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实时网络中的时间同步的制作方法

2022-05-08 09:44:23 来源:中国专利 TAG:


1.本发明涉及一种用于同步实时网络的各参与者的相应的本地网络时间的方法,所述参与者通过端口相互连接,所述参与者分别将同步包传送、优选地周期地传送到所连接的参与者上,将实时网络的一个参与者确定为同步主机,在使用同步包的情况下使另外的参与者的本地网络时间同步于同步主机的本地网络时间。


背景技术:

2.中央运算单元、总线模块、驱动模块、总线耦合器、具有集成的网络连接器的io模块、摄像机、人机交互装置、网络集成的传感器和执行器、网络架构(交换机、桥接器等)可以设置为实时网络的参与者。参与者分别具有本地时间,对于每个参与者通过计数器来确定所述本地时间,然而各计数器由于振荡器公差而彼此不同步。然而,例如为了在控制系统中能实现实时网络的参与者与物理过程的交互,各参与者需要一个共同的时间域。因此能够确保对在实时网络中的过程的更精确且更快速的控制。作为物理过程,例如可以在机器上进行例如机器部件或货物的运动。所述物理过程由设计为执行器的参与者开始,并且由设计为传感器的参与者检测。
3.因此,对于各参与者分别可以设置本地网络时间,所述本地网络时间由本地时间导出。然而,参与者的本地网络时间由于相应的计数器的振荡器公差又必须精确地彼此同步到几百毫秒至纳秒。为此已知耗费的同步方法,所述同步方法基于大规模的软件栈、例如在点对点(ptp)协议中规定。然而,这种方法需要参与者的相应高的处理器性能。而也已知更简单的同步方法,特别是在划分为主机和从机的实时网络中。在主机和从机中的角色分配涉及实时网络中的大部分或全部通信并且是固定预定的并且因此无法改变或仅能通过绕行改变。此外,对于预先设定的通信主机分配作为同步主机的角色。该同步主机将同步信号发送到所有参与者上,以便使参与者的本地时间同步于全局时间。在此,主机使用存在的网络协议的定义的部分、例如识别的帧开头,以便确定全局时间。已知的简单的同步方法用于网络协议powerlink、x2x、串行实时通信协议(sercos)和以太网控制自动化技术(ethercat)中。这些简单的同步方法对处理器性能提出较低要求,然而也具有较小的功能范围并且自然不如复杂的同步方法那样准确。例如在已知的简单的同步方法中无法实现信号传播时间补偿。
4.已知的同步方法基于软件,由此仅在起动网络之后才能激活所述同步方法。因此,实时运行仅在实现同步之后才能实现,由此直至第一同步的时间受到软件的起动持续时间限制。
5.gb 2426164a、us 7447931b1、wo 2016015769、ep 3016306a1、wo 2005/119951a1公开时间同步,其中,主机向所有连接的从机发送同步包,以便实施时间同步。因此,主机发送同步包并且将该同步包传播给网络中的所有从机。在现有技术中也描述故障主机,所述故障主机在故障的情况下承担旧主机的角色。然而都没有描述同步路径。
6.ep 2544389a1公开一种时间同步,其中,在下级域中的时钟同步主机支持时间同
步主机。域的从机的同步沿着同步路径进行,然而当沿着同步路径传输时不变地传送所述两个主机的工作时钟和实时时钟,并且每个从机由此算出与所述从机的时间的差值。


技术实现要素:

7.本发明的目的在于,提出一种实时网络的参与者的改善的同步。
8.该目的通过如下方式解决,即,在使用同步包的情况下从同步主机出发沿着同步路径使位于沿着同步路径的参与者的本地网络时间同步于同步主机的本地网络时间,并且参与者在发出相应的同步包的时刻利用同步包来传输所述参与者的本地时间的时间戳,并且参与者对于接收同步包的端口由在同步包中接收的时间戳与在接收所涉及的同步包时所述参与者的本地时间的时间戳的差值来计算差值时间,在使用差值时间的情况下同步参与者的本地网络时间。
9.按照本发明的方法可以按照简单的方式在硬件中、例如在专用集成电路(asic)或者在现场可编程门阵列(fpga)、数字技术的集成电路(ic)(在所述集成电路中可以加载逻辑电路)中的参与者上实现并且尽管如此与例如在x2x协议中规定的相比能实现参与者的本地时间的更精确的同步。尽管如此,与例如在精度可比拟的ptp同步方法中相比,按照本发明的方法的构造明显更少地耗费。因此,在同步精度可比拟的情况下能够节省费用,或者在费用可比拟的情况下实现更高的同步精度。优选地,参与者在发出相应的同步包的时刻利用同步包来传输所述参与者的本地时间的时间戳。参与者对于接收同步包的端口由在同步包中接收的时间戳与在接收所涉及的同步包时所述参与者的本地时间的时间戳的差值来计算差值时间。对于不接收同步包的端口不计算差值时间。此外,在使用相应的差值时间的情况下使参与者的本地网络时间同步于同步主机的本地网络时间。
10.优选地,从同步主机出发规定延伸通过另外的参与者的同步路径,其中,使沿着同步路径的另外的参与者的本地网络时间同步于同步主机的本地网络时间。
11.如果实时网络是线性的并且将在实时网络的端部上的一个参与者设置为同步主机,那么可以将同步路径视为同步方向。如果实时网络是线性的并且将在实时网络的中间(亦即不是在端部上)的一个参与者设置为同步主机,那么同步路径(从同步主机出发)沿两个同步方向延伸。如果实时网络是分支的并且将形成分支的一个参与者设置为同步主机,那么同步路径(从同步主机出发)沿三个或更多个(根据分支的类型)同步方向延伸。
12.在一个实时网络中也可以将多个参与者确定为同步主机,其中,对于每个主机设置所属的同步路径。
13.有利地,参与者利用同步包分别传输所述参与者的另外的端部的网络时间偏差。参与者分别由所计算的差值时间和在同步包中接收的网络时间偏差的和来计算接收同步包的端口的网络时间偏差。
14.如果参与者具有两个端口,那么所述参与者通过一个端口传送另一端口的网络时间偏差。如果参与者具有多于两个端口,那么规定从哪个(哪些)端口将网络时间偏差传送到哪个(哪些)端口上。如果已知同步路径,那么所述同步路径可以规定:将哪个(哪些)端口配置给哪个(哪些)端口以用于传送网络时间偏差,其中,可以沿着和逆着同步路径来传送所述网络时间偏差。
15.优选地,同步主机沿着同步路径利用同步包分别传输预定的网络时间偏差。这也
可以这样解释:对于同步主机给逆着同步路径设置的端口规定网络时间偏差,然后通过所述端口沿着同步路径传输该网络时间偏差。参与者由其本地时间与逆着同步路径设置的端口的网络时间偏差的差值来计算所述参与者的本地网络时间。
16.因为同步路径从同步主机出发,所以不沿同步路径的方向的端口被视为“逆着同步路径设置”并且优选地获得网络时间偏差、优选地规定为零。对于不接收同步包的端口规定网络时间偏差为零。
17.对于同步主机的逆着同步路径设置的端口适用之前规定的网络时间偏差,所述网络时间偏差自然也可以为零。
18.因此,同步路径规定:沿哪个参与者和端口来同步本地网络时间。
19.参与者可以将接收同步包的端口的网络时间偏差修正所接收的同步包的信号传播时间。
20.为此,参与者可以分别利用同步包来传送发送相应的同步包的端口的差值时间。此外,参与者可以由利用同步包接收的差值时间和接收同步包的端口的差值时间来计算、优选地由所接收的差值时间与接收同步包的端口的差值时间的经平分的差值来计算所接收的同步包的信号传播时间。
21.参与者可以分别对所述差值时间进行滤波。因此能够降低误差精度和量化效应。
22.此外,参与者可以分别由在当前周期中的当前的网络时间偏差和来自之前周期的网络时间偏差来计算网络时间偏差差值并且优选地对所述网络时间偏差差值滤波,其中,将经计算的和优选经滤波的网络时间偏差差值与在当前周期中的当前的网络时间偏差相加,以便获得经修正的网络时间偏差差值,并且该经修正的网络时间偏差差值代替初始的当前的网络时间偏差。由此可以补偿由于振荡器公差引起的经同步的网络时间的偏差。
23.优选地,在废除所设定的同步主机的情况下将另外的参与者设定为新的同步主机。这可以明确地或暗示地、即自动地进行。但是从新的同步主机出发可以设定新的同步路径。特别是如果在实时网络的端部上的同步主机失灵,那么现在位于在端部上的参与者也可以用作同步主机。因为在此所述同步路径没有改变,所以参与者此外由其本地时间与逆着同步路径设置的、因此同样没有改变的端口的网络时间偏差的差值来计算所述参与者的本地网络时间。因此,即使原先的同步主机废除,实时网络还保持同步。在运行中,基本上(亦即即使在原先的同步主机没有失灵的情况下)也可以将另外的参与者设定为同步主机,这例如对于切换实时网络中的运行模式可能是需要的。
24.优选地,所述同步包相应地在iso-osi第二层中传输。因此产生特别低的费用。
25.优选地,实时网络的各参与者线性地相互连接。然而,实时网络也可以具有非线性的结构、例如分支或环形结构。分支结构与线性结构的区别在于,也存在这样的参与者,该参与者不仅具有一个或两个相邻的参与者,而且具有三个或更多个相邻的参与者。
26.实时网络可以是x2x 网络。x2x 是串行实时网络,所述串行实时网络的参与者通过交换机相互连接。所述交换机通常是x20总线模块,所述x20总线模块相继地插接,但是也可以另外地实施。在x2x 实时网络中的数据传输符合lvd(低压差值分信号)标准、用于高速数据传输的接口标准。具有512mbps的数据传输率是非常高的,并且不传输时钟信号。出于这个原因,在信号的接收器处实施时钟信号的重建。
27.同步包可以包括具有同步信息的一个或多个帧。可以在管理帧中传输所述同步
包,因为所属的管理信道具有最高优先级,并且一个信道可以被具有更高优先级的信道中断。优选地,每4μ秒产生具有同步包的管理帧。在此,本地时间的时间戳可以生成管理开始符号。通过管理结束符号来标记管理帧的结束。
28.代替线性实时网络也可以设有分支的实时网络。在此,同步方向可以是分支的,以便通过同步包到达所有参与者。
附图说明
29.以下参照图1a至2c更详细地阐述本发明,各图示例性、示意性且非限制性地示出本发明的有利的设计方案。图中:
30.图1a示出包括三个参与者的线性的实时网络,
31.图1b示出在实时网络的端部上具有同步主机的线性的实时网络,
32.图1c示出在实时网络的中间具有同步主机的线性的实时网络,
33.图2a示出图1a中的实时网络的优选的设计方案,
34.图2b示出图1b的实时网络的优选的设计方案,
35.图2c示出图1c的实时网络的优选的设计方案。
具体实施方式
36.在图1a中示出线性实时网络1,所述线性实时网络包括三个参与者11、12、13。假设每个参与者11、12、13分别具有第一端口11[1]、12[1]、13[1]和第二端口11[2]、12[2]、13[2]。所述参与者11、12、13分别具有本地时间t1、t2、t3,所述本地时间通过所属的计数器确定。参与者11、12、13的本地时间t1、t2、t3由于振荡器公差而相互不同步。对于参与者11、12、13同样设有本地网络时间tn1、tn2、tn3,所述本地网络时间由相应的本地时间t1、t2、t3导出。然而,参与者11、12、13的本地网络时间tn1、tn2、tn3相互不同步。
[0037]
如果实时网络中的各参与者相互线性连接,那么这意味着:在线性实时网络的一个端部上的参与者仅通过一个端口与另一个参与者连接,其中另一个端口(或者另外的端口)未被占用。同样,在线性实时网络的另一个端部上的参与者仅通过一个端口与另一个参与者连接,其中另一个端口(或者另外的端口)未被占用。设置在线性实时网络中的设置在端部上的各参与者之间的参与者分别通过两个端口与另外的参与者连接。
[0038]
在图1a中这意味着:第一参与者11的第一端口11[1]和第三参与者13的第二端口13[2]未被占用,因为第一参与者11和第三参与者13分别构成线性实时网络1的端部。第二参与者12位于设置在端部上的参与者11、13之间并且通过所述第二参与者的第一端口12[1]与第一参与者11的第二端口11[2]相连接并且通过所述第二参与者的第二端口12[2]与第三参与者13的第一端口13[1]相连接。
[0039]
参与者11、12、13这样配置,使得所述参与者与其相邻的参与者交换同步包d1[2]、d2[1]、d2[2]、d3[1]。第一参与者11通过其第二端口11[2]向第二参与者12传送数据包d1[2],所述第二参与者在其第一端口12[1]上接收所述数据包d1[2]。第二参与者12通过其第一端口12[1]向第一参与者11传送数据包d2[1],所述第一参与者在其第二端口11[2]上接收所述数据包d2[1]。同样地,第二参与者12向第三参与者13传送数据包d2[2],所述第三参与者在其第一端口13[1]上接收数据包d2[2]。第三参与者13通过其第一端口13[1]向第二
参与者12传送数据包d3[1],所述第二参与者在其第二端口12[1]上接收所述数据包d3[1]。
[0040]
按照本发明,现在将所述参与者11、12、13中的一个参与者确定为同步主机sm。图1b示出图1a中的实时网络1,其中,将第一参与者11选择为同步主机sm。在图1c中将第二参与者12选择为同步主机sm。在使用同步包d1[2]、d2[1]、d2[2]、d3[1]的情况下使所述另外的参与者11、12、13的本地网络时间tn1、tn2、tn3同步于同步主机sm的本地网络时间tn1、tn2、tn3。
[0041]
有利地,从同步主机sm出发规定经由实时网络1的所述另外的参与者11、12、13的同步路径s。在图1b中,从作为同步主机sm的第一参与者11出发合理地得出向右通过第二和第三参与者12、13的路径作为同步路径s。这意味着,同步路径s从第一参与者11通过所述第一参与者的第二端口11[2]引导至第二参与者12的第一端口12[1]并且接着通过所述第二参与者的第二端口12[2]引导至第三参与者13的第一端口13[1]并且在第三参与者13上结束。而在图1c中这意味着:同步路径s从作为同步主机sm的第二参与者12开始向左和向右引导,以便到达所有另外的参与者11、13。因此,同步路径s从第二参与者12出发通过所述第二参与者的第一端口12[1]引导至第一参与者11的第二端口11[2],同样从第二参与者12出发通过所述第二参与者的第二端口12[2]引导至第三参与者13的第一端口13[1]。
[0042]
如果将图1b中的实时网络1设计为环形网络(未示出),亦即第三参与者13的第二端口13[2]与第一参与者11的第一端口11[1]相连接,那么如在图1b中那样,同步路径s从作为同步主机sm的第一参与者11出发通过第二参与者12至第三参与者13是可能的,在那里同步路径s结束。然而,在所述环形网络中,同步路径s从第一参与者11出发通过所述第一参与者的第一端口11[1]至第三参与者13的第二端口13[2]并且接着通过第三参与者的第一端口13[1]至第二参与者12的第二端口12[2]也是可能的,在那里同步路径s结束。同样地,在所述环形网络中,从第一参与者11出发分开的同步路径s是可能的,亦即通过所述第一参与者的第一端口11[1]至第三参与者13的第二端口13[2]并且同样通过所述第一参与者的第二端口11[2]至第二参与者12的第一端口12[1]是可能的,其中,所述同步路径s在第二和第三参与者12、13上结束。
[0043]
按照本发明,在使用同步包d1[2]、d2[1]、d2[2]、d3[1]的情况下,从同步主机sm出发并且沿着同步路径s使位于沿着同步路径s的参与者的本地网络时间tn1、tn2、tn3同步于同步主机sm的本地网络时间tn1、tn2、tn3。
[0044]
这意味着:在图1b中第二参与者12使其本地网络时间tn2同步于第一参与者11的本地网络时间tn1,其中,使用数据包d1[2]。第三参与者13使其本地网络时间tn3同步于第二参与者12的本地网络时间tn2并且因此同步于第一参与者11的本地网络时间tn1,其中,使用数据包d2[2]。因此,如果作为网络时间偏差td10[1]规定为零,那么第一参与者11作为同步主机sm将其本地网络时间tn1规定为全局网络时间。否则,通过预定的网络时间偏差td10[1]在同步主机sm上确定所述同步主机的本地时间t1与全局网络时间偏差多大。
[0045]
在图1c中,第二参与者12作为同步主机sm将其本地网络时间tn2规定为全局网络时间,由此,第一参与者11的本地网络时间tn1同步于第二参与者12的本地网络时间tn2,其中使用数据包d2[1]。同样地,第三参与者13使其本地网络时间tn3同步于第二参与者12的本地网络时间tn2,其中使用数据包d2[2]。
[0046]
图2a示出一种优选的设计方案,其中,使用根据图1a的实时网络1。在图2b中如在
图1b中那样将第一参与者11用作同步主机sm,而在图2c中如在图1c中那样将第二参与者12用作同步主机sm。
[0047]
优选地,参与者11、12、13对于各端口11[2]、12[1]、12[2]、13[1](通过所述端口接收同步包d1[2]、d2[1]、d2[2]、d3[1])分别计算差值时间td1[2]、td2[1]、td2[2]、td3[1],紧接着在使用差值时间td1[2]、td2[1]、td2[2]、td3[1]的情况下同步参与者11、12、13的本地网络时间tn1、tn2、tn3。此外,由参与者11、12、13在发出相应的同步包d1[2]、d2[1]、d2[2]、d3[1]的时刻形成其本地时间t1、t2、t3的时间戳并且利用同步包d1[2]、d2[1]、d2[2]、d3[1]传输。参与者11、12、13在接收相应的同步包d1[2]、d2[1]、d2[2]、d3[1]的时刻同样形成其本地时间t1、t2、t3的时间戳。为了求取端口11[2]、12[1]、12[2]、13[1]的差值时间td1[2]、td2[1]、td2[2]、td3[1],计算在接收同步包d1[2]、d2[1]、d2[2]、d3[1]时形成的时间戳与利用该同步包d1[2]、d2[1]、d2[2]、d3[1]接收的时间戳的差值。
[0048]
对于根据图2a的实时网络这意味着:第一参与者11利用数据包d1[2]传送其本地时间t1的时间戳。第二参与者在接收所述数据包d1[2]时求取其本地时间t2的时间戳并且由时间戳的差值计算所述第二参与者的对于第一端口12[1]的差值时间td2[1]:td2[1]=t2-t1。
[0049]
同样地,第二参与者12利用数据包d2[1]将所述第二参与者的本地时间t2的时间戳传送到第一参与者11上并且利用数据包d2[2]将所述第二参与者的本地时间的时间戳传送到第三参与者13上。第一参与者11在接收所述数据包d2[1]时求取所述第一参与者的本地时间t1的时间戳并且由时间戳的差值计算所述第一参与者在第二端口11[2]上的差值时间td1[2]:td1[2]=t1-t2。第三参与者13在接收所述数据包d2[2]时求取所述第三参与者的本地时间t3的时间戳并且由时间戳的差值计算所述第三参与者的对于第一端口13[1]的差值时间td3[1]:td3[1]=t3-t2。
[0050]
同样地,第三参与者13利用数据包d3[1]将所述第三参与者的本地时间t3的时间戳传送到第二参与者12上。第二参与者12在接收数据包d3[1]时求取所述第二参与者的本地时间t2的时间戳并且由时间戳的差值计算所述第二参与者的对于第二端口12[2]的差值时间td2[2]:td2[2]=t2-t3。
[0051]
对于不通过其接收同步包的端口不形成差值时间td1[1]、td3[2]。在图2a中,第一参与者11不通过其第一端口11[1]接收同步包,并且第三参与者13不通过其第二端口13[2]接收同步包。
[0052]
优选地,参与者11、12、13分别利用同步包d1[2]、d2[1]、d2[2]、d3[1]来传输参与者11、12、13的另外的端口的网络时间偏差td10[1]、td20[1]、td20[2]、td30[2]。如果参与者11、12、13具有两个端口11[1]、11[2]、12[1]、12[2]、13[1]、13[2],那么该参与者分别通过一个端口11[1]、11[2]、12[1]、12[2]、13[1]、13[2]传送(正好一个)另外的端口11[1]、11[2]、12[1]、12[2]、13[1]、13[2]的网络时间偏差。如果参与者11、12、13具有多于两个端口,那么(例如事先)规定:从哪个端口向哪个端口传送网络时间偏差。参与者的端口的该配置可以沿一个方向或沿两个方向实现。如果同步路径s是已知的,那么同步路径s可以规定从哪个端口向哪个端口传送网络时间偏差。可以规定仅沿同步路径s的方向传送网络时间偏差,或者根据同步路径s的端口配置在不考虑方向的情况下(亦即沿同步路径s的方向和逆着同步路径s的方向)传送所述网络时间偏差。
td10[1]=t1。另外的参与者12、13使其本地网络时间tn2、tn3同步于第一参与者11的本地网络时间tn1。如上所述的那样,第一参与者11利用数据包d1[2]将预定的网络时间偏差td10[1]传送到第二参与者12上。因为第一端口逆着同步路径s,所以第二参与者12在使用第一端口12[1]的(优选已经计算的)网络时间偏差td20[1]的情况下计算所述第二参与者的本地网络时间tn2为tn2=t2-td20[1]。第二参与者12如上所述利用数据包d2[2]将所述第二参与者的网络时间偏差td20[1]传送到第三参与者13上,因为第一端口逆着同步路径,所以所述第三参与者在使用第一端口13[1]的(已经计算的)网络时间偏差td30[1]的情况下计算所述第三参与者的本地网络时间tn3为tn3=t3-td30[1]。因此在图2b中,第二参与者12和第三参与者13的本地网络时间tn2、tn3同步于作为同步主机sm的第一参与者11的网络时间tn1。
[0062]
在图2c中将第二参与者12确定为同步主机sm。从同步主机sm出发规定通过实时网络1的另外的参与者11、13的同步路径s。对于图2c这如已经对于图1c所述的那样示出:同步路径s从作为同步主机sm的第二参与者12出发通过第一端口12[1]引导至第一参与者11并且通过第二端口12[2]引导至第三参与者13。
[0063]
通过选择同步路径s对于参与者11、12、13规定:各参与者应从哪个端口11[1]、11[2]、12[1]、12[2]、13[1]、13[2]出发来计算本地网络时间tn1、tn3,其中每次选择逆着同步路径s的端口11[1]、11[2]、12[1]、12[2]、13[1]、13[2]。第二参与者12是同步主机sm,因此所述第二参与者利用同步包d2[1]、d2[2]沿着同步路径s、亦即通过端口12[1]、12[2]来传输预定的网络时间偏差td20[1]、td20[2]。因此,对于第二参与者12对端口12[1]、12[2]规定网络时间偏差td20[1]=td20[2]、优选为零。
[0064]
因此,对于第二参与者12也不考虑端口12[1]、12[2]的差值时间td2[1]、td2[2](网络时间偏差td20[1]、td20[2]正是已经规定的),而是更确切地说直接由本地时间t2与预定的网络时间偏差td20的差值来计算本地网络时间tn2为:tn2=t2-td20。
[0065]
基于预定的同步路径s,因为所述第一参与者的第二端口11[2]逆着同步路径s,所以第一参与者11在计算其本地网络时间tn1时考虑所述第二端口11[2]的网络时间偏差td10[2]:tn1=t1-td10[2]。同样地,因为所述第三参与者的第一端口13[1]逆着同步路径s,所以第三参与者13在计算其本地网络时间tn3时考虑第一端口13[1]的网络时间偏差td30[1]:tn3=t3-td30[1]。
[0066]
因此,第一和第三参与者11、13的本地网络时间tn1、tn3同步于第二参与者12的本地网络时间tn2。
[0067]
如上所述的那样,第二参与者12(同步主机sm)的(规定的)网络时间偏差td20描述所述第二参与者的本地时间t2与全局网络时间的差值。
[0068]
优选地,参与者11、12、13将其网络时间偏差td10[1]、td10[2]、td20[1]、td20[2]、td30[1]、td30[2]分别修正了信号传播时间tt1[2]、tt2[1]、tt2[2]、tt3[1]。这可以通过如下方式进行,即,在同步包d1[2]、d2[1]、d2[2]、d3[1]中分别传送端口11[2]、12[1]、12[2]、13[1](通过所述端口发送同步包d1[2]、d2[1]、d2[2]、d3[1])的差值时间td1[2]、td2[1]、td2[2]、td3[1](在各图中未示出)。参与者11、12、13由在同步包d1[2]、d2[1]、d2[2]、d3[1]中在端口11[2]、12[1]、12[2]、13[1]上接收的差值时间td1[2]、td2[1]、td2[2]、td3[1]与对于该端口求取的差值时间td1[2]、td2[1]、td2[2]、td3[1]的经平分的差值来计算在端口
11[2]、12[1]、12[2]、13[1]上的信号传播时间tt1[2]、tt2[1]、tt2[3]、tt3[2]。这在如下假设中实现,即,在相邻的参与者11、12、13之间的传送时间分别彼此相同。
[0069]
这对于根据图2的实时网络1意味着:第一参与者11在数据包d1[2]中传输其差值时间td1[2]并且在数据包d2[1]中获得第二参与者12的差值时间td2[1]。于是,根据tt1[2]=(td1[2] td2[1])/2得出在所述第一参与者的端口11[2]上的信号传播时间tt1[2]。因此,第一参与者可以将端口11[2]的网络时间偏差td10[2]修正信号传播时间tt1[2]:td10[2]=td10[2]-tt1[2]。第二参与者12根据tt2[1]=(td2[1] td1[2])/2计算在所述第二参与者的端口12[1]上的信号传播时间tt2[1],由此所述第二参与者可以将所述第二参与者的端口12[1]的网络时间偏差td20[2]修正信号传播时间tt2[1]:td20[1]=td20[1]-tt2[1]。
[0070]
第二参与者12在数据包d2[2]中传输所述第二参与者的差值时间td2[2],并且在数据包d2[1]中接收第三参与者13的差值时间td3[1]。于是,根据tt2[2]=(td2[2] td3[1])/2得出在所述第二参与者的端口12[2]上的信号传播时间tt2[2]。因此,第二参与者可以将所述第二参与者的端口12[2]的网络时间偏差td20[2]修正信号传播时间tt2[2]:td20[2]=td20[2]-tt2[2]。第三参与者13根据tt3[1]=(td3[1] td2[2])/2计算所述第三参与者在其端口13[1]上的信号传播时间tt3[1],由此所述第三参与者13可以将其端口13[1]的网络时间偏差td30[1]修正信号传播时间tt3[1]:td30[1]=td30[1]-tt3[1]。
[0071]
优选地,在求取所述差值时间之后分别对所述差值时间td1[2]、td2[1]、td2[2]、td3[1]进行滤波,以便使抖动和量化效果最小化。优选地,为此使用具有指数平滑功能的滤波器。也可以对修正了信号传播时间tt1[2]、tt2[1]、tt2[2]、tt3[1]的差值时间td1[2]、td2[1]、td2[2]、td3[1]进行滤波。
[0072]
同步包d1[2]、d2[1]、d2[2]、d3[1]在各参与者之间的传送以及参与者11、12、13的网络时间tn1、tn2、tn3的与此有关的同步分别需要一定的时间段。因为参与者11、12、13的分别用于确定本地时间t1、t2、t3的计数器由于振荡器公差而不同地快速地计数,所以参与者11、12、13的网络时间tn1、tn2、tn3(所述网络时间正是由参与者11、12、13的本地时间t1、t2、t3导出)可能在各同步时刻之间相互漂移。这在参与者11、12、13的线性拓扑的情况下通过同步包d1[2]、d2[1]、d2[2]、d3[1]的相互链式的传递而特别强烈地突出。优选地,分别计算在当前周期n中的当前的网络时间偏差td10[1]、td20[1]、td20[2]、td30[2]与来自之前的周期(例如紧接在前的周期n-1)的网络时间偏差td10[1]、td20[1]、td20[2]、td30[2]的差值,由此得出描述漂移的网络时间偏差差值。因为计数器的计数速度的偏差可能随着时间改变,所以对网络时间偏差差值的多次测量是有利的。优选地,在每个同步周期中求取所述网络时间偏差差值。
[0073]
可以对所述网络时间偏差差值滤波,由此得出经滤波的网络时间偏差差值。如果将该经滤波的网络时间偏差差值与在当前周期中的当前的网络时间偏差相加,那么得出经补偿的网络时间偏差,可以使用所述经补偿的网络时间偏差来代替初始的网络时间偏差td10[1]、td20[1]、td20[2]、td30[2],以便补偿由于振荡器公差引起的经同步的网络时间的偏差。通过对网络时间偏差差值的滤波,如果网络时间偏差是单调的且网络时间偏差差值至少接近恒定,那么经补偿的网络时间偏差的精度甚至能够超过测量分辨率。特别是当频率改变的惯性大于滤波长度时,精度可以提高,这即使在滤波长度大时情况也如此,因为
频率的改变仅由于温度改变和老化过程引起并且这些过程是非常缓慢的。
再多了解一些

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