用于在通信网络里传输同步信息的方法

专利名称：用于在通信网络里传输同步信息的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于在通信网络里传输同步信息的方法，以及一种在通信网络里的节点和一种相应的通信网络。
背景技术：
在多个技术领域里通信网络用于自动地实施分配在多个单元上的过程。尤其是在工业自动化网络里很重要的是相互精确地确定自动化过程。为此在通信网络里各个节点包括对应的时钟，它们按照基准节点里的基准时钟实现同步。基准节点常常也称之为主-节点，相反具有内部时钟的其它节点一般称为从-节点。由背景技术得知的、用于使通信网络里的时钟同步的协议在工业标准IEEE 1588，IEEE1588v2,IEC 61158和IEEE 802.1AS里进行规定。按照这个协议使同步信息以信息包的形式与时间标记进行交换。在此，使同步信息从主-节点出发顺次地在从-节点之间继 续传输。由主-节点出发的同步信息包含在发出信息的时刻，按照基准时钟的第一节拍计数状态的一个时间标记。从-节点处理这些信息并重新发送出同步信息。在此，在接收的同步信息里，每个从-节点添加了前面节点里的同步信息的发出时刻和第一节拍计数状态时其自身的发出时刻之间估计的延迟。这样所得到的节拍计数状态就进入到所要发出的同步信息里。在一定条件下，从-节点也可以将由主-节点发出的同步信息里的第一节拍计数状态存储在第一区域里，并且将估计的延迟在一个单独的第二区域里相加。基于在接收的同步信息里的信息，每个从-节点可以使其第二节拍计数状态按照其内部时钟与按照基准时钟的第一节拍计数状态同步。因为内部时钟在从-节点里一般并不精确地与主-节点的基准时钟一致，因此在各自的从-节点里估计出基准节拍频率与内部节拍频率的比值。这种比值也称之为RCF-值(RCF=变化补偿系数)，它用于确定相应的补偿间隔。在基于其内部时钟测量各自的从-节点里的延迟时，总是当测量的延迟超出一个补偿间隔的结束时刻时，才改变其第二节拍计数状态。这种方法具有的缺点是这样所确定的延迟时间仅部分地补偿了在从-节点的内部时钟和主-节点的基准时钟之间的偏差。例如，如果延迟时间在补偿间隔之内，则根本就没有发生延迟时间的补偿。同样地，如果很短的延迟时间超出了补偿间隔的结束时刻，则也被明显过多地补偿。

发明内容
因此本发明的目的是提出一种用于传输同步信息的方法，在这些信息中以高精度确定了包含在其中的时间信息。该目的通过独立权利要求来实现。本发明的改进方案在从属权利要求中规定。根据本发明的方法用于在一个具有多个节点的通信网络里传输同步信息，其中节点包括第一节点和一个或多个第二节点。第一节点按照基准时钟的基准节拍频率产生第一节拍(也被称为时钟)计数状态，而一个或多个第二节点按照内部节拍频率分别产生第二节拍计数状态。在该方法中从第一节点出发将同步信息顺次地从第一节点传输至另一个节点，并且每个同步信息包含一个时间信息，该时间信息用于使一个或多个第二节点的内部时钟与基准时钟实现同步。在各自的第二节点里使得同步信息的时间信息基于延迟时间，按各自的第二节点里的同步信息的发送时刻进行更新。在根据本发明的方法中，在至少一部分第二节点的各自的第二节点里使得那里所测得的延迟时间适合地改变，以便考虑到在基准节拍频率和内部节拍频率之间的差别。以本身已知的方式基于顺次的补偿时刻规定了补偿间隔，因此能实现使延迟时间的、至少一个在第二节点里按照第二节点的内部节拍频率测得的时间段，通过第二节拍计数状态的改变而匹配于基准节拍频率。通过概念“能实现”表达了 在根据本发明的方法中这种匹配可以根据应用情况来实现，或者也可以不实现。然而必须规定一个适合的补偿间隔。在根据本发明的方法里，基于多个第二补偿时刻而将补偿间隔分别划分成较小的补偿时间区间，其中超出第一和第二补偿时刻的数量通过至少一个时间段来检测。对于至少一个时间段来说则确定一个经过补偿的时间值，其方法是按照第二节拍计数状态的数量的时间值改变了 Um)由超出数量和补偿时间单位相乘的乘积，其中补偿时间单位通过在 一个补偿时间间隔内除以补偿时间区间的数量的方式对应于各自的第二节点的内部节拍频率的周期时间(也就是在两个相邻的第二节拍计数状态之间的时间段)，其中第二节拍计数状态的数量是在至少一个时间段内计数得到的。经过补偿的时间值用于更新在同步信息里的时间信息。根据基准时钟运行得比第二节点的对应内部时钟更快还是更慢，按照第二节拍计数状态的数量，使上面的时间值提高或者降低一个乘积。时间值或补偿时间单位的上述概念可以扩展性地理解。这个值或者这个单位优选是指以秒为单位的时间参数，或者是指相应更小的秒单位(例如像纳秒)。必要时也可以通过一些其它的节拍计数状态来代表时间值，其中在相邻的其它节拍计数状态之间的间隔对应于补偿时间单位。根据本发明的方法基于以下认识在同步信息里的时间信息一般以一种比相应的第二节点的内部时钟的节拍频率更高的分辨率来指出。人们利用这种认识，以便采用(虚拟的)第二补偿时刻，基于这些时刻将补偿间隔分成较小的间隔。因此使得一个相应的时间段更准确地匹配于延迟时间，从而以更高的精度确定相应的延迟时间。在一种特别优选的实施方式中，能如上所述地实现使延迟时间的至少一个时间段，按照各自的第二节点的内部节拍频率而匹配于基准节拍频率，即在至少一个时间段超出第一补偿时刻的情况下，使得第二节拍计数状态的数量改变了第二节拍计数状态，其中第二节拍计数状态的数量是对于至少一个时间段直至超出第一补偿时刻计数得到的。因此在测量延迟时间的至少一个时间段期间，就已经实现了补偿。在根据本发明的方法的另外一种特别优选的实施方式中，经过补偿的时间值这样进行确定，即在至少一个时间段超过第二补偿时刻的情况下，使得时间值按照第二节拍计数状态的数量改变了补偿时间单位，其中第二节拍计数状态的数量是在至少一个时间段内直至超出第二补偿时刻计数得到的。在该方案中也已经在测量至少一个时间段时就实现了合适的补偿。如上所述，可以实现或者也可以不实现使延迟时间的至少一个时间段，按照各自第二节点的内部节拍频率，匹配于基准节拍频率。在实现这种匹配的情况下，在一种优选的实施方式中，在至少一个时间段超过第一补偿时刻的情况下，进行反向的匹配。因此确保了 既基于补偿间隔，也基于补偿时间区间，都不会引起错误的补偿。在根据本发明的方法的另一种方案中，实际上实现了延迟时间的至少一个时间段按照各自的第二节点的内部节拍频率匹配于基准节拍频率，其中为此应用上述的方案，其中，当超过第一补偿时刻时，使得第二节拍计数状态的数量改变了第二节拍计数状态。在该变体中优选这样确定经过补偿的时间值，即在至少一个时间段超过第一补偿时刻的情况下，使得时间值按照第二节拍计数状态的数量并且基于匹配情况而发生改变，从而按照在各自的第二节点的内部节拍频率的周期时间和补偿 时间单位之间的时间差来校正时间值，其中第二节拍计数状态的数量是在至少一个时间段内直至超出第二补偿时刻计数得到的。在本发明的另一种变体中，其中不实现至少一个时间段按照各自的第二节点的内部节拍频率而如上面所述地匹配于基准节拍频率，而是这样确定经过补偿的时间值，从而在至少一个时间段超过第一补偿时刻的情况下，使得按照第二节拍计数状态的数量的时间值改变了补偿时间单位，其中第二节拍计数状态的数量是在至少一个时间段内直至超出第二补偿时刻计数得到的。也就是说，超出第一补偿时刻类似于超出第二补偿时刻那样处理。在根据本发明的方法的另一种变体中，至少一个时间段是在各自的第二节点里的、在接收同步信息和发出同步信息之间的内部处理时间。该时间区间一般称为桥延迟(Bridge-Delay)。在一定条件下也有可能来补偿在前面的第二节点里同步信息的发出和在被考虑的第二节点里的同步信息的接收之间的时间区间。然而，因为这种也称之为线延迟的时间区间很短，因此对于这种延迟来说可以完全放弃补偿。根据本发明的方法优选基于一种上面所述的标准IEEE 1588或IEEE1588v2或IEC61158或IEEE 802.1AS0本发明尤其是基于标准IEC 61158ed2. 0 Typ 10，该标准说明了PTCP-协议(PTCP=精密透明时钟协议(Precision Transparent Clock Protocol))。对于所提到的标准IEEE 802.1AS来说是指协议PTPv2 (PTP=精密时间协议(Precision TimeProtocol))的一种衍生物。标准ffiEE 1588涉及到协议PTPvl或PTPv2。在另一种实施方式中，节点在通信网络里基于已知的PR0FINET-标准进行通信。此外，根据本发明的方法优选在工业自动化设备的通信网络里使用。此外，本发明还涉及一种节点，该节点在根据本发明的方法里，或者说在根据本发明的方法的一个或多个优选的变体中应用作为第二节点。也就是说，在节点里规定了补偿间隔，并且节点可以借助于相应较小的补偿时间区间计算出一个经过补偿的时间值，该值用于更新在同步信息里的时间信息。此外，本发明还涉及一种具有多个节点的通信网络，其中通信网络包括第一节点和至少一个根据本发明的第二节点。在此，通信网络优选设计用于实施根据本发明的方法的一个或多个上述的优选的变体。


以下根据附图对发明的实施例进行详细说明。图中示出图1示出在一个通信网络里的多个网络节点的简图，在这些节点之间基于根据本发明的方法传输同步信息；图2示出用于说明基于背景技术、在通信网络的一个网络节点里求出时间延迟的图表；图3示出用于说明基于本发明的一种实施方式、在通信网络的一个网络节点里求出时间延迟的图表；图4和图5反映一种已知方法的或者说根据本发明的方法的一种实施方式特性的图表。
具体实施例方式根据本发明的方法优选使用在一种工业自动化设备里，在该设备里分布的各部件相互进行通信，以便控制加工过程，例如在汽车制造中。为此各个部件通过一个通信网络无线地和/或有线地相互进行通信。部件因此就是通信网络的网络节点。
在按照图1的实施方式中，所谓的从节点SI至SN例如表示为网络节点，其中每个从节点具有一个对应的内部时钟Cl，...，CN。每个这样的时钟以规定的从节拍频率fs工作，该频率对于不同的从节点来说在一定条件下可以是不同的。除此之外，在图1所示的通信网络里设有所谓的主元件M (也称之为主机)，它具有基准时钟CM，该时钟规定基准节拍频率fm，从节点的所有内部时钟Cl，. . .，CN应该按该基准节拍频率来确定。为此将同步信息SM从主元件M发出。每个这样的同步信息在此包括一个基于时钟CM的时间信息，其中这个时间信息代表了在各自从节点里同步信息的发送时刻，自从发出同步信息以来在主元件里经过的时间。主元件M和各个网络节点SI至SN相互按顺序进行通信，其中主元件M的同步信息被传输至节点SI，并从这里至节点S2等，直至节点SN。为了在各个从节点里达到精确的同步，必须在各个从节点里使同步信息SM里的节拍计数状态更新。因此在每个从节点里估计出时间延迟，这种延迟在同步信息从前面的从节点(或者说从主元件)发出，直至同步信息从各自的从节点至下一个从节点发出之间是必须的。这种延迟由时间区段LD和BD组成，其中这些区段对于每个从节点来说可能是不同的。LD这里是时间区间，它对于将信息从前面的从节点S1-1传输至下一个从节点Si是必须的(LD=线延迟)。BD是处理时间，它在从节点Si里需要用于处理一个接收的同步信息，直至将同步信息发出至下一个从节点(BD=桥延迟)。这个处理时间在各自从节点里以按照从-节拍频率的节拍来说明。在计算桥延迟或线延迟时要考虑到一个从节点的内部时钟的石英-频率并不精确地与主元件的基准时钟的石英-频率一致。以下由此出发主元件和一个各自的从节点同样地发出节拍，并因此在理想情况下石英-频率是相同的。然而如果主元件的节拍与从元件的节拍不同的话，也可以使用以下的考察方法。在这情况下在主元件或者在从元件里可以将对应的石英-信号乘以一个对应的系数，该系数计算出不同的节拍。为了在求出线延迟或桥延迟时考虑到石英-频率的偏差，估计出在主元件和从元件之间的石英-频率比值。这个比值称之为RCF (RCF=比值补偿系数)，并如下定义
..........Mdasfer,,、/ ( / 二--(I)
ASlave这里A主元件(Master)和A从元件(Slave)分别表示在一个(绝对)相同的时间段内，在主元件或从元件上产生的石英-信号的数量。借助于这个值，一个从节点可以简单地使一个局部由它所测量的时间区间如下变换成一个按照主元件的时间的时间区间
A tMaster=RCF A tslave(2)在这里所述的实施方式中利用该RCF-值来校正桥延迟，以便这样得到这延迟的一个准确值，然后将此值插入到同步信息里。在一定条件下也可以相应地校正线延迟。在这里所述的实施方式中由于其比较短就不实施线延迟的校正。上述将一个从元件的时间差换算成主元件的时间差并不直接通过公式(2)来实现，而是这里应用一个所谓的RCF-间隔TRCF。这个间隔指出在从节点的多少局部石英-信号或节拍计数状态之后，必须使其石英前调或者后调一个信号，从而它完成了如同主元件那样完全相同多的信号或节拍计数状态。RCF-间隔如下来定义Trcp - KCj/ l(3 )因为主元件和从元件具有相同的节拍，或者说计算出了不同的节拍，所以RCF的值在范围I里，其中它大于1，如果主元件比从元件运行得快些的话，而其中如果主元件比从元件运行得慢些的话，它就小于I。作为间隔Tkf是一些节拍计数状态，或者说信号，如果主元件的时钟运行得比从元件更快，那么这信号是正的，否则的话是负的。基于这种以下也称之为补偿间隔的RCF-间隔，按照背景技术使得对应从节点的节拍计数状态实现匹配，如以下按照图2所述的那样。这个附图表示了沿着时间轴t的多个顺次的(恒定的)补偿间隔KI，其长度分别对应于上面所述的，在从节点的对应数量的节拍计数状态下测得的时间Tkf。各个补偿间隔KI在相应的(第一)补偿时刻KPl起动或终止。在补偿间隔KI之内在时间轴开始处，通过从节点检测桥延迟BD，该桥延迟明显地短于补偿间隔。如果有以下情况桥延迟BD超出了一个补偿时刻KPl，那就使从节点的节拍计数状态升高或降低I，其中节拍计数状态在Tkct为负值时降低，而在Tkf为正值时升高。刚才所述的使节拍计数状态匹配的方法的一大缺点在于每个检测的时间间隔，它长于或者短于补偿间隔KI，被错误地换算。这可以从图1中对于桥延迟BD来说直观地得出。正如那里所示的那样，桥延迟BD完全包含在补偿间隔KI之内。在这种情况下根本就没有发生桥延迟的补偿，这就是说这种延迟并不匹配于主元件的时钟。如果桥延迟BD延伸布置于一个补偿时刻上，那就使这时间区间改变一个整个节拍计数状态，并因此明显地补偿过多，这同样也并不导致一个正确匹配的值。因为一个从节点的局部石英空转，并且并不在一个桥延迟开始时，以规定的方式设定为0，因此以或然的方式在检测桥延迟期间，在从节点里发生一种局部石英的补偿。对于一种补偿的或然率以下用Ptl表示，并且在桥延迟小于Tkcf时，由从节点的节拍计数状态下的桥延迟的长度Tbd和RCF-值Tkf如下得出P^=TTmlI(4)
IRi 7, I与上面所述的方法不同，在以下所述的根据本发明方法的实施方式中，桥延迟明显更准确地匹配于主元件的时钟。考虑到在同步信息里传输的时间标记以一种比时钟更高的时间分辨率表示于从节点上。如果一个从节点的时钟的时间分辨率为IOns (IOOMHz石英)，那么在同步信息之内的时间标记的分辨率通常在Ins的范围里。这种更好的分辨率根据本发明如下来考虑将图2所示的补偿间隔KI分得更细，其中这样来选择这种划分，从而使得它能够在同步信息里进行分辨。这用图3来表示。
在图3中类似于图2，沿着时间轴t示出补偿间隔KI，它对应于图2所示的补偿间隔。同样也表示出对应的补偿时刻KPl在这个间隔的开始或终止处。此外又表示出在从节点上所测的桥延迟BD。例如由此出发从节点-节拍频率的周期为10ns，相反在同步信息里的时间标记用Ins的分辨率表示出。因为时间标记的分辨率是按照从节点-节拍频率的分辨率的十倍之大，因此就将补偿间隔KI划分成十个相同大小的较小的补偿间隔或者说补偿时间区间KI'。这由此实现采用对应虚拟的(第二)补偿时刻KP2，该时刻在初始的补偿间隔KI的补偿时刻KPl之间。借助于虚拟的补偿时刻KP2将从节点的时间系统换算成主元件的时间系统，更确切地说用一个纳秒的时间标记的时间分辨率。在此，可以应用以下两种变体来进行换算。在第一变体里，使计数器或从节点的石英的节拍计数状态S继续在初始补偿时刻KPl改变一个增量。在这种情况下采用第二计数器C。这个计数器在桥延迟的时间测量的开始设为O。当超过一个虚拟的补偿时刻KP2时，使计数器C提高或减少一个增量(根据Tkf的符号)。当超过实际补偿时刻KPl时，使计数器减少或提高九个增量，以便由此来考虑在时刻KPl时所实施的补偿。按照这种补偿使从节点的节拍计数状态提高或减少I (并因此 提高或减少10ns)。相当于在桥延迟的开始tl和终止t2之间的从节点的节拍计数状态的数量的时间测量AS=S (t2)-S U1)换算成主系统的时间则如下得出Tbd=AS 10ns+C Ins(5)A S=S (t2) -S Ct1)Tbd是一个时间值，该时间值以一个纳秒的分辨率表示出，并因此可以在同步信息里进行分辨。在将从节点-时间系统换算成主元件-时间系统的第二变体中，使从节点石英的
节拍计数状态或计数器S不再改变至最初的补偿时刻KP1，而是计数器以从节点的频率自
由上升。在这种情况下同样也采用第二计数器，然而该计数器计数不一样。类似于第一变
体的第二计数器，使这个计数器在桥延迟的时间测量的开始设为O。当超过一个虚拟的补偿
时刻KP2时，同样也使这计数器提高或减少一个增量，这取决于主元件石英运行得是否比
从节点的石英更快或者更慢。然而与第一变体不同，也是在超过初始补偿时刻KPl时，使计
数器C减少或提高一个增量，因为在这个时刻基于一个从节点的节拍计数状态并不实施补m
\-ZX o类似于第一变体，又如下进行从从节点-系统至主节点-系统的时间测量AS的换算Tbd=AS 10ns+C Ins(5)AS=S(t2) -S (tx)如由上述的实施方式得出的那样，在根据本发明的方法里在一个从节点的时钟和主元件的时钟之间的补偿不再与从节点的时间分辨率关联，而是考虑到由主元件发出的时间标记分辨率来选择补偿。这种方法的主要优点在于在从节点-和主元件-时间系统之间的换算误差被大大减小。这也由图2和由图3对于那里所示的桥延迟BD可以见到，这种延迟在图2所示的方法中根本没有补偿，相反在图3中进行一个纳秒的补偿。改善的换算首先因此正面起作用，因为在一种线拓扑中的同步信息按序列顺次地从主元件出发，从一个从节点传输至下一个。这就是说，一个同步信息经过所有的从节点，从而所有从节点的误差累计相加。以下再次以一个实例说明利用根据本发明的方法实现的改进。可以认为，所有从节点具有相同的桥延迟和相同的RCF-间隔。若是这样的话，可以指出补偿数量i的或然率分布P (i，m)，它在从主元件直至离开一个编号为m的从节点的路上有一个同步信息。该或然率分布如下表示
权利要求
1.一种用于在一个具有多个节点(M，SI,... ,Sn)的通信网络里传输同步信息(SM)的方法，其中所述节点(M，SI, , Sn)包括第一节点(M)和一个或多个第二节点(SI，...， Sn)，其中所述第一节点(M)按照基准时钟(CM)的基准节拍频率(fm)产生第一节拍计数状态，而一个或多个第二节点(SI，. . .，Sn)按照内部时钟(Cl，…，CN)的内部节拍频率(fs) 分别产生第二节拍计数状态，其中所述同步信息(SM)从所述第一节点(M)出发顺次地被从一个节点(M，SI, , Sn)传输至另一个节点(M，SI, , Sn)并且每个同步信息(SM)包括一个时间信息，所述时间信息用于使一个或多个第二节点(SI，. . .，Sn)的所述内部时钟 (Cl，-,CN)与所述基准时钟(CM)实现时间同步，其中在各自的第二节点(SI，. . .，Sn)里使得所述同步信息(SM)的所述时间信息基于延迟时间，按各自的第二节点(SI，. . .，Sn)里的所述同步信息(SM)的发送时刻进行更新，其中在至少一部分第二节点(SI，. . . ,Sn)的各自的第二节点(SI，...，Sn)里-基于顺次的补偿时刻(KPl)规定了补偿间隔(KI)，因此能实现使所述延迟时间的至少一个时间段(BD)，通过所述第二节拍计数状态的改变按照各自的第二节点(SI，...，Sn) 的所述内部节拍频率(fs)而匹配于所述基准节拍频率(fm)；-基于多个第二补偿时刻(KP2)而将所述补偿间隔(KI)分别划分成较小的补偿时间区间(KI’)，其中超出所述第一和第二补偿时刻(KP1，KP2)的数量通过至少一个时间段(BD) 来检测，其中对于至少一个时间段(BD)来说则确定一个经过补偿的时间值(TBD)，其方法是按照所述第二节拍计数状态的数量的所述时间值改变了由超出数量和补偿时间单位相乘的乘积，其中所述补偿时间单位以在一个补偿时间间隔(KI)内除以补偿时间区间(KI’) 的数量的方式对应于各自的第二节点(SI，. ..，Sn)的所述内部节拍频率(fs)的周期时间， 其中所述第二节拍计数状态的数量是在至少一个时间段(BD)内计数得到的，其中所述经过补偿的时间值(TBD)用于更新在所述同步信息(SM)里的所述时间信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其中能这样实现使所述延迟时间的至少一个时间段 (BD)按照各自的第二节点(SI，. . .，Sn)的所述内部节拍频率(fs)而匹配于所述基准节拍频率(fm)，即在至少一个时间段(BD)超过第一补偿时刻(KPl)的情况下，使得所述第二节拍计数状态的数量改变了所述补偿时间单位，其中所述第二节拍计数状态的数量是对于至少一个时间段(BD)直至超出所述第一补偿时刻(KPl)计数得到的。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中为了确定所述经过补偿的时间值(TBD)，在至少一个时间段(BD)超过第二补偿时刻(KP2)的情况下，使得按照所述第二节拍计数状态的数量的所述时间值改变了所述补偿时间单位，其中所述第二节拍计数状态的数量是在至少一个时间段(BD)内直至超出所述第二补偿时刻(KP2)计数得到的。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中实现了所述延迟时间的至少一个时间段(BD)按照各自的第二节点(SI，...,Sn)的所述内部节拍频率(fs)匹配于所述基准节拍频率(fm)，其中在至少一个时间段(BD)超过第一补偿时刻(KPl)的情况下，进行反向的匹配。
5.根据前述权利要求中任一项并结合权利要求2所述的方法，其中实现了所述延迟时间的至少一个时间段(TBD)按照各自的第二节点(SI，...，Sn)的所述内部节拍频率(fs)匹配于所述基准节拍频率(fm)，其中在至少一个时间段(BD)超过第一补偿时刻(KPl)的情况下，使得按照所述第二节拍计数状态的数量的所述时间值校正了一根据在各自的第二节点(SI，. . .，Sn)的所述内部节拍频率(fs)的所述周期时间和所述补偿时间单位之间的时间差的所述时间值，其中所述第二节拍计数状态的数量是在至少一个时间段(BD)内直至超过所述第一补偿时刻(KPl)计数得到并且基于匹配情况而发生改变。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中并不实现所述延迟时间的至少一个时间段(TBD)按照各自的第二节点(SI，, Sn)的所述内部节拍频率(fs)匹配于所述基准节拍频率(fm)，其中在至少一个时间段(BD)超过第一补偿时刻(KPl)的情况下，使得按照所述第二节拍计数状态的数量的所述时间值的改变了所述补偿时间单位，其中所述第二节拍计数状态的数量是在至少一个时间段(BD)内直至超过所述第一补偿时刻(KPl)计数得到的。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中至少一个时间段(BD)是在各自的第二节点(SI，...，Sn)里的、在接收所述同步信息(SM)和发出所述同步信息(SM)之间的内部处理时间。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述时间同步基于标准IEEE1588或 IEEE1588v2 或 IEC61158 或 IEEE 802. 1AS。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述节点(M，...，Sn)基于 PR0FINET-标准相互进行通信。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法在工业自动化系统里使用。
11.一种在用于在一个具有多个节点(M，SI，. . . ,Sn)的通信网络里传输同步信息(SM) 的方法里应用作为第二节点(SI，. . .，Sn)的节点，其中所述节点(M，SI，...，Sn)包括第一节点(M)和一个或多个第二节点(SI，...，Sn)，其中所述第一节点(M)按照基准时钟(CM) 的基准节拍频率(fm)产生第一节拍计数状态，而一个或多个第二节点(SI，...，Sn)按照内部时钟(Cl，-,CN)的内部节拍频率(fs)分别产生第二节拍计数状态，其中所述同步信息 (SM)从所述第一节点(M)出发顺次地被从一个节点(M，SI，. . .，Sn)传输至另一个节点(M， SI, , Sn)并且每个同步信息(SM)包括一个时间信息,所述时间信息用于使一个或多个第二节点(SI，. . . ,Sn)的所述内部时钟(Cl，-,CN)与所述基准时钟(CM)实现时间同步， 其中在各自的第二节点(SI，. . .，Sn)里使得所述同步信息(SM)的所述时间信息基于延迟时间，按各自的第二节点(SI，...，Sn)里的所述同步信息(SM)的发送时刻进行更新，其中这样设计所述节点，即在所述节点运行时-基于顺次的补偿时刻(KPl)规定了补偿间隔(KI)，因此能实现使所述延迟时间的至少一个时间段(BD)，通过所述第二节拍计数状态的改变按照所述节点(SI，. . .，Sn)的所述内部节拍频率(fs)而匹配于所述基准节拍频率(fm)；-基于多个第二补偿时刻(KP2)而将所述补偿间隔(KI)分别划分成较小的补偿时间区间(KI’)，其中超出所述第一和第二补偿时刻(KP1，KP2)的数量通过至少一个时间段(TBD) 来检测，其中对于至少一个时间段(TBD)来说则确定一个经过补偿的时间值(TBD)，其方法是按照所述第二节拍计数状态的数量所述时间值改变了由超出数量和补偿时间单位相乘的乘积，其中所述补偿时间单位以在一个补偿时间间隔(KI)内的除以补偿时间区间(ΚΙ’) 的数量的方式对应于各自的第二节点(SI，...，Sn)的所述内部节拍频率(fs)的周期时间， 其中所述第二节拍计数状态的数量是在至少一个时间段(BD)内计数得到的，其中所述经过补偿的时间值(TBD)用于更新在所述同步信息(SM)里的所述时间信息。
12.根据权利要求11所述的节点，其中所述节点(SI，...,Sn)设计用于实施根据权利要求2至10中任一项所述的方法。
13.一种具有多个节点(M，SI, , Sn)的通信网络，其中所述节点(M，SI，. . .，Sn)包括第一节点(M)和一个或多个第二节点(SI，Sn)，其中在所述通信网络运行时，所述第一节点(M)按照基准时钟(CM)的基准节拍频率(fm)产生第一节拍计数状态，而一个或多个第二节点(SI，...，Sn)按照内部时钟(Cl，…，CN)的内部节拍频率(fs)分别产生第二节拍计数状态，其中所述同步信息(SM)被从所述第一节点(M)出发顺次地从一个节点(M， SI,…,Sn)传输至另一个节点(M, SI,…,Sn)并且每个同步信息(SM)包括一个时间信息, 所述时间信息用于使一个或多个第二节点(SI，, Sn)的所述内部时钟(Cl，…，CN)与所述基准时钟(CM)实现时间同步，其中在各自的第二节点(SI，. . . ,Sn)里使得所述同步信息(SM)的所述时间信息基于延迟时间，按各自的第二节点(SI，. . . ,Sn)里的所述同步信息 (SM)的发送时刻进行更新，其中至少一个第二节点(SI，...,Sn)和尤其是所述通信网络的所有第二节点(SI，. . .，Sn)是根据权利要求11或12所述的节点(SI，. . .，Sn)。
14.根据权利要求13所述的通信网络，所述通信网络这样设计，即在所述通信网络里能实施根据权利要求2至10中任一项所述的方法。
全文摘要
本发明涉及一种用于在一个具有多个节点的通信网络里传输同步信息的方法。节点包括第一节点和一个或多个第二节点，第一节点按照基准时钟的基准节拍频率产生第一节拍计数状态，一个或多个第二节点按照内部时钟的内部节拍频率分别产生第二节拍计数状态。同步信息从第一节点出发被传输至第二节点，用于使内部时钟实现时间同步。将本身已知的补偿间隔划分成较小的补偿时间区间，用补偿间隔使得在测量延迟时间时第二节拍计数状态匹配。借助较小的补偿时间区间以高精度求出延迟时间的经过补偿的时间值，其用于更新在同步信息里的时间信息。该方法尤其使用在标准IEEE 1588或IEEE 1588v2或IEC 61158或IEEE 802.1AS里。该方法的一种优选应用情况是在工业自动化设备里的时钟同步。
文档编号H04L7/00GK103001758SQ20121033293
公开日2013年3月27日 申请日期2012年9月10日 优先权日2011年9月9日
发明者迈克尔·伯恩哈德·布赫尔, 德拉甘·奥布拉多维奇, 京特·施泰因德尔, 菲利普·沃尔夫鲁姆 申请人:西门子公司