CN104468014A - 复杂网络环境下提高时间同步精度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了复杂网络环境下提高时间同步精度的方法。主要解决现有的网络时间同步算法的同步精度不能满足工程项目要求，严重时甚至主从设备无法正常同步的问题。该方法包括步骤：（1）主从时钟分别提取多个时刻的时间戳；（2）测量上下行延时，并通过时延检测算法得出上下行时延阀值；（3）剔除超过时延阀值对应的时间戳；（4）根据时间同步算法及非对称时延补偿算法计算出精准网络延时；（5）利用时间同步算法，使得主从时钟时间同步。本发明可适用于任何网络时间同步算法，应用本发明可以大大提高时间同步精度和稳定度。
Description
技术领域
本发明涉及复杂网络环境下提高时间同步精度的方法，属于时间同步网络技术领域。
背景技术
随着信息技术和网络技术广泛应用，在系统内的所有设备信号要求一致。例如卫星发射与测控系统、航空管理系统、社会联动系统以及银行系统等等。这些应用对分布式系统内时钟的一致性和精确性要求很高，任何错误的发生都可能会导致非常严重后果。
网络时间同步基于TCP/IP技术，常用的网络时间同步采用主从时钟模式，如NTP和PTP等，如图1所示，通常主时钟记录发送同步时刻T1,从时钟记录接收到主时钟发送的同步报文的时刻T2,经过若干时钟周期后，从时钟再次发送时间同步报文，发送时刻T3，主时钟接收时间报文的接收时刻为T4，主时钟然后将T4时刻告知从时钟，因而主从时钟时间偏差为offset=((T2-T1)-(T4-T3))/2。
受通信网络传输阻塞的影响，实际应用中大部分交换设备在网络拥堵时存在时延问题，发送和接收的传输时延并不相等，网络传输复杂延时多变等因素都会直接影响时间同步精度，现有的网络时间同步算法的同步精度不能满足工程项目要求，严重时甚至主从设备无法正常同步。
发明内容
本发明针对网络复杂抖动多变，上下行时延不一致等，提供了复杂网络环境下提高时间同步精度的方法，主要解决现有的网络时间同步算法的同步精度不能满足工程项目要求，严重时甚至主从设备无法正常同步的问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
复杂网络环境下提高时间同步精度的方法，包括如下步骤：
（1）主从时钟分别提取多个时刻的时间戳；
（2）测量上下行延时，并通过时延检测算法得出上下行时延阀值，剔除超过时延阀值对应的时间戳；
通常网络时间同步算法基础是要求上下行链路延时对称，在实际应用过程中，上下行链路传输往往是非对称性，即上下行链路的传输延时不相等时，其中下行延时D1= T2-T1；上行延时D2=T4-T3，当网络环境很复杂，经过多跳路由或交换机，同步网络流量不确定的情况下一般D1和 D2并不相等，在计算D1和D2过程中，D1和D2的自身值变化较大,直接采用滤波算法并不能得到很好的效果，需要得到传输过程中相对时延较小的值，因此需要寻找网络时延阀值，剔除掉异常时延对应的时间戳，但在采样过程中网络环境是不断变化的，所以时延阀值不是固定的，通过采用异常时延检测算法得到自适应的时延阀值，具体做法如下：
（21）建立两个为N的滑动窗口序列，再分别采集上行时延{…，，…}和下行时延{…，，…}，分别对上下行时延的滑动时间窗口进行均值化；即做如下处理：
和
其中i=1，2，3…N
其中i=1，2，3…N
（22）对均值化后的序列用模型拟合得到序列{…, ，…}和{…, ，…}；
其中 i=1，2，3…N
其中 i=1，2，3…N
其中、为模型常数。
（23）计算上下行时延阀值；
上行时延阀值：（N）=；
上行时延阀值：（N）=；
其中=和=；
（3）剔除超过时延阀值对应的时间戳，具体步骤为：
提取正常时延对应的时间戳并进行时延补偿，当＞上行时延阀值或者＞下行时延阀值，则丢弃这一组T1、T2、T3、T4值。
（4）根据时间同步算法及非对称时延补偿算法计算出精准网络延时，具体步骤为：当上下行延时均小于对应的阀值，再经过滤波平滑算法，并对其进行非对称延时补偿从而得到相对精确的网络时延Offset=((T2-T1)-(T4-T3))/2+(D2-D1)/2。
（5）利用时间同步算法，将offset带入时间同步计算公式，从而实现主从时钟时间同步。
进一步地，所述测量上下行时延在网络时延测量模块进行；所述得出上下行时延阀值并剔除超过时延阀值对应的时间戳在网络时延阀值计算模块进行；所述步骤（4）在网络时延补偿模块内进行。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明在现有时间同步算法基础上，提出了简单有效的办法，自动测算网络时延阀值，得到相对稳定的时间戳，并补偿网络时延和主从时钟偏差。
（2）本发明是在不修改原有的硬件设备的基础上实现的，可以大大提高时间同步精度和稳定度。
附图说明
图1为本发明的网络时间同步流程图。
图2为本发明的复杂网络环境下提高时间同步精度的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。
结合图1所示，根据时间同步算法中时间偏差计算公式为：offset=((T2-T1)-(T4-T3))/2，这种公式要求主从时钟上下行网络时延对称，如果考虑上下行网络时延不对称对系统时间同步的影响，则时间偏差offset=((T2-T1)-(T4-T3))/2+?T，其中?T为非对称时延造成的时间偏差。
实施例
结合以上内容，如图2所示，复杂网络环境下提高时间同步精度的方法，本实施例提出时延检测算法得出自适应网络延时阀值，并非对称时延造成的时间偏差进行补偿，得到相对稳定和精准的时间戳，包括如下步骤：
（1）主从时钟分别提取T1、T2、T3、T4的时间戳；
（2）根据下行延时D1= T2-T1；上行延时D2=T4-T3，分别计算出各自时延；
（3）利用时延检测算法得出上下行时延阀值；
通常网络时间同步算法基础是要求上下行链路延时对称，在实际应用过程中，上下行链路传输往往是非对称性，即上下行链路的传输延时不相等时，其中下行延时D1= T2-T1；上行延时D2=T4-T3，当网络环境很复杂，经过多跳路由或交换机，同步网络流量不确定的情况下一般D1和 D2并不相等，在计算D1和D2过程中，D1和D2的自身值变化较大,直接采用滤波算法并不能得到很好的效果，需要得到传输过程中相对时延较小的值，因此需要寻找网络时延阀值，剔除掉异常时延对应的时间戳，但在采样过程中网络环境是不断变化的，所以时延阀值不是固定的，通过采用异常时延检测算法得到自适应的时延阀值，具体做法如下：
（21）建立两个为N的滑动窗口序列，再分别采集上行时延{…，，…}和下行时延{…，，…}，分别对上下行时延的滑动时间窗口进行均值化；即做如下处理：
和
其中i=1，2，3…N
其中i=1，2，3…N
（22）对均值化后的序列用模型拟合得到序列{…, ，…}和{…, ，…}；
其中 i=1，2，3…N
其中 i=1，2，3…N
其中、为模型常数。
（23）计算上下行时延阀值；
上行时延阀值：（N）=；
上行时延阀值：（N）=；
其中=和=；
（4）剔除超过时延阀值对应的时间戳，具体步骤为：
提取正常时延对应的时间戳并进行时延补偿，当＞上行时延阀值或者＞下行时延阀值，则丢弃这一组T1、T2、T3、T4值。
（5）根据时间同步算法及非对称时延补偿算法计算出精准网络延时，具体步骤为：当上下行延时均小于对应的阀值，再经过滤波平滑算法，并对其进行非对称延时补偿从而得到相对精确的网络时延Offset=((T2-T1)-(T4-T3))/2+(D2-D1)/2。
（6）利用时间同步算法，将offset带入时间同步计算公式，从而实现主从时钟时间同步。本发明适用于所有网络时间同步算法，时间同步算法是现有成熟的并且满足一定标准的算法，在此不做赘述。
本发明还包括如下功能模块：
网络时延测量模块：主要负责计算上下行时延，并利用时延检测算法得出上下行时延阀值；
网络时延过滤模块：利用时延测量模块获得上下行时延阀值，当上下行时延超过各自时延阀值时，则丢弃这一组T1、T2、T3、T4时间戳；
网络时延补偿模块：通过时间同步算法和时延补偿算法计算出精准的主从时钟偏差，从而主从时钟时间同步。
按照上述实施例，便可很好地实现本发明。值得说明的是，基于上述结构设计的前提下，为解决同样的技术问题，即使在本发明上做出的一些无实质性的改动或润色，所采用的技术方案的实质仍然与本发明一样，故其也应当在本发明的保护范围内。
Claims (5)
1.复杂网络环境下提高时间同步精度的方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）主从时钟分别提取多个时刻的时间戳；
（2）测量上下行延时，并通过时延检测算法得出上下行时延阀值；
（3）剔除超过时延阀值对应的时间戳；
（4）根据时间同步算法及非对称时延补偿算法计算出精准网络延时；
（5）利用时间同步算法，使得主从时钟时间同步。
2.根据权利要求1所述的复杂网络环境下提高时间同步精度的方法，其特征在于，所述测量上下行时延在网络时延测量模块进行；所述得出上下行时延阀值并剔除超过时延阀值对应的时间戳在网络时延阀值计算模块进行；所述步骤（4）在网络时延补偿模块内进行。
3.根据权利要求2所述的复杂网络环境下提高时间同步精度的方法，其特征在于，所述上下行时延阀值的计算过程如下：
（21）建立两个为N的滑动窗口序列，再分别采集上行时延{…，，…}和下行时延{…，，…}，分别对上下行时延的滑动时间窗口进行均值化；
（22）对均值化后的序列用模型拟合得到序列{…, ，…}和{…, ，…}；
（23）计算上下行时延阀值；
上行时延阀值：（N）=；
上行时延阀值：（N）=；
其中=和=。
4.根据权利要求3所述的复杂网络环境下提高时间同步精度的方法，其特征在于，所述步骤（3）和（4）的具体过程为：提取正常时延对应的时间戳并进行时延补偿，当＞上行时延阀值或者＞下行时延阀值，则丢弃这一组T1、T2、T3、T4值；当上下行延时均小于对应的阀值，再经过滤波平滑算法，并对其进行非对称延时补偿，从而得到相对精确的网络时延Offset=((T2-T1)-(T4-T3))/2+(D2-D1)/2。
5.根据权利要求4所述的复杂网络环境下提高时间同步精度的方法，其特征在于，所述步骤（5）使得主从时钟时间同步的具体步骤为：将offset带入时间同步计算公式，从而实现主从时钟时间同步。
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Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105553594A (zh) * | 2015-12-09 | 2016-05-04 | 沈阳东软医疗系统有限公司 | 一种pet时钟同步方法和装置 |
| WO2017063450A1 (zh) * | 2015-10-15 | 2017-04-20 | 中兴通讯股份有限公司 | 一种时间戳过滤的方法及装置 |
| CN107483402A (zh) * | 2017-07-12 | 2017-12-15 | 瑞斯康达科技发展股份有限公司 | 一种时钟同步方法和设备 |
| CN107548567A (zh) * | 2015-05-21 | 2018-01-05 | 安德鲁无线系统有限公司 | 在电信系统中同步多输入/多输出信号 |
| CN109005557A (zh) * | 2018-09-26 | 2018-12-14 | 南京中兴新软件有限责任公司 | 一种时延对称性测量方法、装置和系统 |
| CN110266420A (zh) * | 2019-04-29 | 2019-09-20 | 北京达佳互联信息技术有限公司 | 时钟同步方法、时钟同步装置和计算机可读存储介质 |
| WO2022078318A1 (zh) * | 2020-10-15 | 2022-04-21 | 华为技术有限公司 | 一种时钟同步方法以及相关装置 |
-
2014
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Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11825433B2 (en) | 2015-05-21 | 2023-11-21 | Andrew Wireless Systems Gmbh | Synchronizing multiple-input/multiple-output signals in distributed antenna systems |
| CN107548567A (zh) * | 2015-05-21 | 2018-01-05 | 安德鲁无线系统有限公司 | 在电信系统中同步多输入/多输出信号 |
| US11071079B2 (en) | 2015-05-21 | 2021-07-20 | Andrew Wireless Systems Gmbh | Synchronizing multiple-input/multiple-output signals in distributed antenna systems |
| CN107548567B (zh) * | 2015-05-21 | 2020-10-27 | 安德鲁无线系统有限公司 | 在电信系统中同步多输入/多输出信号 |
| WO2017063450A1 (zh) * | 2015-10-15 | 2017-04-20 | 中兴通讯股份有限公司 | 一种时间戳过滤的方法及装置 |
| CN106603183A (zh) * | 2015-10-15 | 2017-04-26 | 中兴通讯股份有限公司 | 一种时间戳过滤方法及装置 |
| CN106603183B (zh) * | 2015-10-15 | 2019-11-15 | 中兴通讯股份有限公司 | 一种时间戳过滤方法及装置 |
| CN105553594A (zh) * | 2015-12-09 | 2016-05-04 | 沈阳东软医疗系统有限公司 | 一种pet时钟同步方法和装置 |
| CN105553594B (zh) * | 2015-12-09 | 2018-02-16 | 沈阳东软医疗系统有限公司 | 一种pet时钟同步方法和装置 |
| CN107483402B (zh) * | 2017-07-12 | 2019-12-06 | 瑞斯康达科技发展股份有限公司 | 一种时钟同步方法和设备 |
| CN107483402A (zh) * | 2017-07-12 | 2017-12-15 | 瑞斯康达科技发展股份有限公司 | 一种时钟同步方法和设备 |
| CN109005557A (zh) * | 2018-09-26 | 2018-12-14 | 南京中兴新软件有限责任公司 | 一种时延对称性测量方法、装置和系统 |
| CN110266420A (zh) * | 2019-04-29 | 2019-09-20 | 北京达佳互联信息技术有限公司 | 时钟同步方法、时钟同步装置和计算机可读存储介质 |
| WO2022078318A1 (zh) * | 2020-10-15 | 2022-04-21 | 华为技术有限公司 | 一种时钟同步方法以及相关装置 |
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