[发明专利]一种去中心化的快速网络时间同步方法

说明书

一种去中心化的快速网络时间同步方法，属于网络通信技术领域，通信时采用周期式通信，每个通信周期为一个宏周期；网络中有一个节点为提供时间基准的主时钟节点，其具有主时钟身份，且该身份具有唯一性；向主时钟节点进行时间同步的节点为从时钟节点，其具有从时钟身份；所有的从时钟节点需要与该主时钟节点进行时钟同步通信，实现整个网络的时间同步；包括以下步骤：步骤S1，身份竞争过程；步骤S2，时钟同步过程。分布式组网结构，去中心化网络。本方案中，主从时钟节点身份的产生源于网络中所有节点的竞争，即所有节点均有可能成为主时钟节点。

技术领域

本发明属于网络通信技术领域，特别涉及一种去中心化的快速网络时间同步方法。

背景技术

EPA-SRB总线为基于EPA总线发展而来的实时以太网总线，其显著通信特点为该系统通信时采用周期式通信，每个通信周期为一个宏周期，宏周期由周期时间和非周期时间组成，系统中的所有设备均同步在同一个时间基准之下，即所有节点均同步在同一个时钟基准支线，系统中有一个节点为提供时间基准的主时钟节点，其它节点为从时钟节点，所有的从时钟节点需要与该主时钟节点进行时钟同步通信，实现整个网络的时间同步。

公开号为CN205283557U的中国专利，公开了一种基于同步以太网的PTP时间同步装置，描述了系统的结构和同步方法。其包括主端时间同步部分、从端时间同步部分和连接光纤；主端时间同步部分通过连接光纤以点对点方式连接从端时间同步部分；主端时间同步部分与从端时间同步部分结构相同。其在高速以太网基础上增加高精度远距离时间同步功能，在分布式同步数据采集传输中，数据传输距离远、传输的时间同步精度高、数据的传输速率高同时保证数据传输安全可靠，还可在单条链路上实现网络数据传输与时间同步。但是，该方案具有以下不足：

1) 该现有技术方案，分为主从两种固定的节点类型，主提供时间基准，主时钟节点故障会导致从时钟节点的时间同步不能工作。

2)该现有同步技术同步方式基于IEEE1588实现，同步需要的报文种类多，系统较复杂的环境下每多一种报文可能造成的带宽的消耗就会很大。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种去中心化的快速网络时间同步方法。

为了达到上述目的，本发明采取了以下的技术方案。

一种去中心化的快速网络时间同步方法，通信时采用周期式通信，每个通信周期为一个宏周期；网络中有一个节点为提供时间基准的主时钟节点，其具有主时钟身份，且该身份具有唯一性；向主时钟节点进行时间同步的节点为从时钟节点，其具有从时钟身份；所有的从时钟节点需要与该主时钟节点进行时钟同步通信，实现整个网络的时间同步；

包括以下步骤：

步骤S1，身份竞争过程：主时钟身份的竞争过程通过主时钟声明报文进行；主要的竞争规则为：哪个节点先发送主时钟声明报文进行声明，则该节点先成为主时钟节点；竞争出唯一一个主时钟节点之后，该主时钟节点为整个网络提供时间基准，周期性的发送携带时间戳的主时钟周期报文；

步骤S2，时钟同步过程：网络中的其它节点向该主时钟节点发送时钟同步请求报文，主时钟节点接收同步请求报文后会回复同步响应报文，完成时钟同步。

进一步，步骤S1中，还包括以下步骤：

步骤S1a，判断接入网络的节点是否具有强制身份，该强制身份为主时钟身份或从时钟身份：

如果网络中强制指定某个节点一定为从时钟节点，那么该节点无论什么时间接入网络，均不参与主时钟身份的竞争，成为从时钟节点，仅参与时钟同步过程；

如果网络中强制指定某个节点一定为主时钟节点，那么该节点无论什么时间接入网络，均成为主时钟节点；该节点会无视其它节点，强行直接发送主时钟周期报文，直到其他节点不在竞争或是原本的主时钟节点不在作为主工作。

如果网络中有多个节点都被强行设置为主时钟节点，则会根据谁先发送主时钟周期报文，谁优先成为主时钟节点，其它强制主时钟节点不再与其竞争；