基于PTP协议实现亚微秒级同步精度的方法

摘要

本发明涉及一种基于PTP协议实现亚微秒级同步精度的方法，属于通信技术领域，为了在获得高精度同步效率的同时，节约硬件投入的成本，所述方法包括：在主钟发出同步消息之前，将以太网收发器的时钟与时间源的同步；通过延迟请求信息包延时测量机制或者对等延迟信息包延时测量机制来测量得到链路的平均路径时延；对链路进行异步修正，实现亚微秒级的同步精度。该方法采用DP83640以太网收发器，可以准确地获得网络报文时间戳，在AT91RM9200平台上实现PTP协议，能实现亚微秒级的同步精度，经测试，可达到100ns的同步精度，此外整个系统成本低廉，并具备良好的开放性以及扩展性，容易实现。

主权项

一种基于PTP协议实现亚微秒级同步精度的方法，其特征在于，所述方法基于亚微秒级同步系统来实施，所述亚微秒级同步系统包括时间源、以太网收发器、微处理器以及FPGA单元；所述时间源用于提供秒脉冲和时间报文信息；所述以太网收发器用于产生、传输以及接收时间戳，并生成秒脉冲信号；所述FPGA单元用于对以太网报文进行过滤，过滤掉与PTP协议无关的时间报文信息；所述微处理器用于与卫星时钟同步，执行PTP协议栈；所述方法具体通过如下步骤来实现亚微秒级的同步精度：S1：在主钟发出同步消息之前，主钟将以太网收发器的时钟与时间源的时钟同步；S2：对以太网报文进行过滤，过滤掉与PTP协议无关的时间报文信息；S3：根据延迟请求信息包延时测量机制来计算得到链路的平均路径时延；S4：根据所述链路的平均路径时延计算得到主钟和从钟之间的时钟偏差；S5：根据所述时钟偏差对链路进行异步修正，实现亚微秒级的同步精度；所述步骤S3在通过延迟请求信息包延时测量机制来测量得到链路的平均路径时延的情况下，具体包括：S301：主钟首先发出同步报文，此时以太网收发器获取该时刻的第一硬件时间戳t1；然后从钟获取所述同步报文，此时以太网收发器获取该时刻的第二硬件时间戳t2；从钟在获取所述同步报文之后，发送延迟请求报文时，以太网收发器获取该时刻的第三硬件时间戳t3；主钟获取所述延迟请求报文时，以太网收发器获取该时刻的第四硬件时间戳t4；S302：计算第二硬件时间戳t2与第一硬件时间戳t1之间的第一时间差tms；S303：计算第四硬件时间戳t4与第三硬件时间戳t3之间的第二时间差tsm；S304：根据所述第一时间差tms以及第二时间差tsm计算得到链路的平均路径时延；所述步骤S302中，首先根据非对称异步机制计算出主钟到从钟方向传输的非对称时延，并从第二硬件时间戳t2中扣除所述非对称时延，然后再计算扣除了所述非对称时延之后的第二硬件时间戳t2与所述第一硬件时间戳t1之间的第一时间差tms；所述步骤S303中，首先根据非对称异步机制计算出从钟到主钟方向传输的非对称时延，并从第四硬件时间戳t4中扣除所述从钟到主钟方向传输的非对称时延，然后再计算扣除了所述从钟到主钟方向传输的非对称时延之后的第四硬件时间戳t4与所述第三硬件时间戳t3之间的第二时间差tsm；所述步骤S304中，取所述第一时间差tms与所述第二时间差tsm的平均值，即为链路的平均路径时延；所述非对称异步机制具体包括：在进行E2E时钟的异步修正时，仅将报文从E2E时钟的一个端口进入的时间戳到从另一个端口发出的时间戳的差值作为修正数据来进行累加计算得到非对称时延；在进行P2P时钟的异步修正时，除了报文从E2E时钟的一个端口进入的时间戳到从另一个端口发出的时间戳的差值作为修正数据以外，还将报文进入时钟入口时的链路延迟也附加到修正数据中来进行累加计算得到非对称时延。