集中式串行特征數(shù)據(jù)流的精確時間統(tǒng)一管理方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種集中式串行特征數(shù)據(jù)流的精確時間統(tǒng)一管理方法，具體為：在集中式信息系統(tǒng)中，利用串行數(shù)據(jù)通道傳輸串行特征數(shù)據(jù)流，使其在串行數(shù)據(jù)通道中往復(fù)交互傳輸，通過時間同步、比對監(jiān)測和修正校驗后，實現(xiàn)時間集中統(tǒng)一管理；往復(fù)交互傳輸步驟為：1：設(shè)備對要發(fā)送的串行特征數(shù)據(jù)填充數(shù)據(jù)標識、設(shè)備/時鐘特性數(shù)據(jù)，記錄設(shè)備發(fā)送時間，然后發(fā)起；2：時鐘響應(yīng)并接收后，記錄設(shè)備接收時間，更新設(shè)備/時鐘特性數(shù)據(jù)，記錄時鐘發(fā)送時間，然后返回給設(shè)備；3：設(shè)備接收到后，記錄時鐘接收時間，恢復(fù)設(shè)備/時鐘特性數(shù)據(jù)，記錄二次發(fā)送時間，然后返回給時鐘；4：時鐘接收到后，記錄二次接收時間；本發(fā)明能能夠?qū)崿F(xiàn)精確的時間同步，操作簡單。
【專利說明】集中式串行特征數(shù)據(jù)流的精確時間統(tǒng)一管理方法
[0001](一)、【技術(shù)領(lǐng)域】:本發(fā)明涉及一種時間同步方法，特別涉及一種集中式串行特征數(shù)據(jù)流的精確時間統(tǒng)一管理方法。
[0002](二)、【背景技術(shù)】:隨著我國工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，各領(lǐng)域信息系統(tǒng)的建設(shè)也得到了飛速發(fā)展，為滿足各生產(chǎn)信息系統(tǒng)對時頻同步的要求，提高集中式信息系統(tǒng)運行的可靠性、安全性和事故分析水平,集中式信息系統(tǒng)對統(tǒng)一時間的需求越來越迫切，高精度、高可用度、高可靠、統(tǒng)一的時間統(tǒng)一管理系統(tǒng)是集中式信息系統(tǒng)安全運行、提高運行管理水平的重要保障，是現(xiàn)有集中式信息系統(tǒng)的重要組成部分和關(guān)鍵分系統(tǒng)之一。為保證集中式信息系統(tǒng)安全、經(jīng)濟運行，各種以計算機技術(shù)和通信技術(shù)為基礎(chǔ)的自動化、智能化裝置廣泛應(yīng)用，這些裝置的正常工作都離不開高精度、高準確度的時間統(tǒng)一系統(tǒng)。目前，我國集中式信息系統(tǒng)中時間同步大多采用不同廠家的系統(tǒng)(裝置)，各系統(tǒng)時間同步技術(shù)應(yīng)用情況混亂、技術(shù)水平參差不齊、技術(shù)方案不規(guī)范等，各系統(tǒng)采用獨立的時鐘，對時裝置采用簡單的衛(wèi)星授時裝置，接口單一、授時精度低、存在較大的偏差，各對時裝置分散、獨立，不利于使用、維護和管理等，已不能適應(yīng)集中式信息系統(tǒng)的生產(chǎn)維護管理的需要和不能適應(yīng)未來集中式信息系統(tǒng)運行管理的發(fā)展需求。傳統(tǒng)集中系統(tǒng)單向授時原理如圖1所示，圖中，SDH/IP表示數(shù)字同步網(wǎng)或IP數(shù)據(jù)網(wǎng)。
[0003](三)、
【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種集中式串行特征數(shù)據(jù)流的精確時間統(tǒng)一管理方法，該方法能夠可靠實現(xiàn)精確的時間同步，而且操作簡單。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案:
一種集中式串行特征數(shù)據(jù)流的精確時間統(tǒng)一管理方法，具體為:在集中式信息系統(tǒng)中，利用串行數(shù)據(jù)通道傳輸串行特征數(shù)據(jù)流，使串行特征數(shù)據(jù)流在串行數(shù)據(jù)通道中往復(fù)交互傳輸，在傳輸過程中標記必要的特征數(shù)據(jù)元素，然后，通過時間同步和比對監(jiān)測兩個步驟后，實現(xiàn)精確的時間集中統(tǒng)一管理。
[0005]集中式信息系統(tǒng)中含有時鐘、上級網(wǎng)絡(luò)、M個下級網(wǎng)絡(luò)和M*N個設(shè)備，N和M均為大于等于I的自然數(shù)，時鐘與上級網(wǎng)絡(luò)之間設(shè)有第一串行數(shù)據(jù)通道，上級網(wǎng)絡(luò)與M個下級網(wǎng)絡(luò)之間分別設(shè)有M個第二串行數(shù)據(jù)通道，每個下級網(wǎng)絡(luò)與N個設(shè)備之間分別設(shè)有N個第三串行數(shù)據(jù)通道；上級網(wǎng)絡(luò)和下級網(wǎng)絡(luò)為數(shù)字同步網(wǎng)，或為IP數(shù)據(jù)網(wǎng)，或為串行報文網(wǎng)，或為以太網(wǎng)。
[0006]串行特征數(shù)據(jù)的特征數(shù)據(jù)元素含有:串行特征數(shù)據(jù)標識、設(shè)備/時鐘特性數(shù)據(jù)、設(shè)備標記數(shù)據(jù)發(fā)送時間、設(shè)備標記數(shù)據(jù)接收時間、時鐘標記數(shù)據(jù)發(fā)送時間、時鐘標記數(shù)據(jù)接收時間、時鐘標記數(shù)據(jù)二次發(fā)送時間、時鐘標記數(shù)據(jù)二次接收時間；
串行特征數(shù)據(jù)流的往復(fù)交互傳輸步驟如下:
步驟1:設(shè)備對要發(fā)送的串行特征數(shù)據(jù)填充串行特征數(shù)據(jù)標識ID、設(shè)備/時鐘特性數(shù)據(jù)SD，并記錄設(shè)備標記數(shù)據(jù)發(fā)送時間TS，然后通過串行接口發(fā)起該串行特征數(shù)據(jù)；
步驟2:時鐘響應(yīng)并接收該串行特征數(shù)據(jù)，記錄設(shè)備標記數(shù)據(jù)接收時間TR，更新設(shè)備/時鐘特性數(shù)據(jù)SD到設(shè)備/時鐘特性數(shù)據(jù)SD’，記錄時鐘標記數(shù)據(jù)發(fā)送時間TS’，然后將該串行特征數(shù)據(jù)返回給設(shè)備；
步驟3:設(shè)備接收到該串行特征數(shù)據(jù)后，記錄時鐘標記數(shù)據(jù)接收時間TR’，恢復(fù)設(shè)備/時鐘特性數(shù)據(jù)SD’到設(shè)備/時鐘特性數(shù)據(jù)SD，記錄時鐘標記數(shù)據(jù)二次發(fā)送時間TS”，然后將該串行特征數(shù)據(jù)返回給時鐘；
步驟4:時鐘接收到該串行特征數(shù)據(jù)后，記錄時鐘標記數(shù)據(jù)二次接收時間TR”，這時，時鐘收到了一個完整的串行特征數(shù)據(jù)，一個完整的串行特征數(shù)據(jù)流的往復(fù)交互傳輸流程完成；
時間同步的工作過程為:從設(shè)備到時鐘的一次數(shù)據(jù)往返操作過程后，得到設(shè)備標記數(shù)據(jù)發(fā)送時間TS、設(shè)備標記數(shù)據(jù)接收時間TR、時鐘標記數(shù)據(jù)發(fā)送時間TS’和時鐘標記數(shù)據(jù)接收時間TR’，然后計算傳輸延時D和本地時鐘補償T，計算公式如下:
D = ((TR，- TS) - (TR - TS，))/2 ;
T =(( TR - TS) +( TS’ - TR， )) /2 ；
根據(jù)傳輸延時D和本地時鐘補償T實現(xiàn)時間傳輸時延的修正和設(shè)備時鐘的補償,完成設(shè)備時間的精確同步；
比對監(jiān)測的工作過程為:從時鐘到設(shè)備的一次數(shù)據(jù)往返操作過程后，得到時鐘標記數(shù)據(jù)發(fā)送時間TS’、時鐘標記數(shù)據(jù)接收時間TR’、時鐘標記數(shù)據(jù)二次發(fā)送時間TS”和時鐘標記數(shù)據(jù)二次接收時間TR”，計算當前設(shè)備與時鐘的時間偏差S，計算公式如下:
S= (( TS，- TR，)+( TS” - TR”))/2
根據(jù)當前設(shè)備與時鐘的時間偏差S進行`設(shè)備時間的實時比對監(jiān)測。
[0007]通過時間同步和比對監(jiān)測兩個步驟后，還通過修正校驗步驟，實現(xiàn)精確的時間集
中統(tǒng)一管理；
修正校驗的工作過程為:從時鐘到設(shè)備的數(shù)據(jù)往返操作過程中，如需要進行設(shè)備的時間配置，在串行特征數(shù)據(jù)的特征報文中增加時間修正參數(shù)，然后將時間修正參數(shù)傳遞給設(shè)備進行時間修正，設(shè)備修正完自身時間后發(fā)給時鐘進行修正結(jié)果的校驗。
[0008]本發(fā)明的有益效果:
1.本發(fā)明利用串行數(shù)據(jù)通道傳輸串行特征數(shù)據(jù)流，在傳輸過程中標記必要的特征數(shù)據(jù)元素，然后，通過時間同步、比對監(jiān)測和修正校驗后，實現(xiàn)精確的時間集中統(tǒng)一管理，不僅能夠可靠實現(xiàn)精確的時間同步，而且操作簡單。本發(fā)明可應(yīng)用于E1、數(shù)字同步網(wǎng)、IP數(shù)據(jù)網(wǎng)、串行報文網(wǎng)、以太網(wǎng)等串行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r間同步、監(jiān)測、控制中，不需要增加新的硬件接口，簡單、實用、成本低，克服了當前集中式信息系統(tǒng)授時單向傳輸接收，無法修正校正的缺點。
[0009]2.本發(fā)明的設(shè)備可自動修正傳輸時延，實現(xiàn)了精確時間同步；時鐘可實時比對設(shè)備的時間，實現(xiàn)了校時設(shè)備的實時時間監(jiān)測；利用配置參數(shù)的傳遞與校驗，實現(xiàn)了設(shè)備時間的修正控制，實現(xiàn)設(shè)備的被動時間修正，并可進行校驗，確認修正參數(shù)的正確響應(yīng)。
[0010](四)、說明書附圖:
圖1為傳統(tǒng)集中系統(tǒng)單向授時原理示意圖；
圖2為集中式串行特征數(shù)據(jù)流的精確時間統(tǒng)一管理方法原理示意圖；
圖3為串行特征數(shù)據(jù)的特征數(shù)據(jù)元素示意圖；
圖4為串行特征數(shù)據(jù)流的往復(fù)交互傳輸示意圖；圖5為時間同步的原理不意圖；
圖6為比對監(jiān)測的原理示意圖；
圖7為修正校驗的原理示意圖。
[0011](五)、【具體實施方式】:
參見圖2~圖7，集中式串行特征數(shù)據(jù)流的精確時間統(tǒng)一管理方法為:在集中式信息系統(tǒng)中，利用串行數(shù)據(jù)通道傳輸串行特征數(shù)據(jù)流，使串行特征數(shù)據(jù)流在串行數(shù)據(jù)通道中往復(fù)交互傳輸，在傳輸過程中標記必要的特征數(shù)據(jù)元素，然后，通過時間同步和比對監(jiān)測兩個步驟后，實現(xiàn)精確的時間集中統(tǒng)一管理。 [0012]集中式信息系統(tǒng)中含有時鐘、上級網(wǎng)絡(luò)、M個下級網(wǎng)絡(luò)和M*N個設(shè)備，N和M均為大于等于I的自然數(shù)，時鐘與上級網(wǎng)絡(luò)之間設(shè)有第一串行數(shù)據(jù)通道，上級網(wǎng)絡(luò)與M個下級網(wǎng)絡(luò)之間分別設(shè)有M個第二串行數(shù)據(jù)通道，每個下級網(wǎng)絡(luò)與N個設(shè)備之間分別設(shè)有N個第三串行數(shù)據(jù)通道；上級網(wǎng)絡(luò)和下級網(wǎng)絡(luò)均為數(shù)字同步網(wǎng)或IP數(shù)據(jù)網(wǎng)；
串行特征數(shù)據(jù)的特征數(shù)據(jù)元素含有:串行特征數(shù)據(jù)標識ID、設(shè)備/時鐘特性數(shù)據(jù)SD、設(shè)備標記數(shù)據(jù)發(fā)送時間TS、設(shè)備標記數(shù)據(jù)接收時間TR、時鐘標記數(shù)據(jù)發(fā)送時間TS’、時鐘標記數(shù)據(jù)接收時間TR’、時鐘標記數(shù)據(jù)二次發(fā)送時間TS”、時鐘標記數(shù)據(jù)二次接收時間TR”；串行特征數(shù)據(jù)流的往復(fù)交互傳輸步驟如下:
步驟1:設(shè)備對要發(fā)送的串行特征數(shù)據(jù)填充串行特征數(shù)據(jù)標識ID、設(shè)備/時鐘特性數(shù)據(jù)SD，并記錄設(shè)備標記數(shù)據(jù)發(fā)送時間TS，然后通過串行接口發(fā)起該串行特征數(shù)據(jù)；
步驟2:時鐘響應(yīng)并接收該串行特征數(shù)據(jù)，記錄設(shè)備標記數(shù)據(jù)接收時間TR，更新設(shè)備/時鐘特性數(shù)據(jù)SD到設(shè)備/時鐘特性數(shù)據(jù)SD’，記錄時鐘標記數(shù)據(jù)發(fā)送時間TS’，然后將該串行特征數(shù)據(jù)返回給設(shè)備；
步驟3:設(shè)備接收到該串行特征數(shù)據(jù)后，記錄時鐘標記數(shù)據(jù)接收時間TR’，恢復(fù)設(shè)備/時鐘特性數(shù)據(jù)SD’到設(shè)備/時鐘特性數(shù)據(jù)SD，記錄時鐘標記數(shù)據(jù)二次發(fā)送時間TS”，然后將該串行特征數(shù)據(jù)返回給時鐘；
步驟4:時鐘接收到該串行特征數(shù)據(jù)后，記錄時鐘標記數(shù)據(jù)二次接收時間TR”，這時，時鐘收到了一個完整的串行特征數(shù)據(jù)，一個完整的串行特征數(shù)據(jù)流的往復(fù)交互傳輸流程完成；
時間同步的工作過程為:從設(shè)備到時鐘的一次數(shù)據(jù)往返操作過程后，得到設(shè)備標記數(shù)據(jù)發(fā)送時間TS、設(shè)備標記數(shù)據(jù)接收時間TR、時鐘標記數(shù)據(jù)發(fā)送時間TS’和時鐘標記數(shù)據(jù)接收時間TR’，然后計算傳輸延時D和本地時鐘補償T，計算公式如下:
D = ((TR，- TS) - (TR - TS，))/2 ;
T =(( TR - TS) +( TS’ - TR， )) /2 ；
根據(jù)傳輸延時D和本地時鐘補償T實現(xiàn)時間傳輸時延的修正和設(shè)備時鐘的補償,完成設(shè)備時間的精確同步；
比對監(jiān)測的工作過程為:從時鐘到設(shè)備的一次數(shù)據(jù)往返操作過程后，得到時鐘標記數(shù)據(jù)發(fā)送時間TS’、時鐘標記數(shù)據(jù)接收時間TR’、時鐘標記數(shù)據(jù)二次發(fā)送時間TS”和時鐘標記數(shù)據(jù)二次接收時間TR”，計算當前設(shè)備與時鐘的時間偏差S，計算公式如下:
S= (( TS，- TR，)+( TS，，- TR”))/2
根據(jù)當前設(shè)備與時鐘的時間偏差S進行設(shè)備時間的實時比對監(jiān)測。[0013]通過時間同步和比對監(jiān)測兩個步驟后，還通過修正校驗步驟，實現(xiàn)精確的時間集
中統(tǒng)一管理；
修正校驗的工作過程為:從時鐘到設(shè)備的數(shù)據(jù)往返操作過程中，如需要進行設(shè)備的時間配置，在串行特征數(shù)據(jù)的特征報文中增加時間修正參數(shù)，然后將時間修正參數(shù)傳遞給設(shè)備進行時間修正，設(shè)備修正完自身時間后發(fā)給時鐘進行修正結(jié)果的校驗。
【權(quán)利要求】
1.一種集中式串行特征數(shù)據(jù)流的精確時間統(tǒng)一管理方法，其特征是:在集中式信息系統(tǒng)中，利用串行數(shù)據(jù)通道傳輸串行特征數(shù)據(jù)流，使串行特征數(shù)據(jù)流在串行數(shù)據(jù)通道中往復(fù)交互傳輸，在傳輸過程中標記必要的特征數(shù)據(jù)元素，然后，通過時間同步和比對監(jiān)測兩個步驟后，實現(xiàn)精確的時間集中統(tǒng)一管理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集中式串行特征數(shù)據(jù)流的精確時間統(tǒng)一管理方法，其特征是:所述集中式信息系統(tǒng)中含有時鐘、上級網(wǎng)絡(luò)、M個下級網(wǎng)絡(luò)和M*N個設(shè)備，N和M均為大于等于I的自然數(shù)，時鐘與上級網(wǎng)絡(luò)之間設(shè)有第一串行數(shù)據(jù)通道，上級網(wǎng)絡(luò)與M個下級網(wǎng)絡(luò)之間分別設(shè)有M個第二串行數(shù)據(jù)通道，每個下級網(wǎng)絡(luò)與N個設(shè)備之間分別設(shè)有N個第三串行數(shù)據(jù)通道； 串行特征數(shù)據(jù)的特征數(shù)據(jù)元素含有:串行特征數(shù)據(jù)標識、設(shè)備/時鐘特性數(shù)據(jù)、設(shè)備標記數(shù)據(jù)發(fā)送時間、設(shè)備標記數(shù)據(jù)接收時間、時鐘標記數(shù)據(jù)發(fā)送時間、時鐘標記數(shù)據(jù)接收時間、時鐘標記數(shù)據(jù)二次發(fā)送時間、時鐘標記數(shù)據(jù)二次接收時間； 串行特征數(shù)據(jù)流的往復(fù)交互傳輸步驟如下: 步驟1:設(shè)備對要發(fā)送的串行特征數(shù)據(jù)填充串行特征數(shù)據(jù)標識ID、設(shè)備/時鐘特性數(shù)據(jù)SD，并記錄設(shè)備標記數(shù)據(jù)發(fā)送時間TS，然后通過串行接口發(fā)起該串行特征數(shù)據(jù)； 步驟2:時鐘響應(yīng)并接收該串行特征數(shù)據(jù)，記錄設(shè)備標記數(shù)據(jù)接收時間TR，更新設(shè)備/時鐘特性數(shù)據(jù)SD到設(shè)備/時鐘特性數(shù)據(jù)SD’，記錄時鐘標記數(shù)據(jù)發(fā)送時間TS’，然后將該串行特征數(shù)據(jù)返回給設(shè)備； 步驟3:設(shè)備接收到該串行特征數(shù)據(jù)后，記錄時鐘標記數(shù)據(jù)接收時間TR’，恢復(fù)設(shè)備/時鐘特性數(shù)據(jù)SD’到設(shè)備/時鐘特性數(shù)據(jù)SD，記錄時鐘標記數(shù)據(jù)二次發(fā)送時間TS”，然后將該串行特征數(shù)據(jù)返回給時鐘； 步驟4:時鐘接收到該串行特征數(shù)據(jù)后，記錄時鐘標記數(shù)據(jù)二次接收時間TR”，這時，時鐘收到了一個完整的串行特征 數(shù)據(jù)，一個完整的串行特征數(shù)據(jù)流的往復(fù)交互傳輸流程完成； 時間同步的工作過程為:從設(shè)備到時鐘的一次數(shù)據(jù)往返操作過程后，得到設(shè)備標記數(shù)據(jù)發(fā)送時間TS、設(shè)備標記數(shù)據(jù)接收時間TR、時鐘標記數(shù)據(jù)發(fā)送時間TS’和時鐘標記數(shù)據(jù)接收時間TR’，然后計算傳輸延時D和本地時鐘補償T，計算公式如下:
D = ((TR，- TS) - (TR - TS，))/2 ;
T =(( TR - TS) +( TS’ - TR， )) /2 ； 根據(jù)傳輸延時D和本地時鐘補償T實現(xiàn)時間傳輸時延的修正和設(shè)備時鐘的補償,完成設(shè)備時間的精確同步； 比對監(jiān)測的工作過程為:從時鐘到設(shè)備的一次數(shù)據(jù)往返操作過程后，得到時鐘標記數(shù)據(jù)發(fā)送時間TS’、時鐘標記數(shù)據(jù)接收時間TR’、時鐘標記數(shù)據(jù)二次發(fā)送時間TS”和時鐘標記數(shù)據(jù)二次接收時間TR”，計算當前設(shè)備與時鐘的時間偏差S，計算公式如下: S= (( TS，- TR，)+( TS” - TR”))/2 根據(jù)當前設(shè)備與時鐘的時間偏差S進行設(shè)備時間的實時比對監(jiān)測。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的集中式串行特征數(shù)據(jù)流的精確時間統(tǒng)一管理方法，其特征是:通過時間同步和比對監(jiān)測兩個步驟后，還通過修正校驗步驟，實現(xiàn)精確的時間集中統(tǒng)一 管理；修正校驗的工作過程為:從時鐘到設(shè)備的數(shù)據(jù)往返操作過程中，在串行特征數(shù)據(jù)的特征報文中增加時間修正參數(shù)，然后將時間修正參數(shù)傳遞給設(shè)備進行時間修正，設(shè)備修正完自身時間后發(fā)給時鐘進行修正結(jié)果的校驗。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集中式串行特征數(shù)據(jù)流的精確時間統(tǒng)一管理方法，其特征是:所述上級 網(wǎng)絡(luò)和下級網(wǎng)絡(luò)為數(shù)字同步網(wǎng)，或為IP數(shù)據(jù)網(wǎng)，或為串行報文網(wǎng)，或為以太網(wǎng)。
【文檔編號】H04L7/00GK103763088SQ201410031611
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月23日
【發(fā)明者】賈小波, 李波, 吳淑琴, 潘鵬, 張蕊, 陳俊杰 申請人:鄭州威科姆科技股份有限公司