一种TSN端设备时钟同步方法与流程

本发明涉及网络通信，涉及一种tsn端设备时钟同步方法，尤其是tsn端设备中ptp时钟和系统时钟之间的同步。

背景技术：

1、tsn(time sensitive networking，时间敏感网络)是在以太网的基础上扩展的一系列协议族，包括时钟同步、流量调度、带宽预留、高可靠性等内容，可以为时间敏感流量提供低延迟、高可靠的确定性网络传输服务，适用于工业控制、航空电子、车载通信等网络中控制流等关键数据通信。其中，时钟同步技术是实现tsn流量调度、带宽预留等技术的基础和前提。

2、ieee 802.1as协议规定了tsn网络时钟同步的主要内容，包括主时钟选取、时钟同步树生成、链路延迟测量、时钟频差校正等算法。tsn网络时钟同步域内的设备主要有两类：端设备与桥接设备。这两类设备中均维护一个ptp时钟实例(ptp时钟)，各ptp时钟之间通过tsn网络进行时钟同步，并用于tsn通信。实际上，在端系统中除ptp时钟外还有自身的系统时钟，供各应用程序进行时间调用。

3、支持tsn协议的端设备的ptp时钟是整个tsn网络的时钟值，而系统时钟是本地时钟值，随着tsn网络时钟同步的持续进行，二者必然产生偏差，会导致应用程序收发数据时获得的系统时钟值和网络时钟值不一致，出现对报文的错误处理。因此，如何实现tsn端设备中ptp时钟和系统时钟之间的同步，成为本领域亟待解决的一个技术问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的上述问题，本发明提出了一种tsn端设备时钟同步方法，能实现tsn端设备中ptp时钟和系统时钟之间的时钟同步。

2、具体地，本发明提出了一种tsn端设备时钟同步方法，适用于在tsn端设备的ptp时钟每完成n次tsn网络时钟同步后，在完成第n+1次时钟同步的同时进行，所述tsn端设备时钟同步方法是ptp时钟与自身所处的端设备的系统时钟进行同步，该同步方法包括步骤：

3、s1，ptp时钟通过调用内核函数获取系统时钟当前的时间值和时钟频率值，基于系统时钟当前的时间值、ptp时钟前一次同步时获取的系统时间的时间值、ptp时钟前一次同步时的时间值及ptp时钟当前的时间值，计算出同步系数，并根据同步系数得出新的系统时钟的时间值和时钟频率值；

4、s2，ptp时钟调用内核函数，使用新的系统时钟的时间值和时钟频率值修正系统时钟；

5、其中，n为大于等于1的整数。

6、根据本发明的一个实施例，在初始状态下，支持tsn的端设备执行步骤：

7、启动ptp时钟，ptp时钟与tsn网络中其他设备进行tsn时钟同步，且通过调用内核函数获取系统时钟的时间值和时钟频率值；

8、ptp时钟周期性的与tsn网络中其他设备的ptp时钟进行网络时钟同步。

9、根据本发明的一个实施例，在初始状态下，tsn端设备的ptp时钟的时间值为0，tsn端设备的ptp时钟的初始时钟频率与获取的系统时钟的时钟频率值一致。

10、根据本发明的一个实施例，ptp时钟使用ieee802.1as协议，周期性的与tsn网络中其他设备的ptp时钟进行网络时钟同步。

11、根据本发明的一个实施例，在步骤s1中，基于系统时钟当前的时间值tn、ptp时钟前一次同步时获取的系统时间的时间值tn-1、ptp时钟前一次同步时的时间值tn-1′及ptp时钟当前的时间值tn′，计算出同步系数α、β的计算公式为：

12、α＝tn′-tn-1′；

13、

14、根据本发明的一个实施例，新的系统时钟的时间值tn+1和时钟频率fn+1的计算公式为：

15、

16、其中，fn为系统时钟当前的时钟频率值。

17、根据本发明的一个实施例，在步骤s2中，使用新的系统时钟的时间值和时钟频率值修正系统时钟的修正过程包括对系统时钟的时间值修正和时钟频率修正。

18、本发明提供的一种tsn端设备时钟同步方法，通过内核函数获取系统时间的时间值，结合ppt时钟前一次同步时的时间值、当前时间值及前一次同步时获取的系统时间的时间值，来计算同步系统，根据同步系数计算出新的系统时钟的时间值和时钟频率值，从而对原有的系统时钟进行修正，从而实现tsn端设备中ptp时钟和系统时钟之间的时钟同步。

19、应当理解，本发明以上的一般性描述和以下的详细描述都是示例性和说明性的，并且旨在为如权利要求所述的本发明提供进一步的解释。

技术特征：

1.一种tsn端设备时钟同步方法，适用于在tsn端设备的ptp时钟每完成n次tsn网络时钟同步后，在完成第n+1次时钟同步的同时进行，所述tsn端设备时钟同步方法是ptp时钟与自身所处的端设备的系统时钟进行同步，该同步方法包括步骤：

2.如权利要求1所述的tsn端设备时钟同步方法，其特征在于，在tsn网络时钟同步之前的初始状态下，tsn端设备执行步骤：

3.如权利要求2所述的tsn端设备时钟同步方法，其特征在于，在初始状态下，tsn端设备的ptp时钟的时间值为0，tsn端设备的ptp时钟的初始时钟频率与获取的系统时钟的时钟频率值一致。

4.如权利要求2所述的tsn端设备时钟同步方法，其特征在于，ptp时钟使用ieee802.1as协议，周期性的与tsn网络中其他设备的ptp时钟进行网络时钟同步。

5.如权利要求1所述的tsn端设备时钟同步方法，其特征在于，在步骤s1中，基于系统时钟当前的时间值tn、ptp时钟前一次同步时获取的系统时间的时间值tn-1、ptp时钟前一次同步时的时间值tn-1′及ptp时钟当前的时间值tn′，计算出同步系数α、β的计算公式为：

6.如权利要求4所述的tsn端设备时钟同步方法，其特征在于，新的系统时钟的时间值tn+1和时钟频率fn+1的计算公式为：

7.如权利要求1所述的tsn端设备时钟同步方法，其特征在于，在步骤s2中，使用新的系统时钟的时间值和时钟频率值修正系统时钟的修正过程包括对系统时钟的时间值修正和时钟频率修正。

技术总结
本发明涉及一种TSN端设备时钟同步方法。该方法包括步骤：S1，PTP时钟通过调用内核函数获取系统时钟当前的时间值和时钟频率值，基于系统时钟当前的时间值、PTP时钟前一次同步时获取的系统时间的时间值、PTP时钟前一次同步时的时间值及PTP时钟当前的时间值，计算出同步系数，并根据同步系数得出新的系统时钟的时间值和时钟频率值；S2，PTP时钟调用内核函数，使用新的系统时钟的时间值和时钟频率值修正系统时钟；其中，N为大于等于1的整数。本发明提出的一种TSN端设备时钟同步方法，能实现TSN端设备中PTP时钟和系统时钟之间的时钟同步。

技术研发人员：刘力,郭梦雪,杨茜,申亚飞,周罗善,杨尚咏,罗明慧
受保护的技术使用者：上海机动车检测认证技术研究中心有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15