一种时间同步方法及装置与流程

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种时间同步方法及装置。

背景技术：

不同的通信协议标准对通信网络中的网元的时间同步都有不同的要求。传统的时间同步采用gps解决方案，每个网元通过天线接收卫星时间进行时间同步。gps安装对环境要求高，且建设费用昂贵。因此通过1588协议进行时间同步成为发展趋势。通信网络中，一个主网元接入高精度的主时钟，通过1588协议主网元将高精度的时间传递给网络中的所有从网元，实现时间同步。

1588协议时间同步的基本原理：主网元和从网元使用1588报文交互；在报文中携带报文的发送时刻(时间戳)，在接收报文时，得到报文的接收时刻(时间戳)。通过报文的发送时刻和报文的接收时刻可以计算出从网元时间相对于主网元时间的偏差值offset，从网元修正offset值即可实现与主网元时间同步。

1588报文在主网元和从网元之间传递，可能出现报文拥塞，或者报文丢失。此时会出现计算出的offset值为异常值。如果从网元对计算出的offset值不做处理，直接调整本网元的时间，则从网元的时间会被错误更改，从而导致从网元的时间稳定性会变差，会有抖动。从网元的时间同步曲线如图1所示。

采用1588协议进行网元时间同步，时间从主网元开始，逐级向下传递。从网元时间的不稳定性将会扩展到整个网络，从而影响整个网络业务的稳定性。因此，在关注时间同步精度的同时，有必要关注时间同步的稳定性问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是，提供一种时间同步方法及装置，克服现有技术的时间同步报文在网元间传递的过程中，由于时间同步报文拥塞或丢失，导致对网元进行时间同步稳定性差的缺陷。

本发明采用的技术方案是，所述一种时间同步方法，应用于通信系统中除第一网元外的任一网元，所述方法，包括：

在设定的时间内，接收所述第一网元发送的多个时间同步报文，根据每个所述时间同步报文计算所述任一网元与所述第一网元的时间偏差值；

过滤掉异常的时间偏差值，并计算过滤后的时间偏差值的平均值；

将所述任一网元的时间调整为所述平均值。

进一步地，所述时间同步报文为电气和电子工程师协会ieee1588标准时间同步报文。

进一步地，所述过滤掉异常的时间偏差值的方式包括：

对所述时间偏差值与预置的阈值进行比较；

若所述时间偏差值大于预置的阈值，则判定所述时间偏差值为异常，并将异常的时间偏差值过滤掉。

进一步地，所述将所述任一网元的时间调整为所述平均值包括：

判断所述平均值是否大于预置的时间调整标准值；

若是，则将所述任一网元的时间调整为所述平均值。

进一步地，所述将所述任一网元的时间调整为所述平均值包括：

设置所述任一网元的时间调整步进；按照所述时间调整步进，通过多次时间调整将所述任一网元的时间调整为所述平均值；

所述时间调整步进为所述时间调整标准值；

时间调整的次数为所述平均值与所述时间调整步进的比值取整。

进一步地，所述时间调整标准值为所述通信系统的脉冲分辨率。

本发明还提供一种时间同步装置，设置于通信系统中除第一网元外的任一网元，其特征在于，所述装置，包括：

计算模块，用于在设定的时间内，接收所述第一网元发送的多个时间同步报文，根据每个所述时间同步报文计算所述任一网元与所述第一网元的时间偏差值；

过滤模块，用于过滤掉异常的时间偏差值，并计算过滤后的时间偏差值的平均值；

调整模块，用于将所述任一网元的时间调整为所述平均值。

进一步地，所述时间同步报文为电气和电子工程师协会ieee1588标准时间同步报文。

进一步地，过滤模块包括：

比较单元，用于对所述时间偏差值与预置的阈值进行比较；

过滤单元，用于若所述时间偏差值大于预置的阈值，则判定大于设定的阈值的时间偏差值为异常，并将异常的时间偏差值过滤掉。

进一步地，所述装置还包括：

判断模块，用于判断所述平均值是否大于预置的时间调整标准值；

发送模块，用于若所述平均值大于所述时间调整标准值，则将所述时间调整标准值发送至所述调整模块。

进一步地，所述调整模块用于：

设置所述任一网元的时间调整步进；

按照所述时间调整步进，通过多次时间调整将所述任一网元的时间调整为所述平均值；

所述时间调整步进为所述时间调整标准值；

时间调整的次数为所述平均值与所述时间调整步进的比值取整。

进一步地，所述时间调整标准值为所述通信系统的脉冲分辨率。

采用上述技术方案，本发明至少具有下列优点：

本发明所述一种时间同步方法及装置，能够有效提高通信系统中的网元的时间同步稳定性，降低了网元的时间抖动。

附图说明

图1为现有技术的从网元时间同步曲线图；

图2为本发明第一实施例的时间同步方法流程图；

图3为本发明第二实施例的时间同步方法流程图；

图4为本发明第三实施例的时间同步装置组成结构示意图；

图5为本发明第四实施例的时间同步装置组成结构示意图；

图6为本发明第五实施例的通信系统时间同步的系统组成结构示意图；

图7为本发明第六实施例的时间同步方法流程图；

图8为本发明第六实施例的任一网元的时间同步曲线图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明进行详细说明如后。

本发明第一实施例，一种时间同步方法，如图2所示，包括以下具体步骤：

步骤s101，在设定的时间内，通信系统中除第一网元外的任一网元接收第一网元发送的多个时间同步报文，任一网元根据每个时间同步报文计算任一网元与第一网元的时间偏差值。

在设定的时间内，通信系统中除第一网元外的任一网元接收第一网元发送的多个ieee1588(instituteofelectricalandelectronicsengineers1588，电气和电子工程师协会1588)标准时间同步报文，任一网元根据每个ieee1588标准时间同步报文计算任一网元与第一网元的时间偏差值。

其中，第一网元内设置高精度的主时钟。

例如：在设定的时间内，通信系统中的第一网元与通信系统中的任一网元通过多个ieee1588标准时间同步报文进行交互，任一网元获得第一网元发送的ieee1588标准时间同步报文中的时间戳(t1、t2、t3和t4)，其中每个ieee1588标准时间同步报文包括一个时间戳。任一网元根据每个时间戳，生成一个时间偏差值offset。其中，ieee1588协议记载了网元间的ieee1588标准时间同步报文交互方法，及时间偏差值的生成方法，在此不赘述。

步骤s102，任一网元过滤掉异常的时间偏差值，并计算过滤后的时间偏差值的平均值。

具体的，步骤s102，包括：

任一网元将每个时间偏差值与预置的阈值进行比较；

若时间偏差值大于预置的阈值，则判定所述时间偏差值为异常，任一网元并将异常的时间偏差值过滤掉；

任一网元计算过滤后的时间偏差值的平均值。

其中，预置的阈值通过对多组网元长时间的正常情况下的时间偏差值进行统计获得。例如，统计多组网元长时间正常时间同步情况下的时间偏差值，得到正常情况下时间偏差值的范围，通过正常范围的时间偏差值得到异常范围的时间偏差值的阈值。设置好阈值后，再跟踪输出的时间同步曲线，验证阈值的有效性。最后确认一个阈值，或者阈值范围。

步骤s103，将任一网元的时间调整为平均值。

具体的，步骤s103，包括：

设置任一网元的时间调整步进；

按照时间调整步进，通过多次时间调整将任一网元的时间调整为平均值；

其中，时间调整的次数为平均值与时间调整步进的比值取整；

时间调整步进为时间调整标准值。

本发明第二实施例，一种时间同步方法，如图3所示，本实施例的所述方法，包括以下具体步骤：

步骤s201，在设定的时间内，通信系统中除第一网元外的任一网元接收第一网元发送的多个时间同步报文，任一网元根据每个时间同步报文计算任一网元与第一网元的时间偏差值。

具体的，步骤s201，包括：

在设定的时间内，通信系统中除第一网元外的任一网元接收第一网元发送的多个ieee1588(instituteofelectricalandelectronicsengineers1588，电气和电子工程师协会1588)标准时间同步报文，任一网元根据每个ieee1588标准时间同步报文计算任一网元与第一网元的时间偏差值。

其中，第一网元内设置高精度的主时钟。

例如：在设定的时间内，通信系统中的第一网元与通信系统中的任一网元通过多个ieee1588标准时间同步报文进行交互，任一网元获得第一网元发送的ieee1588标准时间同步报文中的时间戳(t1、t2、t3和t4)，其中每个ieee1588标准时间同步报文包括一个时间戳。任一网元根据每个时间戳，生成一个时间偏差值offset。其中，ieee1588协议记载了网元间的ieee1588标准时间同步报文交互方法，及时间偏差值的生成方法，在此不赘述。

步骤s202，任一网元过滤掉异常的时间偏差值，并计算过滤后的时间偏差值的平均值。

具体的，步骤s202，包括：

任一网元将每个时间偏差值与预置的阈值进行比较；

若时间偏差值大于预置的阈值，则判定所述时间偏差值为异常，任一网元并将异常的时间偏差值过滤掉；

任一网元计算过滤后的时间偏差值的平均值。

其中，预置的阈值通过对多组网元长时间的正常情况下的时间偏差值进行统计获得。例如，统计多组网元长时间正常时间同步情况下的时间偏差值，得到正常情况下时间偏差值的范围，通过正常范围的时间偏差值得到异常范围的时间偏差值的阈值。设置好阈值后，再跟踪输出的时间同步曲线，验证阈值的有效性。最后确认一个阈值，或者阈值范围。

步骤s203，判断时间偏差值的平均值是否大于通信系统的脉冲分辨率。

步骤s204，若平均值是大于通信系统的脉冲分辨率，则将任一网元的时间调整为平均值。

具体的，步骤s204，包括：

若平均值是大于通信系统的脉冲分辨率，则设置任一网元的时间调整步进；

按照时间调整步进，通过多次时间调整将任一网元的时间调整为平均值；

其中，时间调整的次数为平均值与通信系统脉冲的分辨率的比值取整；

时间调整步进为通信系统脉冲的分辨率。

若平均值不大于通信系统脉冲的分辨，则不对任一网元的时间进行调整。

本发明第三实施例，与第一实施例对应，本实施例介绍一种时间同步装置，如图4所示，包括以下组成部分：

计算模块100，用于在设定的时间内，通信系统中除第一网元外的任一网元接收第一网元发送的多个时间同步报文，任一网元根据每个时间同步报文计算任一网元与第一网元的时间偏差值。

具体的，计算模块100，用于：

在设定的时间内，通信系统中除第一网元外的任一网元接收第一网元发送的多个ieee1588(instituteofelectricalandelectronicsengineers1588，电气和电子工程师协会1588)标准时间同步报文，任一网元根据每个ieee1588标准时间同步报文计算任一网元与第一网元的时间偏差值。

其中，第一网元内设置高精度的主时钟。

例如：计算模块100，用于在设定的时间内，通信系统中的第一网元与通信系统中的任一网元通过多个ieee1588标准时间同步报文进行交互，任一网元获得第一网元发送的ieee1588标准时间同步报文中的时间戳(t1、t2、t3和t4)，其中每个ieee1588标准时间同步报文包括一个时间戳。任一网元根据每个时间戳，生成一个时间偏差值offset。其中，ieee1588协议记载了网元间的ieee1588标准时间同步报文交互，及生成时间偏差值，在此不赘述。

过滤模块200，用于任一网元过滤掉异常的时间偏差值，并计算过滤后的时间偏差值的平均值。

具体的，过滤模块200，包括：

比较单元201，用于对时间偏差值与预置的阈值进行比较。

过滤单元202，用于若时间偏差值大于预置的阈值，则判定所述时间偏差值为异常，任一网元并将异常的时间偏差值过滤掉。

其中，预置的阈值通过对多组网元长时间的正常情况下的时间偏差值进行统计获得。例如，统计多组网元长时间正常时间同步情况下的时间偏差值，得到正常情况下时间偏差值的范围，通过正常范围的时间偏差值得到异常范围的时间偏差值的阈值。设置好阈值后，再跟踪输出的时间同步曲线，验证阈值的有效性。最后确认一个阈值，或者阈值范围。

计算单元203，用于计算过滤后的时间偏差值的平均值。

调整模块500，用于将任一网元的时间调整为平均值。

具体的，调整模块500，用于：

设置任一网元的时间调整步进；

按照时间调整步进，通过多次时间调整将任一网元的时间调整为平均值；

其中，时间调整的次数为平均值与时间调整步进的比值取整；

时间调整步进为时间调整标准值。

例如：调整模块500，用于设置任一网元的时间调整参数，时间调整参数包括：时间调整次数和/或时间调整步进；

按照时间调整参数，将任一网元的时间调整为平均值；

其中，时间调整次数为平均值与通信系统脉冲的分辨率的比值取整；

时间调整步进为通信系统脉冲的分辨率。

本发明第四实施例，与第二实施例对应，本实施例介绍一种时间同步装置，如图5所示，包括以下组成部分：

计算模块100，用于在设定的时间内，通信系统中除第一网元外的任一网元接收第一网元发送的多个时间同步报文，任一网元根据每个时间同步报文计算任一网元与第一网元的时间偏差值。

具体的，计算模块100，用于：

在设定的时间内，通信系统中除第一网元外的任一网元接收第一网元发送的多个ieee1588(instituteofelectricalandelectronicsengineers1588，电气和电子工程师协会1588)标准时间同步报文，任一网元根据每个ieee1588标准时间同步报文计算任一网元与第一网元的时间偏差值。

其中，第一网元内设置高精度的主时钟。

例如：计算模块100，用于在设定的时间内，通信系统中的第一网元与通信系统中的任一网元通过多个ieee1588标准时间同步报文进行交互，任一网元获得第一网元发送的ieee1588标准时间同步报文中的时间戳(t1、t2、t3和t4)，其中每个ieee1588标准时间同步报文包括一个时间戳。任一网元根据每个时间戳，生成一个时间偏差值offset。其中，ieee1588协议记载了网元间的ieee1588标准时间同步报文交互，及生成时间偏差值，在此不赘述。

过滤模块200，用于任一网元过滤掉异常的时间偏差值，并计算过滤后的时间偏差值的平均值。

具体的，过滤模块200，包括：

比较单元201，用于对每个时间偏差值与预置的阈值进行比较。

过滤单元202，若时间偏差值大于预置的阈值，则判定所述时间偏差值为异常，任一网元并将异常的时间偏差值过滤掉。

其中，预置的阈值通过对多组网元长时间的正常情况下的时间偏差值进行统计获得。例如，统计多组网元长时间正常时间同步情况下的时间偏差值，得到正常情况下时间偏差值的范围，通过正常范围的时间偏差值得到异常范围的时间偏差值的阈值。设置好阈值后，再跟踪输出的时间同步曲线，验证阈值的有效性。最后确认一个阈值，或者阈值范围。

计算单元203，用于计算过滤后的时间偏差值的平均值。

判断模块300，用于判断平均值是否大于通信系统脉冲的分辨率。

发送模块400，用于若平均值大于通信系统脉冲的分辨率，则将通信系统脉冲的分辨率发送至调整模块。

具体的，发送模块400，，用于：

若平均值大于通信系统脉冲的分辨率，则将通信系统脉冲的分辨率发送至调整模块500；

若平均值不大于通信系统脉冲的分辨率，则不对任一网元的时间进行调整。

调整模块500，用于将任一网元的时间调整为平均值。

具体的，调整模块500，用于：

设置任一网元的时间调整步进；

按照时间调整步进，通过多次时间调整将任一网元的时间调整为平均值；

其中，时间调整的次数为平均值与通信系统脉冲的分辨率的比值取整；

时间调整步进为通信系统脉冲的分辨率。

本发明第五实施例，本实施例是在上述实施例的基础上，以通过ieee1588标准时间同步报文进行通信网络时间同步的系统为例，结合附图6介绍一个本发明的应用实例。

通信网络的时间同步系统包括：第一网元1000和任一网元2000。

其中，任一网元2000包括：线卡fpga(field－programmablegatearray，现场可编程门阵列)2001、cpu(centralprocessingunit，中央处理器)2002和主控fpga2003。任一网元2000的数量为一个或多个。

第一网元1000，用于与任一网元2000进行ieee1588标准时间同步报文交互。

线卡fpga2001，用于与第一网元1000进行ieee1588标准时间同步报文交互，根据任一网元2000的系统时间获得时间戳(t1、t2、t3和t4)，并将时间戳(t1、t2、t3和t4)发送至cpu2002。

cpu2002，用于接收线卡fpga2001发送的时间戳(t1、t2、t3和t4)，根据时间戳(t1、t2、t3和t4)计算第一网元1000与任一网元2000的时间偏差值offset，并将计算得到的时间偏差值offset发送至主控fpga2003。

主控fpga2003，用于接收cpu2002发送的时间偏差值offset，根据时间偏差值offset将任一网元2000的系统时间同步至第一网元1000的系统时间，并将任一网元2000的系统时间通过tod(timeofdate)报文实时同步至线卡fpga2001。

其中，线卡fpga2001和cpu2002相当于第三实施例中的计算模块100；主控fpga2003相当于第三实施例中的调整模块500。

本发明第六实施例，与第五实施例对应，以第五实时例中的cpu模块根据时间戳进行时间同步的方法为例，结合附图7～图8介绍一个本发明的应用实例。

s3201，接收线卡fpga发送的时间戳(t1、t2、t3和t4)，根据时间戳(t1、t2、t3和t4)计算第一网元与任一网元的时间偏差值offset。

s3202，再对任一网元进行时间调整之前，对第一网元与任一网元的时间偏差值offset是否小于预置的阈值进行判断。

若时间偏差值offset是小于预置的阈值，则执行步骤s3203；

若否，则执行步骤s3204。

s3203，将时间偏差值offset设置到线卡fpga中。

s3204，判断时间偏差值offset是否为孤立点。设置一个阈值x，如果时间偏差值offset>x，则判定时间偏差值offset为孤立点。

根据经验和或实验确定阈值x。统计多组网元长时间正常同步情况下的时间偏差值offset，得到正常情况下时间偏差值offset的范围，通过正常范围的时间偏差值offset得到异常范围的时间偏差值offset的阈值。设置好阈值后，再跟踪输出的时间同步曲线，验证阈值的有效性。最后确认一个判断孤立点的阈值，或者阈值范围。

若时间偏差值offset判定为孤立点，则执行步骤s3205；

否，则执行步骤s3207。

s3205，若时间偏差值offset判定为孤立点，则去除判定为孤立点的时间偏差值offset。并执行步骤s3206.

s3206，去除判定为孤立点的时间偏差值offset，不调整任一网元的系统时间。

s3207，若时间偏差值offset判定为不是孤立点，则存储不是孤立点的n个时间偏差值offset，对n个时间偏差值offset求平均值。其中，n为大于2的整数。

s3208，判断时间偏差值offset的平均值是否大于通信系统脉冲的分辨率m。

若时间偏差值offset的平均值判定为大于通信系统脉冲的分辨率m，则执行步骤s3209；

若否，则执行步骤s3210。

s3209，若时间偏差值offset的平均值判定为不大于通信系统脉冲的分辨率m，则不调整任一网元的系统时间。

s3210，若时间偏差值offset的平均值判定为大于通信系统脉冲的分辨率m，则通过多次调整任一网元的系统时间。

多次调整任一网元的系统时间，每次任一网元的系统时间调整m，调整的次数为时间偏差值offset的平均值/m。任一网元的时间同步曲线如图8所示。

若在调整任一网元的系统时间的过程中，接收到线卡fpga发送的时间戳，则根据接收到的时间戳计算出新的时间偏差值offset，并放弃接收到线卡fpga发送的时间戳之前的任一网元的系统时间的调整，执行步骤s3201。

通过具体实施方式的说明，应当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图示仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。