一種實現(xiàn)增強時間同步過程中鏈路延時容錯性的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種實現(xiàn)增強時間同步過程中鏈路延時容錯性的方法，所述方法包括：(1)計算鏈路傳輸時產(chǎn)生的鏈路延遲時間的數(shù)據(jù)包；(2)在一定時間間隔內(nèi)，循環(huán)計算鏈路延遲；(3)對計算得出的路徑延時數(shù)值，進行Q檢驗抽樣處理。本發(fā)明提出了一種依據(jù)IEEE1588協(xié)議計算鏈路延時方法，增強鏈路延時的容錯性能。此方法采用嵌入式程序運行在交換設備中，無需增加多余的硬件設備。其方法利用統(tǒng)計學方法科學、有效檢驗出抖動數(shù)據(jù)，并根據(jù)實際情況調(diào)整采樣周期的步長，縮短檢驗流程，提高檢驗效率。
【專利說明】一種實現(xiàn)增強時間同步過程中鏈路延時容錯性的方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種鏈路延時容錯性的實現(xiàn)方法，具體講涉及一種實現(xiàn)增強時間同步 過程中鏈路延時容錯性的方法。

【背景技術】
[0002] 目前，基于網(wǎng)絡的時間同步系統(tǒng)在智能變電站有了廣闊的應用空間，在時間同步 要求更為精準的過程層通信網(wǎng)絡中，IEEE1588精確網(wǎng)絡時鐘同步協(xié)議（PTP)可以滿足其交 換設備實時性的工作要求。 ~
[0003] 鏈路延時的精度是影響I588時鐘同步精度的一個重要因素。在理想條件下，一般 認為通信路徑的通信質(zhì)量為對等的，即在同一個通信路徑中，數(shù)據(jù)包在鏈路上來回時延是 一樣的，因此，在1588協(xié)議中利用（T AB+TBA)/2來計算，這里的和TBA是指IEEE1588路徑 測量報文在同一通信路徑上來回傳輸時間。而在實際情況下，一旦通信路徑不對稱，出現(xiàn)抖 動數(shù)據(jù)的時候，如果不加容錯算法，就會對時鐘同步的對時精度、守時性能即刻產(chǎn)生影響。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種實現(xiàn)增強時間同步過程中鏈路延時容錯性 的方法，該方法基于IEEE1588網(wǎng)絡時鐘同步協(xié)議，應用于智能變電站通信系統(tǒng)中，主要實 現(xiàn)網(wǎng)絡內(nèi)各結(jié)點設備間有效路徑時延的增強型計算方法，可以對因測量抖動引起的鏈路延 時進行容錯性處理。本方法針對鏈路延時抖動現(xiàn)象，提出的有效的容錯方法。對測量出來 的路徑延時進行抽樣、統(tǒng)計，確定出正常合理的數(shù)值范圍，對超出此范圍的數(shù)值進行去抖處 理或者直接丟棄，降低影響時鐘同步精度諸多可能性。
[0005] 本發(fā)明的目的是采用下述技術方案實現(xiàn)的：
[0006] -種實現(xiàn)增強時間同步過程中鏈路延時容錯性的方法，其改進之處在于，所述方 法包括
[0007] (1)計算鏈路傳輸時產(chǎn)生的鏈路延遲時間的數(shù)據(jù)包；
[0008] (2)在一定時間間隔內(nèi)，循環(huán)計算鏈路延遲；
[0009] ⑶對計算得出的路徑延時數(shù)值，進行Q檢驗抽樣處理。
[0010]優(yōu)選的，所述步驟（1)包括在同一通信路徑中，基于鏈路延時對等的原理，用公式 (1^+1^)/2計算數(shù)據(jù)包在此鏈路傳輸時產(chǎn)生的鏈路延遲時間。
[0011]優(yōu)選的，所述步驟⑵包括對所釆樣測量得到的鏈路延時測量值按從小到大的順 序排序,并計算每個鏈路延時測量值的中心偏移值，確定可疑數(shù)值。
[0012] 進一步地，所述步驟（2)包括 _3] (2. 1)在一個測量周期內(nèi)，將計算的路徑延時的測定值按從小到大的順序排列；
[0014] (2. 2)求出最大與最小數(shù)據(jù)之差；
[0015] (2. 3)求各測量值與其相鄰值之差的絕對值；
[0016] (2· 4)求得其統(tǒng)計值；
[0017] (2.5)確定可疑值。
[0018] 進一步地，所述統(tǒng)計值越大，可疑值離群越遠，統(tǒng)計值超過界限則認為是一個抖動 數(shù)據(jù)，對時程序?qū)⒋藬?shù)據(jù)歸屬于可疑值集合，下一周期內(nèi)，該數(shù)值仍嚴重超出新統(tǒng)計得到的 邊界值時，舍棄這個路徑時延測量值；否則保留該可疑值，代入到下一周期的循環(huán)計算中。 [00 19]進一步地，所述鏈路延時，則用上周期的非可疑值代入相應IEEE1588同步報文的 校正域之中。
[0020]優(yōu)選的，所述步驟（3)包括Q統(tǒng)計檢驗鏈路延時測量值，判斷是否為離群值。
[0021]進一步地，所述步驟（3)包括出現(xiàn)離群值的時，以對半原則縮短采樣周期。
[0022]進一步地，所述步驟（3)包括未出現(xiàn)離群值時，延長周期步長，動態(tài)地測量鏈路延 時。
[0023] 與現(xiàn)有技術比，本發(fā)明的有益效果為：
[0024]本發(fā)明提出了一種依據(jù)IEEE1588協(xié)議計算鏈路延時方法，增強鏈路延時的容錯 性能。此方法采用嵌入式程序運行在交換設備中，無需增加多余的硬件設備。其方法利用 統(tǒng)計學方法科學、有效檢驗出抖動數(shù)據(jù)，并根據(jù)實際情況調(diào)整采樣周期的步長，縮短檢驗流 程，提高檢驗效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明提供的一種實現(xiàn)增強時間同步過程中鏈路延時容錯性的方法流程 圖；
[0026]圖2為本發(fā)明提供的對等延時鏈路測量示意圖；
[0027] 圖3為本發(fā)明提供的IEEE1588時間同步基本網(wǎng)絡拓撲示意圖；
[0028]圖4為本發(fā)明提供的自適應調(diào)整測量周期的實現(xiàn)流程。

【具體實施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步的詳細說明。
[0030]本發(fā)明提供了一種能夠增強有效路徑延時容錯性的實現(xiàn)方法，①在同一通信路徑 中，正確計算出數(shù)據(jù)包在此鏈路傳輸時產(chǎn)生的鏈路延遲時間；②在相同間隔時間內(nèi)，需要對 上一級路徑延遲進行循環(huán)計算；③對計算得出的數(shù)值進行去抖動處理，利用Q檢驗統(tǒng)計方 法檢驗出有效的路徑延遲。
[0031] -旦PTP數(shù)據(jù)包經(jīng)過設備端口產(chǎn)生的時間標記產(chǎn)生誤碼的時候，而影響到后續(xù)路 徑延遲的計算，通過此方法可以快速地檢驗出相應的無效路徑延遲，而進行了去抖動處理， 提高了 IEEE1588網(wǎng)絡時間同步的高效性和精準性。
[0032]提高時間同步精度主要從網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)和對時策略兩方面進行入手。首先，智能 變電站通信系統(tǒng)網(wǎng)絡一般采用鏈路中轉(zhuǎn)較少的星型拓撲結(jié)構(gòu)，其通信路徑的對稱性是相對 固定的。其次，在IEEE1588同步時鐘協(xié)議中P2P工作模式里，鏈路延遲被透明時鐘劃分為 幾段單獨計算，而Effi模式下，鏈路延遲為主時鐘到從時鐘整個通信鏈路的延遲，在這種模 式下，需要保證IEEE1 588同步報文經(jīng)過的路徑不該出現(xiàn)頻繁的抖動，否則無法保證調(diào)諧和 測量鏈路延時的準確性，就兩種工作模式相比較而言，采用P2P對時模式，有助于提高對時 精度。
[0033] 如圖2所述，一種實現(xiàn)增強時間同步過程中鏈路延時容錯性的方法具體流程如 下：
[0034] 設鏈路時延對等，因而鏈路延時利用（U+TJ/2來計算，為了保證守時容錯率，將 對一定周期內(nèi)所累積測量出來的路徑延時采用Q檢驗統(tǒng)計法進行閾值判斷和加權(quán)處理。
[0035] 1)在同一通信路徑中，基于鏈路延時對等的原理，通過公式（Τλβ+?βα)/2計算出數(shù) 據(jù)包在此鏈路傳輸時產(chǎn)生的鏈路延遲時間。
[0036] 在一定周期內(nèi)，從已經(jīng)計算得出多組路徑延時數(shù)據(jù)中進行采樣，由于傳輸鏈路這 個參數(shù)數(shù)值基本保持在一定取值范圍內(nèi)。
[0037] 2)對所采樣測量得到的鏈路延時測量值從小到大順序排序，并計算出每個鏈路延 時測量值的中心偏移值，確定可疑數(shù)值。
[0038] 一旦出現(xiàn)個別數(shù)據(jù)與主值偏差很大，我們把這些數(shù)據(jù)暫時歸為可疑值，也叫極端 值。這種類型數(shù)值的出現(xiàn)有兩種可能性，一是錯誤數(shù)據(jù)；二是網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，導致 鏈路延遲突變。采用一定的統(tǒng)計學方法決定其取舍。具體步驟：
[0039] (1)在一個測量周期內(nèi)，將計算出來的路徑延時的測定值由小到大順序排列：\， X2,X3……xn，其中可疑值為Xi或xn。
[0040] (2)求出最大與最小數(shù)據(jù)之差⑵：Χη-Χ1。
[0041] (3)求各測量值與其相鄰值之差的絕對值，例如| & - X21、| Xn - Xm |。 ......... ^ _ 1%-?)
[0042] (4)求得其統(tǒng)計值Q計。^丨=χ _χ 最真最承
[0043] (5) Q計越大，表明測量值離群越遠，當值Q計超過一定界限則認為是一個抖動數(shù)據(jù)， 則對時程序則會將其歸類于可疑值，若在下一周期內(nèi)，該數(shù)值依舊嚴重超出新統(tǒng)計得到的 邊界值，則會舍棄此路徑時延測量值。鏈路延時則采用上周期的測量值代入相應ΙΕΕΕ1588 同步報文的校正域之中。因為，如果對每次所測量的路徑延時不加統(tǒng)計判斷的話，將錯誤的 值代入校正域，必將引起對時精度的抖動。
[0044] 3) Q統(tǒng)計檢驗鏈路延時測量值，判斷是否為離群值。
[0045] 出現(xiàn)離群值的時候，以對半原則縮短采樣周期；
[0046] 在多個采樣周期中未出現(xiàn)離群值，所測量得到的鏈路延時趨于穩(wěn)定，則逐漸延長 周期步長，動態(tài)地測量鏈路延時。
[0047]選定測量周期具有可變步長的特性。當頻繁出現(xiàn)離群值的時候，則測量周期將逐 漸縮短；當鏈路延時測量數(shù)值處于一個穩(wěn)定期的時候，測量周期逐漸拉長，一旦出現(xiàn)抖動， 進行修正并及時調(diào)整周期步長，這樣的好處就是可以減少因數(shù)據(jù)抖動影響對時精度，增強 了從鐘的守時能力。
[0048] 實施例
[0049] 如圖4所述，本發(fā)明一種實現(xiàn)增強時間同步過程中鏈路延時容錯性的方法為：
[0050] 設鏈路時延對等，因而鏈路延時利用（ΤΑΒ+ΤΒΑ)/2來計算，根據(jù)鏈路延時在基本網(wǎng) 絡拓撲結(jié)構(gòu)不變的條件下，基本此數(shù)值是固定的，因測量抖動而出現(xiàn)的差異明顯的測量數(shù) 值，本方法就可以有效地排查出來。因此，為了保證守時容錯率，將對一定周期內(nèi)所測量并 計算得出的路徑延時數(shù)值，進行Q檢驗抽樣。這個周期的長度就為采樣步長，步長值是根據(jù) 抽樣檢查出的數(shù)值進行有控制的調(diào)整。若出現(xiàn)離群值，則縮短采樣步長；若未出?離群倌 則延長采樣步長。這樣做的優(yōu)勢是采用可變步長的采用周期，可以大大提高鏈路延時計算 的效率。
[0051]最后應當說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非對其限制，所 屬領域的普通技術人員參照上述實施例依然可以對本發(fā)明的【具體實施方式】進行修改或者 等同替換，這些未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，均在申請待批的本發(fā) 明的權(quán)利要求保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種實現(xiàn)增強時間同步過程中鏈路延時容錯性的方法，其特征在于，所述方法包括 (1) 計算鏈路傳輸時產(chǎn)生的鏈路延遲時間的數(shù)據(jù)包； (2) 在一定時間間隔內(nèi)，循環(huán)計算鏈路延遲； (3) 對計算得出的路徑延時數(shù)值，進行Q檢驗抽樣處理。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種實現(xiàn)增強時間同步過程中鏈路延時容錯性的方法，其特征 在于，所述步驟（1)包括在同一通信路徑中，基于鏈路延時對等的原理，用公式（I^+U/2 計算數(shù)據(jù)包在此鏈路傳輸時產(chǎn)生的鏈路延遲時間。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種實現(xiàn)增強時間同步過程中鏈路延時容錯性的方法，其特征 在于，所述步驟（2)包括對所采樣測量得到的鏈路延時測量值按從小到大的順序排序，并 計算每個鏈路延時測量值的中心偏移值，確定可疑數(shù)值。
4. 如權(quán)利要求3所述的一種實現(xiàn)增強時間同步過程中鏈路延時容錯性的方法，其特征 在于，所述步驟（2)包括 (2. 1)在一個測量周期內(nèi)，將計算的路徑延時的測定值按從小到大的順序排列； (2. 2)求出最大與最小數(shù)據(jù)之差； (2. 3)求各測量值與其相鄰值之差的絕對值； (2. 4)求得其統(tǒng)計值； (2. 5)確定可疑值。
5. 如權(quán)利要求4所述的一種實現(xiàn)增強時間同步過程中鏈路延時容錯性的方法，其特征 在于，所述統(tǒng)計值越大，可疑值離群越遠，統(tǒng)計值超過界限則認為是一個抖動數(shù)據(jù)，對時程 序?qū)⒋藬?shù)據(jù)歸屬于可疑值集合，下一周期內(nèi)，該數(shù)值仍嚴重超出新統(tǒng)計得到的邊界值時，舍 棄這個路徑時延測量值；否則保留該可疑值，代入到下一周期的循環(huán)計算中。
6. 如權(quán)利要求5所述的一種實現(xiàn)增強時間同步過程中鏈路延時容錯性的方法，其特 征在于，所述鏈路延時，則用上周期的非可疑值代入相應的IEEE1588同步報文的校正域之 中。
7. 如權(quán)利要求1所述的一種實現(xiàn)增強時間同步過程中鏈路延時容錯性的方法，其特征 在于，所述步驟（3)包括Q統(tǒng)計檢驗鏈路延時測量值，判斷是否為離群值。
8. 如權(quán)利要求7所述的一種實現(xiàn)增強時間同步過程中鏈路延時容錯性的方法，其特征 在于，所述步驟（3)包括出現(xiàn)離群值的時，以對半原則縮短采樣周期。
9. 如權(quán)利要求7所述的一種實現(xiàn)增強時間同步過程中鏈路延時容錯性的方法，其特征 在于，所述步驟（3)包括未出現(xiàn)離群值時，延長周期步長，動態(tài)地測量鏈路延時。
【文檔編號】H04J3/06GK104270217SQ201410483978
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月19日
【發(fā)明者】黃治, 王向群, 李春龍, 吳軍民, 張剛, 喻強, 于鵬飛, 陳偉, 任杰, 孫曉艷, 黃輝, 黃在朝, 于海, 張增華, 虞躍, 姚啟桂, 鄧輝, 吳鵬, 王瑋, 沈文, 陶靜, 劉川, 陳磊, 黃偉 申請人:國家電網(wǎng)公司, 中國電力科學研究院, 江蘇省電力公司電力科學研究院