[发明专利]一种冗余网络的时间同步方法

说明书

本申请公开了一种冗余网络时间同步方法，网络节点与相邻节点进行时钟同步。当网络存在冗余链路时，具有冗余链路的节点可以通过不同链路与不同邻居之间进行时钟同步，并采用加权平均的方式计算标准时钟的估计值。其中，加权参数取决于邻居节点的时钟误差因子和与邻居节点间的链路时延；节点的时钟误差因子通过邻居节点的时钟误差因子、与邻居节点间的链路时延以及本地时钟斜率计算得出。

技术领域

本发明涉及网络通信领域，具体地说是一种冗余网络的时间同步方法。

背景技术

现代工业高速发展的背景下,电力系统、机器人控制、车间级自动化控制系统等领域工业现场对多系统协同工作要求越来越高。因此，需要一个共同的时间基准来确保系统运行可靠。

大多数以太网系统中，都采用IEEE1588定义的精准钟同步协议实现设备之间的同步。IEEE1588协议基本原理是通过硬件和软件将网络中从时钟与主时钟实现同步，同步精度最高可达到纳秒级，能适应不同的接入环境，从而可以有效的解决工业网络中的实时性问题，已经广泛用于军事领域、远程通信、电力系统和数控系统等诸多领域。

但是，在以IEEE1588为代表的典型时间同步协议中，链路时延往往对同步精度影响很大。尽管IEEE1588v2中可以对链路时延进行补偿，但是单一链路时延的不对称性仍然会对时间同步的精度造成较大影响。为解决上述问题，本发明针对具有冗余链路的网络系统，对不同链路可能造成的时间同步误差进行评估，并通过多条链路加权平均的方式，减少单一链路时延不对称性造成的同步误差。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种冗余网络的时间同步方法。

本发明采用如下技术方案：一种冗余网络时间同步方法，包括以下步骤：

网络中节点通过组播方式识别邻居节点，一个节点与获取其时间同步组播数据的邻居节点之间存在一条实际或虚拟链路；

对于某一节点：

通过时钟误差因子对时钟斜率和初始时钟偏移进行计算；根据补偿后时钟斜率和初始时钟偏移、以及节点的本地时钟与标准时钟之间的线性关系，得到该节点的本地时钟；

根据补偿后时钟斜率和初始时钟偏移、以及该节点的本地时钟，得到该节点同步后的标准时钟估计值，实现节点与邻居节点的时间同步。

对于某节点，本地时钟与标准时钟之间采用线性关系模型：

τ(t)＝αt+β

其中τ(t)为本地时钟；t为标准时钟；α为时钟斜率；β为初始时钟偏移。

网络节点对一段时间T内的时钟斜率α进行统计，得到时钟斜率的均值和标准差。

网络中所有节点维护自身时钟误差因子Q，且时钟源误差因子Q＝0，其余节点初始误差因子Q＝∞。

网络节点只同误差因子比自身小的邻居节点进行时钟同步。

所述通过节点的时钟误差因子对时钟斜率和初始时钟偏移进行计算，具体如下：

其中，{i}表示邻居节点中，节点时钟误差因子小于当前节点当前节点时钟误差因子的节点集合，n表示邻居节点中节点时钟误差因子小于当前节点当前节点时钟误差因子的节点数量；Q_i表示邻居节点i的节点时钟误差因子；Q_Li表示与邻居节点i之间的链路同步误差因子；α_i为通过邻居节点i计算的链路时钟斜率；β_i为通过邻居节点i计算的初始时钟偏移；α为时钟斜率，β为初始时钟偏移。

某节点获取与邻居节点的链路时延τ，并计算链路同步误差因子Q_L：