以太网络变压器的初级线圈中点处解调之后得到授时端发送的同步信号；

(3)在数据发送端发送同步信号有边沿变化的时候打开一个时间窗进行关门，在时间窗内不发送数据，当同步脉冲沿通过以后再重新开门发送网络数据；

(4)根据预设的同步脉冲周期和脉宽，由本地晶振分频计数产生相应周期和脉宽的本地同步脉冲；当授时端的同步脉冲边沿到达时，授时端同步信号和受时端同步信号相位不同步；利用授时端同步信号触发一个计数器清零信号，利用这个信号令计数器进行强制清零并重新计数。

本发明的有益效果在于：

本发明提供的以太网对时方法是利用网络信号的差分特性，利用网络变压器的中间抽头传输同步信号，与其他方法相比，对时几乎不占用数据带宽，而且由于同步建立不需要经历往返的数据包传输延迟，从而缩短了同步建立的时间。

附图说明

图1以太网传送同步信号示意图；

图2授时端同步发射信号波形；

图3受时端解调后同步信号波形；

图4抑制尖冲干扰示意图；

图5同步装置工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。

本发明是一种以太网同步对时技术。

授时端将同步对时信号加入到以太网络变压器次级线圈的中点。

受时端在本地以太网络变压器初级线圈的中点接收同步对时信号。

受时端在本地以太网络变压器次级线圈接收数据信号。

接收同步信号作为本地锁相环的校正信号。

接收数据信号中含有因为加入同步信号产生的尖冲干扰，通过关门去除。

具体为：

(1)在授时端，将需要传输的同步信号加入到以太网络变压器次级线圈的中点，完成授时信号的发送。

(2)在受时端，信号在以太网络变压器的初级线圈中点处解调之后得到授时端发送的同步信号。

(3)为了解决同步信号的尖冲干扰对网络数据产生的影响，在同步信号边沿变化期间打开一个足够长的时间窗进行关门，在时间窗内不发送数据。

(4)为了消除本地晶振时钟漂移的误差，利用授时端同步信号触发一个计数器清零信号，清零信号使得计数器强制清零并重新计数，以保持时间同步。

下面结合附图对本专利作进一步具体说明：

(1)如图1所示，本专利的对时方法利用网线传输对时信号，同时将网络数据调制到对时方波的直流电平上，可以同时传输数据与对时，对时几乎不占用数据带宽，不受网络传输负荷的影响。