專利名稱：時間同步方法及節點的制作方法
技術領域：
本發明涉及通信領域，具體而言，涉及一種時間同步方法及節點。
背景技術：
隨著通訊技術的不斷發展，時鐘和時間同步的應用和需求也將越來越多。由于時 鐘同步是時間同步的基礎，且同步的時鐘可用于通信的業務傳送，高精度的時間同步更是 3G/4G等未來通信發展的方向和必然趨勢。在傳統的網絡中，雖然可以實現時間同步，但通 常精度低，且需要較長時間才能到達可接受的同步精度。目前，很多時間和時鐘同步的方法是在各個節點接入一個統一的高等級時鐘時間 源，比如全球定位系統(Global Position System，簡稱為GPS)，這種方法也能達到較好的 時間精度，但是完全依賴于GPS，對網絡的戰略發展不利，而且GPS接收器價格比較昂貴，且 安裝條件也受很大限制，在一些不具備安裝GPS接收器或無法提供高等級時鐘時間源的情 況下，網絡無法實現同步。由此可見，相關技術中的時間同步方法由于使用高級時鐘源存在設備價格昂貴且 安裝受限的問題。

發明內容
本發明的主要目的在于提供一種時間同步方法及節點，以至少解決上述的相關技 術中的時間同步方法由于使用高級時鐘源存在價格昂貴且安裝受限的問題。為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提高了一種時間同步方法。根據本發明的時間同步包括第一節點從第二節點獲取源時鐘信號，其中源時鐘 信號包括時鐘CLK和時間TIME ；第一節點根據CLK，使用第一節點上的支持以太網時鐘恢 復的物理層器件恢復出參考時鐘中的CLK，并根據TIME，使用時間時鐘同步協議確定參考 時鐘中的TIME ；第一節點將參考時鐘發送給與其相連的其它節點用于時間同步。進一步地，在第一節點從第二節點獲取源時鐘信號之前，還包括向第二節點注入 源時鐘信號。進一步地，第一節點根據CLK，使用第一節點上的支持以太網時鐘恢復的物理層器 件恢復出CLK，并根據TIME使用時間時鐘同步協議確定參考時鐘中的TIME包括第一節點 根據CLK，使用物理層器件恢復出參考時鐘中的CLK ；第一節點使用物理層器件及時間時鐘 同步協議確定在第一節點的延遲時間；第一節點根據參考時鐘中的CLK和延遲時間確定參 考時鐘。進一步地，第一節點使用物理層器件及時間時鐘同步協議確定在第一節點的延遲 時間包括第一節點使用物理層器件在第一節點接收源時鐘信號時生成第一時間戳；第一 節點獲取第二節點將參考時鐘發送給第一節點時生成的第二時間戳；第一節點使用物理層 器件確定延遲時間為第二時間戳與第一時間戳之差。進一步地，第一時間戳和第二時間戳通過現場可編程門陣列FPGA器件實現。
進一步地，第一節點、第二節點和與其相連的其它節點之間通過延時固定不變的 器件或線纜連接。為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種節點。根據本發明的節點包括獲取模塊，用于從第二節點獲取源時鐘信號，其中源時鐘 信號包括時鐘CLK和時間TIME ；生成模塊，用于根據CLK，使用其所在的節點上的支持以 太網時鐘恢復的物理層器件恢復出參考時鐘中的CLK ；第一確定模塊，用于根據TIME，使用 時間時鐘同步協議確定參考時鐘中的TIME ；發送模塊，用于將參考時鐘發送給與其相連的 其他節點用于時間同步。進一步地，上述節點還包括恢復模塊，用于根據CLK，使用物理層器件恢復出參 考時鐘中的CLK ；第二確定模塊，用于使用時間時鐘同步協議確定在其所在的節點的延遲 時間；時鐘確定模塊，用于根據參考時鐘中的CLK和延遲時間確定參考時鐘。進一步地，第二確定模塊包括生成子模塊，用于在其所在的節點接收源時鐘信號 時生成第一時間戳；時間戳獲取子模塊，用于獲取第二節點將參考時鐘發送給其所在的節 點時生成的第二時間戳；時間確定子模塊，用于確定延遲時間為第二時間戳與第一時間戳 之差。進一步地，節點、與節點相連的其它節點、第二節點通過延時固定不變的器件或線 纜連接。通過本發明，采用第一節點獲取源時鐘信號的CLK和TIME，根據該參數使用支持 以太網時鐘恢復物理層器件生成參考時鐘，將該參考時鐘發送給其它節點用于時間同步， 解決了相關技術中的時間同步方法由于使用高級時鐘源存在價格昂貴且安裝受限的問題， 進而提高了同步速度和精度，同時降低了實現同步的設備成本。


此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發 明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中圖1是根據本發明實施例的時間同步方法的流程圖；圖2是根據本發明實施例的節點的結構框圖；圖3是根據本發明實施例的節點的優選的結構框圖；圖4是根據本發明實施例的時間同步網絡的示意圖；圖5是根據本發明實施例的節點內部連接的示意6是根據本發明實施例的時間同步方法應用場景的示意圖一；以及圖7是根據本發明實施例的時間同步方法應用場景的示意圖二。
具體實施例方式下文中將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發明。需要說明的是，在不沖突的 情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。本實施例提供了一種時間同步方法，圖1是根據本發明實施例的時間同步方法的 流程圖，如圖1所示，該方法包括步驟S102 第一節點從第二節點獲取源時鐘信號，其中源時鐘信號包括時鐘(CLK)和時間(TIME)。步驟S104:第一節點根據CLK，使用第一節點上的支持以太網時鐘恢復的物理 層器件恢復出參考時鐘中的CLK，并根據TIME，使用時間時鐘同步協議確定參考時鐘中的 TIME。步驟S106 第一節點將參考時鐘發送給與其相連的其它節點用于時間同步。通過上述步驟，第一節點根據獲得的源時鐘信號中的CLK和TIME，使用第一節點 上的支持以太網時鐘恢復的物理層器件生成參考時鐘，并發送給網絡中與其相連的其他節 點，該方法通過在網絡節點中增加價格低廉的以太網器件，克服了相關技術中采用高級時 鐘源價格比較昂貴，且不易安裝的問題(現有的大多數同步設備，需要在各個節點接入高 精度時間時鐘源，若在不具備接入條件的情況下則無法同步)，提高了時間同步的精度和時 間，同時降低了時間同步的設備成本。優選地，在第一節點從第二節點獲取源時鐘信號之前，還包括向第二節點注入源 時鐘信號。通過該優選實施例，在第二節點中注入源時鐘信號，避免在多個節點同時注入源 時鐘信號，降低了時間同步的設備成本。優選地，下面對步驟S104的一個優選的實施方式進行說明。第一節點根據CLK，使 用物理層器件恢復出參考時鐘中的CLK ；第一節點使用物理層器件及時間時鐘同步協議確 定在第一節點的延遲時間；第一節點根據參考時鐘中的CLK和延遲時間確定參考時鐘。通 過該優選實施例，通過物理層器件恢復出精確時鐘和確定出延遲時間，然后確定出參考時 鐘，提高了時間同步的精度。優選地，下面對第一節點使用物理層器件及時間時鐘同步協議確定在第一節點的 延遲時間的一個優選的實施方式進行說明。第一節點使用物理層器件在第一節點接收源時 鐘信號時生成第一時間戳；第一節點獲取第二節點將參考時鐘發送給第一節點時生成的第 二時間戳；第一節點使用物理層器件確定延遲時間為第二時間戳與第一時間戳之差。通過 該優選實施例，實現了時鐘在器件間傳遞延遲的計算，提高了參考時鐘計算的準確度。優選地，第一時間戳和第二時間戳通過現場可編程門陣列(FPGA)器件實現。通過 該優選實施例，采用價格比較低的FPGA來實現時間戳，降低了時間同步的設備成本。優選地，第一節點、第二節點和與其相連的其它節點之間通過延時固定不變的器 件或線纜連接。通過該優選實施例，數據包在網絡節點中傳輸的延時都是固定的，或者是可 變化但能計算出其延時的，提高了時間同步的精度和效率。本實施例提供了一種節點，用于實現上述的時間同步方法，圖2是根據本發明實 施例的節點的結構框圖，如圖2所示，該節點包括獲取模塊22、生成模塊24、第一確定模塊 25和發送模塊26，下面對上述結構進行詳細描述獲取模塊22，用于從第二節點獲取源時鐘信號，其中源時鐘信號包括時鐘CLK和 時間TIME ；生成模塊24，連接至獲取模塊22，用于根據獲取模塊22獲取到的CLK，使用其所 在的節點上的支持以太網時鐘恢復的物理層器件恢復出參考時鐘中的CLK ；第一確定模塊 25，連接至獲取模塊22，用于根據獲取模塊22獲取到的TIME，使用時間時鐘同步協議確定 參考時鐘中的TIME，發送模塊26，連接至生成模塊24和第一確定模塊25，用于將生成模塊 24和第一確定模塊25生成的參考時鐘發送給與其相連的其他節點用于時間同步。圖3是根據本發明實施例的節點的優選的結構框圖，如圖3所示，該節點還包括恢復模塊32、第二確定模塊34、時鐘確定模塊36 ；第二確定模塊34包括生成子模塊342， 時間戳獲取子模塊344，時間確定子模塊346，下面對上述結構進行詳細描述恢復模塊32，用于根據CLK，使用物理層器件恢復出參考時鐘中的CLK ；第二確定 模塊34，用于使用時間時鐘同步協議確定在其所在的節點的延遲時間；時鐘確定模塊36， 連接至恢復模塊32和第二確定模塊34，用于根據恢復模塊32恢復出的參考時鐘中的CLK 和第二確定模塊34確定的延遲時間確定參考時鐘。第二確定模塊34包括生成子模塊342，用于在其所在的節點接收源時鐘信號時 生成第一時間戳；時間戳獲取子模塊344，用于獲取第二節點將參考時鐘發送給其所在節 點時生成的第二時間戳；時間確定子模塊346，連接至生成子模塊342和時間戳獲取子模塊 344，用于確定延遲時間為第二時間戳與第一時間戳之差。優選地，節點、與節點相連的其它節點、第二節點通過延時可控的器件連接。實施例一本實施例結合了上述實施例及其中的優選實施方式。在該實施例中提供了一種時 間同步的網絡，如圖4所示，在該網絡中包括了 A、B、C三個節點(A，B，C三個框圖分別代表 三個節點)，簡要示意為整個網絡，下面對上述結構進行詳細說明。A節點作為源節點，即在該節點注入高精度的時鐘時間源，如圖中A框圖的時鐘 (CLK) +時間(TIME)輸入即是源，其中時鐘(CLK)，作為物理層器件的參考時鐘，用于發送數 據包，時間信息用于時間時鐘同步協議的基準時間，以數據包的形式發送給下一節點。B節點可以是一個中間節點，作用是擴展節點，該節點分為兩部分，一是支持同步 以太網的物理層器件，恢復出A節點的物理層發送數據的時鐘，也即注入A節點的外部CLK; 第二部分是用于往下一節點發送時鐘時間信息的物理層器件，它使用恢復出來的時鐘作為 參考時鐘，這就保證了本節點與上一節點和下一節點的時鐘同步。C節點，該節點可以只有B節點的第一部分的內容，在該節點中，運行時間時鐘同 步協議后，使得時間與A節點同步，可被客戶應用。實施例二在本實施例中提供了一種節點。圖5是根據本發明實施例的節點內部連接的示意 圖，如圖5所示，使用的物理層器件支持同步以太網及時間戳，則連接圖中時間戳部分，數 據包在進出物理層器件時被打上時戳，這樣，數據在鏈路上傳輸只會有物理線路上的延時， 沒有經過任何延時變化的器件和設備，這樣能達到的同步精度很高；此外，當物理層器件 不支持時間戳時，則可以在物理層器件和交換器件(SWITCH)之間使用現場可編程門陣列 (Field ProgrammableGate Array，簡稱為FPGA)器件實現時間戳的功能。這樣設計的目的 是因為數據包在經過SWITCH的時候，其延時不是固定的，且無法計算，這個變化的延遲會 大大降低其同步精度。數據在進入SWITCH之前被打上時間戳，由于物理層器件的延時相對 固定，可以提高時間的同步精度。需要說明的是，該同步方法及節點不僅使用與通信網絡，還可以廣泛應用于各個 領域，比如電力系統，自動控制及實時控制系統，該方法具有很好的通用性。實施例三本實施例提供了 一種時鐘同步網絡，該實施例提供了 一種時間同步的場景，如圖6 所示，在本實施例中，A節點接入高精度的時鐘時間源，而B節點不具備接入時鐘時間源的條件，此時為了使得B節點也能同步到A節點上，則使用上述實施例中的時鐘時間方法，并 通過同步以太網和1588時間同步協議提高時間同步的精度和時間。實施例四在本實施例中提供了一種實現上述時間同步方法的另一個應用場景。如圖7所 示，多個節點需要進行時間時鐘同步，其時鐘時間源在A節點接入，若想在B、C、D三個節點 使用A處的時間時鐘，則必須進行時間和時鐘的傳送。使用上述實施例的時間同步的方法， 將A處的基準源注入同步以太網中，通過物理層器件恢復時鐘，即可在各個節點使用A處的 時鐘；通過時間時鐘同步協議的運行，使得各個節點的時間最終能同步到A節點的時間源 上。需要說明的是，實施例三和實施例四僅給出了兩種應用場景，使用上述時間同步 方法可以擴展至多個節點，精度損失低，此外，可以在不同的節點接入時鐘時間源，按照一 定的優先級選擇算法，自動選擇更優的源作為基準源，也能實現幾個輸入源的熱備份，當正 在使用的源突然丟失或者精度降低時，可以自動檢測并切換到其他源上，從而提高系統的
可靠性。通過上述實施例，提供了一種時間同步方法及節點，第一節點根據獲得的源時鐘 信號中的CLK和TIME，使用第一節點上的支持以太網時鐘恢復的物理層器件生成參考時 鐘，并發送給網絡中與其相連的其他節點，通過該方法可以實現全網時鐘時間同步，可以在 任何一個節點接入基準時鐘時間源，也可以接入多路源作為備份，當一路時鐘時間源發生 故障時，可以無縫切換，保證同步精度，提高可靠性。使得全網的同步精度能達到納米級別， 滿足目前各種應用場合對時鐘同步精度的要求。顯然，本領域的技術人員應該明白，上述的本發明的各模塊或各步驟可以用通用 的計算裝置來實現，它們可以集中在單個的計算裝置上，或者分布在多個計算裝置所組成 的網絡上，可選地，它們可以用計算裝置可執行的程序代碼來實現，從而，可以將它們存儲 在存儲裝置中由計算裝置來執行，并且在某些情況下，可以以不同于此處的順序執行所示 出或描述的步驟，或者將它們分別制作成各個集成電路模塊，或者將它們中的多個模塊或 步驟制作成單個集成電路模塊來實現。這樣，本發明不限制于任何特定的硬件和軟件結合。以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技 術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修 改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
一種時間同步方法，其特征在于，包括第一節點從第二節點獲取源時鐘信號，其中所述源時鐘信號包括時鐘CLK和時間TIME；所述第一節點根據所述CLK，使用所述第一節點上的支持以太網時鐘恢復的物理層器件恢復出參考時鐘中的CLK，并根據所述TIME，使用時間時鐘同步協議確定所述參考時鐘中的TIME；所述第一節點將所述參考時鐘發送給與其相連的其它節點用于時間同步。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在第一節點從第二節點獲取源時鐘信號 之前，還包括向所述第二節點注入所述源時鐘信號。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一節點根據所述CLK，使用所述第 一節點上的支持以太網時鐘恢復的物理層器件恢復出CLK，并根據所述TIME使用時間時鐘 同步協議確定所述參考時鐘中的TIME包括所述第一節點根據所述CLK，使用所述物理層器件恢復出所述參考時鐘中的CLK ；所述第一節點使用所述物理層器件及所述時間時鐘同步協議確定在所述第一節點的 延遲時間；所述第一節點根據所述參考時鐘中的CLK和所述延遲時間確定所述參考時鐘。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一節點使用所述物理層器件及所 述時間時鐘同步協議確定在所述第一節點的延遲時間包括所述第一節點使用所述物理層器件在所述第一節點接收所述源時鐘信號時生成第一 時間戳；所述第一節點獲取所述第二節點將所述參考時鐘發送給所述第一節點時生成的第二 時間戳；所述第一節點使用所述物理層器件確定延遲時間為所述第二時間戳與所述第一時間 戳之差。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一時間戳和所述第二時間戳通過 現場可編程門陣列FPGA器件實現。
6.根據權利要求1-5中任一項所述的方法，其特征在于，所述第一節點、所述第二節點 和與其相連的其它節點之間通過延時固定不變的器件或線纜連接。
7.一種節點，其特征在于，包括獲取模塊，用于從第二節點獲取源時鐘信號，其中所述源時鐘信號包括時鐘CLK和時 間 TIME ；生成模塊，用于根據所述CLK，使用其所在的節點上的支持以太網時鐘恢復的物理層器 件恢復出參考時鐘中的CLK;第一確定模塊，用于根據所述TIME，使用時間時鐘同步協議確定所述參考時鐘中的 TIME ；發送模塊，用于將所述參考時鐘發送給與其相連的其他節點用于時間同步。
8.根據權利要求7所述的節點，其特征在于，還包括恢復模塊，用于根據所述CLK，使用所述物理層器件恢復出所述參考時鐘中的CLK ；第二確定模塊，用于使用時間時鐘同步協議確定在其所在的節點的延遲時間； 時鐘確定模塊，用于根據所述參考時鐘中的CLK和所述延遲時間確定參考時鐘。
9.根據權利要求8所述的節點，其特征在于，所述第二確定模塊包括生成子模塊，用于在其所在的所述節點接收所述源時鐘信號時生成第一時間戳； 時間戳獲取子模塊，用于獲取所述第二節點將所述參考時鐘發送給其所在的節點時生 成的第二時間戳；時間確定子模塊，用于確定延遲時間為所述第二時間戳與所述第一時間戳之差。
10.根據權利要求7-9中任一項所述的節點，其特征在于，所述節點、與所述節點相連的其它節點、所述第二節點通過延時固定不變的器件或線 纜連接。
全文摘要
本發明公開了一種時間同步方法及節點，該方法包括第一節點從第二節點獲取源時鐘信號，其中源時鐘信號包括時鐘CLK和時間TIME；第一節點根據CLK，使用第一節點上的支持以太網時鐘恢復的物理層器件恢復出參考時鐘中的CLK，并根據TIME，使用時間時鐘同步協議確定參考時鐘中的TIME；第一節點將參考時鐘發送給與其相連的其它節點用于時間同步。通過本發明，提高了時間同步的精度和時間，同時降低了時間同步的設備成本。
文檔編號H04L7/00GK101986595SQ20101052933
公開日2011年3月16日 申請日期2010年11月1日 優先權日2010年11月1日
發明者胡亮 申請人:中興通訊股份有限公司