[发明专利]一种网络仪器用时间同步系统及方法

摘要

本发明公开了一种网络仪器用时间同步系统及方法，该系统包括树型仪器网关、与树型仪器网关根节点连接的控制中心、以及与树型仪器网关叶子节点连接的网络仪器，树型仪器网关由位于树型仪器网关根节点位置处的主仪器网关和与主仪器网关连接的树杈仪器网关组成，控制中心通过以太网通信模块与主仪器网关进行通信，主仪器网关上连接有用于同步本地时钟的GPS时间源；该方法包括步骤：一、主仪器网关的时间同步；二、第i层仪器网关的时间同步；三、N次重复步骤二，直至完成第N层仪器网关的时间同步过程；四、网络仪器的时间同步。本发明设计新颖，减少网络仪器之间的数据传输干扰，提高了网络传输的效率和时间同步精度。

主权项

1.一种网络仪器用时间同步系统，包括树型仪器网关、与所述树型仪器网关根节点连接的控制中心(1)、以及与所述树型仪器网关叶子节点连接的网络仪器(7)，所述树型仪器网关由位于所述树型仪器网关根节点位置处的主仪器网关(3)和与主仪器网关(3)连接的树杈仪器网关组成，所述树杈仪器网关由N层仪器网关组成，其中，N取正整数且N≥1，N层仪器网关中的第i层仪器网关包括至少两个第i级仪器网关，第i级仪器网关由与该第i级仪器网关连接的前1级仪器网关控制同步，i为正整数且i＝1，2，3，…，N；第N级仪器网关与网络仪器(7)进行通信，控制中心(1)通过以太网通信模块与主仪器网关(3)进行通信，主仪器网关(3)上连接有用于同步本地时钟的GPS时间源(2)，其特征在于：利用该时间同步系统进行网络仪器时间同步的方法包括以下步骤：步骤一、主仪器网关的时间同步：采用GPS时间源(2)对主仪器网关(3)进行0.1μs级别的本地时间同步；步骤二、第i层仪器网关的时间同步：对第i层仪器网关中的每一个第i级仪器网关分别进行时间同步，且第i层仪器网关中任意一个第i级仪器网关的时间同步方法均相同；对第i层仪器网关中任意一个第i级仪器网关进行本地时间同步校准时，过程如下：步骤201、将与该任意一个第i级仪器网关连接的前1级仪器网关的时钟作为主时钟，与该任意一个第i级仪器网关连接的前1级仪器网关为主时钟设备，该任意一个第i级仪器网关的时钟作为从时钟，该任意一个第i级仪器网关为从时钟设备，所述主时钟设备生成时间同步请求帧TSreq，并向与所述主时钟设备连接的所述从时钟设备定时发送，同时所述主时钟设备记录每个时间同步请求帧TSreq的编号和准确发送时间T1，所述准确发送时间T1是指刚好发送完时间同步请求帧TSreq的所有字节的时刻；步骤202、所述从时钟设备接收来自所述主时钟设备发送的时间同步请求帧TSreq后，记录准确接收时间T2并提取时间同步请求帧TSreq的编号字段，然后生成时间同步应答帧TSresp并向所述主时钟设备回送，同时记录时间同步应答帧TSresp的准确回发时间T3，所述准确接收时间T2是指刚好接收完时间同步请求帧TSreq的所有字节的时刻，所述准确回发时间T3是指刚好回发完时间同步应答帧TSresp的所有字节的时刻；步骤203、所述主时钟设备接收所述从时钟设备回发来的时间同步应答帧TSresp，记录准确回收时间T4并提取时间同步应答帧TSresp的编号字段，然后生成时间同步确认帧TSack并向所述从时钟设备发送，所述时间同步确认帧TSack中含有T1和T4的时间戳信息；步骤204、所述从时钟设备接收到时间同步确认帧TS_ack后，提取属于同一编号的T₁、T₂、T₃、T₄的时间戳信息，根据公式计算所述从时钟设备与所述主时钟设备之间的时间偏移ΔT；步骤205、根据步骤204中的时间偏移ΔT，调整所述从时钟设备的本地时钟，实现所述从时钟设备的本地时间同步校准；步骤三、N次重复步骤二，直至完成第N层仪器网关的时间同步过程；步骤四、网络仪器的时间同步：首先，以第N级仪器网关的时钟作为主时钟，网络仪器(7)中的时钟作为从时钟，第N级仪器网关均支持NTP时间同步协议和PTP时间同步协议，网络仪器(7)支持NTP时间同步协议或PTP时间同步协议；然后，对网络仪器(7)进行时间同步，网络仪器(7)和与该网络仪器(7)连接的第N级仪器网关通过NTP时间同步协议或PTP时间同步协议实现时间同步，最终实现网络仪器(7)的时间同步。