(57)【要約】  ローカル・エリア・ネットワークにおける時刻同期の実現方法及びシステムを開示し、前記ローカル・エリア・ネットワークはマスターシステムデバイス(1)とスレーブシステムデバイス(31、32、33)とを含み、該方法は、前記マスターシステムデバイス(1)が正常に受信された、全地球測位システムGPS衛星からの協定世界時UTC時間及び前記UTC時間とアライメントするネットワーククロックによってローカル時間を同期し、且つ定時に前記スレーブシステムデバイス(31、32、33)としての、時刻同期を行う必要がある各ネットワークノードへ前記ローカル時間を放送することと、前記スレーブシステムデバイス(31、32、33)が、受信された前記マスターシステムデバイス(1)のローカル時間及び前記マスターシステムデバイス(1)のネットワーククロックとアライメントするローカルネットワーククロックによってローカル時間を同期的に更新することとを含む。本発明は、ハードウェアの、ネットワーククロック同期チップを含む、高い精度を有する時刻同期メカニズムに基づいて、システム時刻同期の正確性及び依頼性を向上させ、ネットワークの各ノードの時間に高度なアライメント性を保持させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ローカル・エリア・ネットワークにおける時刻同期の実現方法であって、前記ローカル・エリア・ネットワークはマスターシステムデバイスとスレーブシステムデバイスとを含み、該方法は、
前記マスターシステムデバイスは正常に受信された、全地球測位システムGPS衛星からの協定世界時UTC時間及び前記UTC時間とアライメントするネットワーククロックによってローカル時間を同期し、且つ定時に前記スレーブシステムデバイスとしての、時刻同期を行う必要がある各ネットワークノードへ前記ローカル時間を放送することと、
前記スレーブシステムデバイスは受信された前記マスターシステムデバイスのローカル時間及び前記マスターシステムデバイスのネットワーククロックとアライメントするローカルネットワーククロックによってローカル時間を同期的に更新することとを含むローカル・エリア・ネットワークにおける時刻同期の実現方法。
【請求項２】
前記マスターシステムデバイスが正常に受信された、GPS衛星からのUTC時間及び前記UTC時間とアライメントするネットワーククロックによってローカル時間を同期するステップは、
前記マスターシステムデバイスがUTC時間受信中断によって前記GPS衛星からのUTC時間パケットを受信し、前記UTC時間パケットの受信が正常であることを判断できれば、該UTC時間パケットから前記UTC時間を解析し、前記ネットワーククロックによって前記UTC時間受信中断と位相アライメントするローカルネットワーク同期クロック中断でタイミングし、タイミングされたUTC時間受信周期に前記UTC時間をプラスし、前記マスターシステムデバイスのローカル時間に同期することを含む請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記マスターシステムデバイスがUTC時間受信中断によって前記GPS衛星からのUTC時間パケットを受信するステップの後に、前記方法は、
前記マスターシステムデバイスは前記UTC時間パケットの受信が異常であることを判断できれば、ソフトウェア遅延方式を採用してローカル時間を一時的にメンテナンスし、或いは、ソフトウェア遅延方式を採用してシミュレートされたUTC時間を、ローカル時間に同期することをさらに含む請求項2に記載の方法。
【請求項４】
前記マスターシステムデバイスがソフトウェア遅延モデルを採用してシミュレートされたUTC時間を、ローカル時間に同期するステップは、
前記UTC時間受信中断がトリガした前回のタイミングの秒数を記憶し、カレントタイミングの秒数及びカレントタイミングのミリ秒数を獲得して記憶することと、
UTC時間をはじめてシミュレートすることでなく、且つ前記カレントタイミングの秒数と前記前回のタイミングの秒数との差が前記UTC時間受信周期よりも大きいことを計算すると、前記カレントタイミングの秒数から1を差し引き前記シミュレートされたUTC時間の秒数として記憶し、前記カレントタイミングの秒数と前記前回のタイミングの秒数との差が前記UTC時間受信周期よりも小さいことを計算すると、前記カレントタイミングの秒数に1をプラスして前記シミュレートされたUTC時間の秒数として記憶することと、
前回のタイミングのミリ秒数を採用して前記シミュレートされたUTC時間のカレントミリ秒数として記憶され、記憶された前記シミュレートされたUTC時間をローカル時間に設定することとを含む請求項3に記載の方法。
【請求項５】
前記スレーブシステムデバイスが、受信した前記マスターシステムデバイスのローカル時間及び前記マスターシステムデバイスのネットワーククロックとアライメントするローカルネットワーククロックによってローカル時間を同期的に更新するステップは、
前記スレーブシステムデバイスは受信された、前記マスターシステムデバイスが定時に放送したローカル時間を記憶し、前記ローカルネットワーククロックが前記マスターシステムデバイスのネットワーク同期クロック中断と位相アライメントするローカルネットワーク同期クロック中断を採用してタイミングする次の単位時間の周期に到達する場合に、記憶された前記マスターシステムデバイスのローカル時間に前記単位時間をプラスして前記スレーブシステムデバイスのローカル時間に同期することを含む請求項2〜4のいずれか一つに記載の方法。
【請求項６】
ローカル・エリア・ネットワークにおける時刻同期の実現システムであって、マスターシステムデバイスとスレーブシステムデバイスとを含み、
前記マスターシステムデバイスは、正常に受信された、全地球測位システムGPS衛星からの協定世界時UTC時間及び前記UTC時間とアライメントするネットワーククロックによってローカル時間を同期し、且つ定時に前記スレーブシステムデバイスとしての、時刻同期を行う必要がある各ネットワークノードへ前記ローカル時間を放送するように設置され、
前記スレーブシステムデバイスは、受信された前記マスターシステムデバイスのローカル時間及び前記マスターシステムデバイスのネットワーククロックとアライメントするローカルネットワーククロックによってローカル時間を同期的に更新するように設置されるローカル・エリア・ネットワークにおける時刻同期の実現システム。
【請求項７】
前記マスターシステムデバイスは、順次に接続された第1ネットワーククロック同期モジュール、外部時間モジュール、第1ローカル時間モジュール及び時間出力モジュールを含み、
前記第1ネットワーククロック同期モジュールは、内部の位相弁別器及び水晶振動子によってUTC時間受信中断と位相アライメントするネットワーク同期クロック中断を発生してローカルネットワーククロックタイミングするように設置され、
前記外部時間モジュールは、UTC時間受信中断によって前記GPS衛星からのUTC時間パケットを受信し、前記UTC時間パケットの受信が正常であることを判断できれば、UTC時間を解析し、前記ネットワーククロックによってタイミングされた前記UTC時間受信周期に、解析された前記UTC時間をプラスし、ローカル時間として前記第1ローカル時間モジュールへ出力するように設置され、
前記第1ローカル時間モジュールは、入力されたローカル時間を記憶するように設置され、
前記時間出力モジュールは、定時に前記スレーブシステムデバイスへ前記第1ローカル時間モジュールに記憶されたローカル時間を放送して出力するように設置される請求項6に記載のシステム。
【請求項８】
前記スレーブシステムデバイスは、順次に接続された時間入力モジュール、第2ローカル時間モジュール及び第2ネットワーククロック同期モジュールを含み、
前記時間入力モジュールは、受信された前記マスターシステムデバイスのローカル時間を前記第2ローカル時間モジュールへ出力するように設置され、
前記第2ローカル時間モジュールは、入力されたマスターシステムデバイスのローカル時間を記憶し、前記第2ネットワーククロック同期モジュールが出力したローカルネットワーク同期クロックの次の単位時間の周期中断が到達する場合に、記憶されたマスターシステムデバイスのローカル時間に前記単位時間をプラスしてローカル時間値として出力されるように設置され、
前記第2ネットワーククロック同期モジュールは、前記マスターシステムデバイスのネットワーク同期クロック中断と位相同じである前記ローカルネットワーク同期クロック中断を前記第2ローカル時間モジュールへ出力するように設置される請求項7に記載のシステム。
【請求項９】
前記外部時間モジュールは、さらに、前記UTC時間パケットの受信が異常であることを判断できれば、ソフトウェア遅延方式を採用してローカル時間を一時的にメンテナンスして前記ローカル時間モジュールへ出力する、或いは、ソフトウェア遅延方式を採用してシミュレートされたUTC時間をローカル時間に同期して前記ローカル時間モジュールへ出力するように設置される請求項7に記載のシステム。
【請求項１０】
前記外部時間モジュールは、
まず前記UTC時間受信中断がトリガした前回のタイミングの秒数及び前回のタイミングのミリ秒数を記憶し、カレントタイミングの秒数及びカレントタイミングのミリ秒数を獲得して記憶し、UTC時間をはじめてシミュレートすることでなく、且つ前記カレントタイミングの秒数と前記前回のタイミングの秒数との差が前記UTC時間受信周期よりも大きいことを計算すると、前記カレントタイミングの秒数から1を差し引き前記シミュレートされたUTC時間の秒数として記憶し、前記カレントタイミングの秒数と前記前回のタイミングの秒数との差が前記UTC時間受信周期よりも小さいことを計算すると、前記カレントタイミングの秒数に1をプラスして前記シミュレートされたUTC時間の秒数として記憶し、前記前回のタイミングのミリ秒数を採用して前記シミュレートされたUTC時間のカレントミリ秒数として記憶し、記憶された前記シミュレートされたUTC時間をローカル時間に設定するように設置される請求項8に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はネットワーク時刻同期技術に関し、特にローカル・エリア・ネットワークにおける時刻同期の実現方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ネットワーク(通信ネットワーク及びマルチメディア放送ネットワークを含む)分野内に、「同期」の概念とは周波数の同期を意味し、即ち、ネットワークの各ノードのクロック周波数と位相とが関連標準の規定に従う。スタンドアロンシステムそのもののクロックが廉価な発振回路又はクォーツクロックを基礎とするため、毎日の誤差が数秒に達し得る。通信分野における絶えずサービスの多様化が進展し、またネットワークへの依存度も高まるにつれて、不正確なシステムクロックがネットワーク構造とその中のアプリケーションとの安全性に大きな影響を与え、特にそれらの、ネットワーク同期が実現できないことによって引き起こされた時間誤差の問題に比較的に敏感なネットワーク指令又はアプリケーションである。
【０００３】
時刻同期とは、ネットワークの各ノードクロック及びネットワークによって接続される各アプリケーションインタフェースのクロックの時刻及び時間間隔と協定世界時(UTC、Universal Time Coordinated)との同期を意味する。時刻同期ネットワークは時刻同期を保証する基礎であり、時刻同期ネットワークを構成することは有線方式を採用してもよく、無線方式を採用してもよい。
【０００４】
現有の時刻同期ネットワークは、システムの形成が非常に複雑であるため、システムコストが高いことを引き起こし、又は、システムの時刻同期精度が不足であるため、時刻同期の効果がよくないことを引き起こす。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする技術問題はローカル・エリア・ネットワークにおける時刻同期の実現方法及びシステムを提供し、ネットワーククロック同期チップを十分に利用して正確な時刻同期を実現することができることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記技術問題を解決するために、本発明はローカル・エリア・ネットワークにおける時刻同期の実現方法を提供し、前記ローカル・エリア・ネットワークはマスターシステムデバイスとスレーブシステムデバイスとを含み、該方法は、
前記マスターシステムデバイスは正常に受信された、全地球測位システムGPS衛星からの協定世界時UTC時間及び前記UTC時間とアライメントするネットワーククロックによってローカル時間を同期し、且つ定時に前記スレーブシステムデバイスとしての、時刻同期を行う必要がある各ネットワークノードへ前記ローカル時間を放送することと、
前記スレーブシステムデバイスは受信された前記マスターシステムデバイスのローカル時間及び前記マスターシステムデバイスのネットワーククロックとアライメントするローカルネットワーククロックによってローカル時間を同期的に更新することとを含む。
【０００７】
好ましくは、前記マスターシステムデバイスが正常に受信された、GPS衛星からのUTC時間及び前記UTC時間とアライメントするネットワーククロックによってローカル時間を同期するステップは、
前記マスターシステムデバイスがUTC時間受信中断によって前記GPS衛星からのUTC時間パケットを受信し、前記UTC時間パケットの受信が正常であることを判断できれば、該UTC時間パケットから前記UTC時間を解析し、前記ネットワーククロックによって前記UTC時間受信中断と位相アライメントするローカルネットワーク同期クロック中断でタイミングし、タイミングされたUTC時間受信周期に前記UTC時間をプラスし、前記マスターシステムデバイスのローカル時間に同期することを含む。
【０００８】
好ましくは、前記マスターシステムデバイスがUTC時間受信中断によって前記GPS衛星からのUTC時間パケットを受信するステップの後、前記方法は、
前記マスターシステムデバイスは前記UTC時間パケットの受信が異常であることを判断できれば、ソフトウェア遅延方式を採用してローカル時間を一時的にメンテナンスし、或いは、ソフトウェア遅延方式を採用してシミュレートされたUTC時間を、ローカル時間に同期することをさらに含む。
【０００９】
好ましくは、前記マスターシステムデバイスがソフトウェア遅延方式を採用してシミュレートされたUTC時間を、ローカル時間に同期するステップは、
前記UTC時間受信中断がトリガした前回のタイミングの秒数を記憶し、カレントタイミングの秒数及びカレントタイミングのミリ秒数を獲得して記憶することと、
UTC時間をはじめてシミュレートすることでなく、且つ前記カレントタイミングの秒数と前記前回のタイミングの秒数との差が前記UTC時間受信周期よりも大きいことを計算すると、前記カレントタイミングの秒数から1を差し引き前記シミュレートされたUTC時間の秒数として記憶され、前記カレントタイミングの秒数と前記前回のタイミングの秒数との差が前記UTC時間受信周期よりも小さいことを計算すると、前記カレントタイミングの秒数に1をプラスして前記シミュレートされたUTC時間の秒数として記憶されることと、
前回のタイミングのミリ秒数を採用して前記シミュレートされたUTC時間のカレントミリ秒数として記憶され、記憶された前記シミュレートされたUTC時間をローカル時間に設定することとを含む。
【００１０】
好ましくは、前記スレーブシステムデバイスが受信した前記マスターシステムデバイスのローカル時間及び前記マスターシステムデバイスのネットワーククロックとアライメントするローカルネットワーククロックによってローカル時間を同期的に更新するステップは、
前記スレーブシステムデバイスは、受信された、前記マスターシステムデバイスが定時に放送したローカル時間を記憶し、前記ローカルネットワーククロックが前記マスターシステムデバイスのネットワーク同期クロック中断と位相アライメントするローカルネットワーク同期クロック中断を採用してタイミングする次の単位時間の周期に到達する場合に、記憶された前記マスターシステムデバイスのローカル時間に前記単位時間をプラスして前記スレーブシステムデバイスのローカル時間に同期することを含む。
【００１１】
上記技術問題を解決するために、本発明はローカル・エリア・ネットワークにおける時刻同期の実現システムを提供し、マスターシステムデバイスとスレーブシステムデバイスとを含み、
前記マスターシステムデバイスは、正常に受信された、全地球測位システムGPS衛星からの協定世界時UTC時間及び前記UTC時間とアライメントするネットワーククロックによってローカル時間を同期し、且つ定時に前記スレーブシステムデバイスとしての、時刻同期を行う必要がある各ネットワークノードへ前記ローカル時間を放送するように設置され、
前記スレーブシステムデバイスは、受信された前記マスターシステムデバイスのローカル時間及び前記マスターシステムデバイスのネットワーククロックとアライメントするローカルネットワーククロックによってローカル時間を同期的に更新するように設置される。
【００１２】
好ましくは、前記マスターシステムデバイスは、順次に接続された第1ネットワーククロック同期モジュール、外部時間モジュール、第1ローカル時間モジュール及び時間出力モジュールを含み、
前記第1ネットワーククロック同期モジュールは、内部の位相弁別器及び水晶振動子によってUTC時間受信中断と位相アライメントするネットワーク同期クロック中断を発生してローカルネットワーククロックをタイミングするように設置され、
前記外部時間モジュールは、UTC時間受信中断によって前記GPS衛星からのUTC時間パケットを受信し、前記UTC時間パケットの受信が正常であることを判断できれば、UTC時間を解析し、前記ネットワーククロックによってタイミングされた前記UTC時間受信周期に解析された前記UTC時間をプラスし、ローカル時間として前記第1ローカル時間モジュールへ出力するように設置され、
前記第1ローカル時間モジュールは、入力されたローカル時間を記憶するように設置され、
前記時間出力モジュールは、定時に前記スレーブシステムデバイスへ前記第1ローカル時間モジュールに記憶されたローカル時間を放送して出力するように設置される。
【００１３】
好ましくは、前記スレーブシステムデバイスは、順次に接続された時間入力モジュール、第2ローカル時間モジュール及び第2ネットワーククロック同期モジュールを含み、
前記時間入力モジュールは、受信された前記マスターシステムデバイスのローカル時間を前記第2ローカル時間モジュールへ出力するように設置され、
前記第2ローカル時間モジュールは、入力されたマスターシステムデバイスのローカル時間を記憶し、前記第2ネットワーククロック同期モジュールが出力したローカルネットワーク同期クロックの次の単位時間の周期中断は到達する場合に、記憶されたマスターシステムデバイスのローカル時間に前記単位時間をプラスしてローカル時間値として出力されるように設置され、
前記第2ネットワーククロック同期モジュールは、前記マスターシステムデバイスのネットワーク同期クロック中断と位相同じである前記ローカルネットワーク同期クロック中断を前記第2ローカル時間モジュールへ出力するように設置される。
【００１４】
好ましくは、前記外部時間モジュールは、さらに、前記UTC時間パケットの受信が異常であることを判断できれば、ソフトウェア遅延方式を採用してローカル時間を前記ローカル時間モジュールへ出力することを一時的にメンテナンスし、或いは、ソフトウェア遅延方式を採用してシミュレートされたUTC時間をローカル時間に同期して前記ローカル時間モジュールへ出力するように設置される。
【００１５】
好ましくは、前記外部時間モジュールは、
まず前記UTC時間受信中断がトリガした前回のタイミングの秒数及び前回のタイミングのミリ秒数を記憶し、カレントタイミングの秒数及びカレントタイミングのミリ秒数を獲得して記憶し、UTC時間をはじめてシミュレートすることでなく、且つ前記カレントタイミングの秒数と前記前回のタイミングの秒数との差が前記UTC時間受信周期よりも大きいことを計算すると、前記カレントタイミングの秒数から1を差し引き前記シミュレートされたUTC時間の秒数として記憶され、前記カレントタイミングの秒数と前記前回のタイミングの秒数との差が前記UTC時間受信周期よりも小さいことを計算すると、前記カレントタイミングの秒数に1をプラスして前記シミュレートされたUTC時間の秒数として記憶され、前回のタイミングのミリ秒数を採用して前記シミュレートされたUTC時間のカレントミリ秒数として記憶され、記憶された前記シミュレートされたUTC時間をローカル時間に設定するように設置される。
【発明の効果】
【００１６】
現有技術と比べ、本発明は、ハードウェアに主として基づく、ネットワーククロック同期チップを含む、高い精度を有する時刻同期メカニズムを取り込み、ネットワークへの負担が非常に小さく、これに加えて、マルチレベルのソフトウェアのエラー防止処理を設計し、これによって、システム時刻同期の正確性及び依頼性を向上させ、ネットワークにおける各ノードの時間に高度なアライメント性を保持させ、このため、ネットワーククロック同期チップの応用も豊かにする。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】は本発明のローカル・エリア・ネットワークにおける時刻同期の実現システム実施例の構造模式図である。
【図２】本発明がネットワーク同期中断と全地球測位システムGPSのUTC時間信号受信中断をマッチングさせる関係模式図である。
【図３】ネットワーククロック同期チップを図1に示すシステム実施例に応用してネットワーククロック同期を初期化する状況の模式図である。
【図４】図1に示すシステム実施例におけるマスターシステムが時刻同期を行う方法のフローチャートである。
【図５】図1に示すシステム実施例におけるマスターシステムが、シミュレートされたUTC時間をローカル時間に同期する方法のフローチャートである。
【図６】図1に示すシステム実施例におけるスレーブシステムが時刻同期を行う方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
ネットワーククロック同期の問題を解決するために、すでにネットワークコミュニケーション、ローカル計算及び分配対象と関連する精確な同期クロックのプロトコル米国電気電子学会(IEEE)1588が現れ、これに加えて、あるネットワーククロック同期チップが現れる。
【００１９】
本発明が提供したローカル・エリア・ネットワークにおける時刻同期の実現方法及びシステムは、発明構想は、ネットワーク時刻同期がマスター・スレーブシステムの各自の時刻同期メカニズム及び互いにアライメントするネットワーククロックによって実現されることである。マスターシステムは正常に受信された、全地球測位システム(GPS)衛星からのUTC時間基準をローカル時間に同期し、或いは、UTC時間基準の受信が不正常である場合に、ソフトウェア遅延方式を採用してローカル時間を一時的にメンテナンスし、或いは、UTC時間基準の受信が長時間不正常である場合に、ソフトウェア遅延方式を採用してシミュレートされたUTC時間を、ローカル時間に同期し、スレーブシステムはマスターシステムが定時に放送したマスターシステムのローカル時間及びマスターシステムネットワーククロックとアライメントするローカルネットワーククロックによってローカル時間を同期的に更新する。
【００２０】
以下、図面及び好適な実施例を結合して本発明の技術方案について詳しく述べる。以下に挙げられる実施例は本発明を説明、解釈することのみに用いられ、本発明技術方案を制限するものではない。
【００２１】
本発明が提供したローカル・エリア・ネットワークにおける時刻同期の実現方法の実施例は、以下のようなことを含む。
【００２２】
ローカル・エリア・ネットワークにマスターシステムデバイスを配置し、正常に受信されたGPS衛星からのUTC時間基準及び該UTC時間基準とアライメントするネットワーククロックによってローカル時間を同期し、且つ定時にスレーブシステムデバイスとしての、時刻同期を行う必要がある各ネットワークノードへマスターシステムのローカル時間を放送し、
スレーブシステムデバイスが、受信されたマスターシステムのローカル時間及びマスターシステムネットワーククロックとアライメントするローカルネットワーククロックによってローカル時間を同期的に更新する。
【００２３】
マスターシステムデバイスは、UTC時間受信中断によって、GPS衛星からのUTC時間パケットを正常に受信した後、該時間パケットからUTC時間を解析し、ネットワーククロックがUTC時間受信中断と位相アライメントするネットワーク同期クロック中断でタイミングし、タイミングされたUTC時間受信周期(2s)に解析されたUTC時間をプラスし、ローカル時間に同期する。
【００２４】
マスターシステムデバイスはプロトコルIEEE1588が規定する標識によってUTC時間パケットを正常に受信するかどうかを判断する。マスターシステムデバイスがUTC時間パケットを正常に受信できない場合に、ソフトウェア遅延方式を採用してローカル時間を一時的にメンテナンスする。或いは、マスターシステムデバイスがUTC時間パケットを長時間正常に受信できない場合に、ソフトウェア遅延方式を採用してシミュレートされたUTC時間をローカル時間に同期する。
【００２５】
スレーブシステムデバイスのネットワーククロックはマスターシステムデバイスのネットワーク同期クロック中断と位相アライメントするネットワーク同期クロック中断を採用してタイミングする。
【００２６】
図1に示すように、本発明が提供したローカル・エリア・ネットワークにおける時刻同期の実現システムの実施例の構造であり、マスターシステムデバイス1及び1つ又は複数のスレーブシステムデバイス2を含み、
マスターシステムデバイスは、正常に受信された、GPS衛星からのUTC時間基準及び該UTC時間基準とアライメントするネットワーククロックによってローカル時間を同期し、且つ定時にスレーブシステムデバイスとしての、時刻同期を行う必要がある各ネットワークノードへマスターシステムのローカル時間を放送するように設置され、
スレーブシステムデバイスは、受信されたマスターシステムのローカル時間及びマスターシステムデバイスのネットワーククロックとアライメントするローカルネットワーククロックによってローカル時間を同期的に更新するように設置される。
【００２７】
マスター・スレーブシステムデバイスは各自のデータ通信インターフェイスによって接続され、互いにデータ通信を行う。
【００２８】
図1に示すマスターシステムデバイス1は、順次に接続された第1ネットワーククロック同期モジュール10、外部時間モジュール11、第1ローカル時間モジュール12及び時間出力モジュール13をさらに含み、
第1ネットワーククロック同期モジュールは、UTC時間受信中断と位相アライメントするネットワーク同期クロック中断によってローカルネットワーククロックのタイミングを行うように設置され、
外部時間モジュールは、UTC時間受信中断によってGPS衛星からのUTC時間パケットを受信し、且つ受信が正常であることを確認した後に該時間パケットからUTC時間を解析し、UTC時間受信中断と位相アライメントするネットワーク同期クロック中断がタイミングした2s時間をUTC時間受信周期とし、解析されたUTC時間をプラスした後にローカル時間値として第1ローカル時間モジュールへ出力するように設置され、
第1ローカル時間モジュールは、入力されたローカル時間値を記憶するように設置され、
時間出力モジュールは、定時に前記スレーブシステムデバイスへ前記第1ローカル時間モジュールに記憶されたローカル時間を放送して出力するように設置される。
【００２９】
上記第1ネットワーククロック同期モジュールは、具体的に、専用のネットワーククロック同期チップにソフトウェアを結合する方式を採用して実現する。ソフトウェアは両部分からなり、第1部分が、該同期チップに運行する、処理器におけるソフトウェアパケットであり、主に該同期チップを配置、駆動し、及びファームウェアをアップグレードし、第2部分が同期チップに運行するファームウェアである。両部分のソフトウェアの間はシリアルペリフェラルインタフェース(SPI、Serial Peripheral Interface)によって通信が行われ、同期チップのネットワーククロック同期への制御が実現される。同期チップにおけるプログラムは、チップに付属されたネットワークインターフェイスによってマスター・スレーブシステムネットワーククロックの間のIEEE1588プロトコルの通信を行い、これによって、マスター・スレーブシステムデバイスのネットワーククロック同期の初期化を実現し、図3に示すようなものである。
【００３０】
図2に示すように、外部時間モジュールがUTC時間パケットを受信するからその中からUTC時間を解析するまで一定の時間差を有する。このため、UTC時間受信中断と位相アライメントするネットワーク同期クロックが発生した秒中断で2秒間タイミングし、これによれば、上記時間差を精確に調整する。
【００３１】
外部時間モジュールは内部の位相弁別器及び精確な水晶振動子によってUTC時間受信中断位相とアライメントするネットワーク同期クロック中断を発生し、且つネットワーククロック同期モジュールへ出力し、且つネットワーククロック同期モジュールによってスレーブシステムデバイスへ出力する。
【００３２】
外部時間モジュールはプロトコルIEEE1588が規定する標識によってUTC時間パケットを正常に受信するかどうかを判断・確認する。外部時間モジュールがUTC時間パケットを正常に受信できない場合に、ソフトウェア遅延方式によってローカル時間値を出力することを一時的にメンテナンスする。或いは、外部時間モジュールがUTC時間パケットを長時間正常に受信できない場合に、ソフトウェア遅延方式によってシミュレートされたUTC時間をローカル時間値に同期して出力する。
【００３３】
図1に示すスレーブシステムデバイス(例えば、図1に表示する第1スレーブシステムデバイス)2は、順次に接続された時間入力モジュール21、第2ローカル時間モジュール22及び第2ネットワーククロック同期モジュール23をさらに含み、
時間入力モジュールは、受信された、マスターシステムデバイスが定時に放送したマスターシステムのローカル時間を第2ローカル時間モジュールへ出力するように設置され、
第2ローカル時間モジュールは、入力されたマスターシステムデバイスのローカル時間を記憶し、第2ネットワーククロック同期モジュールが出力したネットワーク同期クロック中断は到達する場合に、1s時間に記憶されたマスターシステムデバイスのローカル時間をプラスし、ローカル時間値として出力されるように設置され、
第2ネットワーククロック同期モジュールは、マスターシステムデバイスから入力されたネットワーク同期クロック中断を第2ローカル時間モジュールへ出力するように設置される。
【００３４】
図3に示すように、ネットワーククロック同期マスターデバイス(即ち、マスターシステムのネットワーククロック同期モジュール、第1ネットワーククロック同期モジュール)端に参照クロック入力を有し、IEEE1588の精確時間プロトコル参照パケットを発生してネットワーククロック同期スレーブデバイス(即ち、スレーブシステムのネットワーククロック同期モジュール、第2ネットワーククロック同期モジュール)端に出力し、再びネットワーククロック同期スレーブデバイスを介して安定なクロック出力を発生する。
【００３５】
図4に示すように、図1に示すシステム実施例におけるマスターシステムデバイスが時刻同期を行う方法プロセスであり、以下のステップを含む。
【００３６】
ステップ110、GPS衛星からの外部UTC時間を受信し、
マスターシステムデバイスはUTC時間受信中断によってGPS衛星からのUTC時間パケットを受信する。
【００３７】
ステップ120、外部UTC時間の受信が正常であるかどうかを判断し、正常であるとステップ130を実行し、正常でないとステップ150を実行し、
マスターシステムデバイスはプロトコルIEEE1588が規定する標識によってUTC時間パケットを正常に受信するかどうかを判断する。
【００３８】
ステップ130、受信された外部UTC時間を解析し、且つ解析されたUTC時間に受信周期2s時間をプラスして外部UTC時間として記憶され、
ステップ140、外部のUTC時間をローカル時間に同期し、ステップ110に戻って実行し、
ステップ150、外部UTC時間の受信が長時間不正常であるかどうかを判断し続け、長時間不正常であるとステップ160を実行し、長時間不正常でないとステップ170を実行し、
ステップ160、ソフトウェア遅延方式を採用してシミュレートするUTC時間をローカル時間に同期し、ステップ110に戻って実行し、
ステップ170、ソフトウェア遅延方式を採用してローカル時間をメンテナンスし、ステップ110に戻って実行する。
【００３９】
図4によれば、本発明の時刻同期は3層の構造時間によってメンテナンスされ、時間精度は高い方から低い方まで順次に、GPSが発生する真実なUTC時間、シミュレートされたUTC時間、及びシステムソフトウェア遅延に基づいてメンテナンスされた時間である。実際の応用では、GPSが発生する真実なUTC時間を選択することが好ましく、GPSの受信が異常である場合だけ、システムソフトウェア遅延を使用してシミュレートされたUTC時間に移行する。GPSの受信が正常に回復した後、真実なUTC時間を再び採用することが分かる。
【００４０】
図5に、図4におけるステップ160がソフトウェア遅延方式を採用してシミュレートするUTC時間をローカル時間に同期する具体的なプロセスを示し、以下のようなステップを含み、
ステップ1601、前回のPP2S(即ち、UTC時間受信中断)のトリガ時間の秒数及びミリ秒数を記憶し、前回の秒数がLastSecondであり、前回のミリ秒数がLastMillSecondであり、
ステップ1602、システムのカレント時間の秒数CurSecond、ミリ秒数CurMillSecondを獲得して記憶し、
ステップ1603、シミュレートUTC時間メカニズムに初めての進入であるかどうかを判断し、初めての進入であるとステップ1604を実行し、初めての進入でないとステップ1605を実行し、
ステップ1604、前回のミリ秒数LastMillSecondをシミュレートされたUTC時間として記憶され、且つプロセスを終了し、
ステップ1605、CurSecond-LastSecondが2であるかどうかを計算し、2であるとステップ1609を実行し、2でないとステップ1606を実行し、
ステップ1606、CurSecond-LastSecondが1であるかどうかを計算し、1であるとステップ1608を実行し、1でないとステップ1607を実行し、
ステップ1607、上記差値が3であることを計算すると、シミュレートされた時間が速いことを示し、CurSecond-1をシミュレートされたUTC時間の秒数として記憶され、ステップ1609を実行し、
ステップ1608、上記差値が1であることを計算し、シミュレートされた時間が遅いことを示し、CurSecond+1をシミュレートされたUTC時間の秒数として記憶され、
ステップ1609、LastMillSecondを採用してシミュレートされたUTC時間のカレントミリ秒数とし、
ステップ1610、シミュレートされたUTC時間をローカル時間に再び設定し、プロセスを終了する。
【００４１】
図6は図1に示すシステム実施例におけるスレーブシステムデバイスが時刻同期を行う方法の具体的なプロセスを示し、以下のステップを含む。
【００４２】
ステップ210、マスターシステムデバイスが定時に放送するマスターシステムのローカル時間を受信するかどうかを判断し、受信するとステップ220を実行し、受信しないとステップ230を実行し、
ステップ220、受信されたマスターシステムデバイスのローカル時間をPP1Sに記憶し、
ステップ230、マスターシステムデバイスネットワーククロックとアライメントするローカルネットワーククロックの次の秒周期中断が到達する場合に、PP1S+1をローカル時間に同期し、ステップ210に戻って実行する。
【００４３】
スレーブシステムデバイスのローカルネットワーククロックがマスターシステムデバイスのネットワーク同期クロック中断と位相アライメントするスレーブシステムデバイスのネットワーク同期クロック中断を採用してタイミングする場合には、次の秒周期が到達する場合にPP1S+1をローカル時間に設置する。
【００４４】
なお、上記実施例におけるUTC時間基準がUTC時間であり、上記実施例に言及したUTC時間受信周期2s、ネットワーククロック中断周期1sは挙げられた1つの例のみであり、該UTC時間受信周期及びネットワーククロック中断周期は必要に応じて設置されることができる。
【００４５】
以上の実施例によれば、本発明はネットワーク時刻同期及びネットワーククロック同期を合わせて使用し、それぞれマスター・スレーブシステムデバイスに高性能のネットワーククロック同期チップ(モジュール)に基づいて周期が1秒であるネットワーククロック中断を実現し、且つGPSのUTC時間受信中断位相とネットワーククロック中断位相とのアライメントメカニズム、及びGPSアンテナの稼動が異常である時に引き起こした時間の設置誤差を予防するエラー防止設計によって、いずれもネットワークシステム時刻同期の依頼性、正確性を向上させ、従って、ネットワークにおける各ノードの時間は高いアライメント性を保持することができ、これによって、ネットワーククロック同期チップの応用も豊かにすることが分かる。
【００４６】
当業者は、上記方法における全部又は一部ステップがプログラムによって関連ハードウェアを指令して完成されることができ、前記プログラムがコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶されることができ、例えば、読み取り専用メモリ、磁気ディスク又はディスクなどであることを理解することができる。必要に応じて、上記実施例の全部又は一部ステップが1つ又は複数の集積回路によって実現してもよい。これに応じて、上記実施例における各モジュール/ユニットはハードウェアの形式を採用して実現してもよく、ソフトウェア機能モジュールの形式を採用して実現してもよい。本発明は任意の特定形式のハードウェアとソフトウェアとの結合に制限されない。以上の内容は本発明の好適な実施例のみであり、本発明の含まれる範囲を限定することに用いられるわけではない。本発明の精神及び原則に従って行われた任意の修正、相当な置換、改良等は、いずれも本発明の保護範囲内に含まれるべきである。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明が提供したローカル・エリア・ネットワークにおける時刻同期の実現方法及びシステムは、ネットワーク時刻同期とネットワーククロック同期とを合わせて使用し、それぞれマスター・スレーブシステムデバイスに高性能のネットワーククロック同期チップによってネットワーククロック中断を実現し、且つGPSのUTC時間受信中断位相とネットワーククロック中断位相とのアライメントメカニズム、及びGPSアンテナの稼動が異常である場合に引き起こした時間の設置誤差を予防するエラー防止設計によって、ネットワークシステム時刻同期の依頼性及び正確性を向上させる同時に、従って、ネットワークにおける各ノードの時間は高いアライメント性を保持することができ、これによって、ネットワーククロック同期チップの応用も豊富になる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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