本發(fā)明是指一種可提供高時間同步精確度的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、時間同步方法及其網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，已可實(shí)現(xiàn)各式各樣的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。就一些網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用而言(例如自動化控制、儀器量測、即時影像監(jiān)控等)，其要求較高的時間同步精確度。然而，網(wǎng)絡(luò)中的各節(jié)點(diǎn)和終端的設(shè)備會受到所處環(huán)境的影響，導(dǎo)致其所產(chǎn)生的振蕩頻率產(chǎn)生不同程度的偏移，而造成各個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的系統(tǒng)時間的同步精確度降低。如何使網(wǎng)絡(luò)中各個設(shè)備達(dá)成精確的系統(tǒng)時間同步，為相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人士所致力的目標(biāo)之一。

圖1是繪示主要時鐘110與從屬時鐘120在時間同步流程時所進(jìn)行的信息傳遞的示意圖。主要時鐘對應(yīng)主要時鐘設(shè)備，而從屬時鐘120對應(yīng)連接至主要時鐘設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備或終端設(shè)備?；蛘?，主要時鐘對應(yīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，而從屬時鐘對應(yīng)連接至此網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的下一級網(wǎng)絡(luò)設(shè)備或終端設(shè)備。主要時鐘110和從屬時鐘120是使用由IEEE所制定的精確時間協(xié)定(Precision Time Protocol；PTP)來進(jìn)行彼此之間的信息傳遞。

如圖1所示，根據(jù)精確時間協(xié)定，首先主要時鐘110在時間T1時送出同步信息(synchronization message)M1至從屬時鐘120，且記錄送出同步信息M1的時間T1。在送出同步信息M1后，主要時鐘110產(chǎn)生包含時間T1的數(shù)據(jù)的補(bǔ)充信息(follow-up message)M2，接著送出補(bǔ)充信息M2至從屬時鐘120。從屬時鐘120收到同步信息M1后，記錄收到同步信息M1的時間T2。接著，從屬時鐘120收到補(bǔ)充信息M2，并取出在補(bǔ)充信息M2中的時間T1，從而計(jì)算出時間T1與T2之間的時間差(T21＝T2-T1)。此時間差T21即為從屬時鐘120相對于主要時鐘110的時間偏移(time offset)TO加上主要時鐘110送出信息至從屬時鐘120的傳遞延遲(propagation delay)TD1。

接著，從屬時鐘120在時間T3時送出請求延遲信息(delay request message)M3至主要時鐘110，且記錄送出延遲請求信息M3的時間T3。主要時鐘110收到請求延遲信息M3后，記錄收到延遲請求信息M3的時間T4，接著產(chǎn)生包含時間T4的數(shù)據(jù)的延遲應(yīng)答信息(delay response message)M4，并送出延遲應(yīng)答信息M4至從屬時鐘120。從屬時鐘120收到延遲應(yīng)答信息M4后，取出在延遲應(yīng)答信息M4中的時間T4，從而計(jì)算出時間T3與T4之間的時間差(T43＝T4-T3)。此時間差T43即為從屬時鐘120相對于主要時鐘110的時間偏移TO減去從屬時鐘120送出信息至主要時鐘110的傳遞延遲TD2。

通過進(jìn)行上述時間同步流程，可得到時間差T21及T43，其分別為T21＝TO+TD1及T43＝TO-TD2。假設(shè)主要時鐘110送出信息至從屬時鐘120的傳遞延遲TD1與從屬時鐘120送出信息至主要時鐘110的傳遞延遲TD2相等，時間差T21及T43的平均值即為從屬時鐘120相對于主要時鐘110的時間偏移TO。將從屬時鐘120的系統(tǒng)時間減去時間偏移TO后，可同步從屬時鐘120的系統(tǒng)時間與主要時鐘110的系統(tǒng)時間。

然而，從屬時鐘120需花費(fèi)一些時間來計(jì)算時間偏移TO。若是不減去在計(jì)算時間偏移TO時所消耗的時間，則從屬時鐘120的系統(tǒng)時間在時間同步流程后仍與主要時鐘110的系統(tǒng)時間具有相當(dāng)誤差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、時間同步方法及其網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其通過減去在計(jì)算與主要時鐘設(shè)備進(jìn)行時間同步流程時所消耗的時間，可使更新后的系統(tǒng)時間更為精確。此外，依照本發(fā)明所產(chǎn)生的同步脈沖信號可傳輸至其他通訊設(shè)備，以對這些通訊設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)時間的同步，使得這些通訊設(shè)備更新的系統(tǒng)時間更為精確。

本發(fā)明的一方面是在于提供一種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，此網(wǎng)絡(luò)設(shè)備包含通訊單元和處理單元。通訊單元用以與主要時鐘設(shè)備進(jìn)行時間同步流程。處理單元耦接于通訊單元，其用以控制通訊單元進(jìn)行時間同步流程，以得到網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相對于主要時鐘設(shè)備的時間偏移，且處理單元計(jì)算進(jìn)行時間同步流程時所經(jīng)過的處理時間，并通過計(jì)算網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的系統(tǒng)時間、時間偏移以及處理時間來得到校正時間。

在一或多個實(shí)施例中，上述網(wǎng)絡(luò)設(shè)備還包含計(jì)數(shù)單元，耦接于處理單元， 此計(jì)數(shù)單元通過校正時間來設(shè)定網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的同步脈沖信號的計(jì)數(shù)時間。

在一或多個實(shí)施例中，上述網(wǎng)絡(luò)設(shè)備還包含輸出端口，耦接于計(jì)數(shù)單元，此輸出端口用以將同步脈沖信號傳輸至通訊設(shè)備。

在一或多個實(shí)施例中，上述處理單元更通過將校正時間減去網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的傳輸延遲時間來更新校正時間。

在一或多個實(shí)施例中，上述時間同步流程是精確時間協(xié)定(Precision Time Protocol；PTP)流程，且上述處理時間是經(jīng)由處理單元將在計(jì)算出時間偏移時所對應(yīng)的系統(tǒng)時間減去接收到補(bǔ)充信息(Follow-up message)時所對應(yīng)的系統(tǒng)時間而得到。

本發(fā)明的另一方面是在于提供一種使用于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的時間同步方法。此時間同步方法包含下列步驟。首先，與主要時鐘設(shè)備進(jìn)行精確時間協(xié)定流程，以得到網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相對于主要時鐘設(shè)備的時間偏移。接著，將在計(jì)算出時間偏移時所對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的系統(tǒng)時間減去網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接收到補(bǔ)充信息時所對應(yīng)的系統(tǒng)時間，以得到網(wǎng)絡(luò)設(shè)備計(jì)算進(jìn)行精確時間協(xié)定流程時所經(jīng)過的處理時間。接著，通過計(jì)算網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的系統(tǒng)時間、時間偏移以及處理時間來得到校正時間。之后，通過校正時間來設(shè)定網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的同步脈沖信號的計(jì)數(shù)時間。

在一或多個實(shí)施例中，上述時間同步方法還包含經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的輸出端口將同步脈沖信號傳輸至通訊設(shè)備。

在一或多個實(shí)施例中，上述時間同步方法還包含通過校正時間減去網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的傳輸延遲時間來更新校正時間。

本發(fā)明的又一方面是在于提供一種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，此網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包含主要時鐘設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備用以與主要時鐘設(shè)備通訊連接，且與主要時鐘設(shè)備進(jìn)行時間同步流程，以得到網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相對于主要時鐘設(shè)備的時間偏移。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備更計(jì)算進(jìn)行時間同步流程時所經(jīng)過的處理時間，并根據(jù)該時間偏移與處理時間來得到校正時間，以通過校正時間來設(shè)定網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的同步脈沖信號的計(jì)數(shù)時間。

在一或多個實(shí)施例中，上述網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是交換器。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，通過減去在計(jì)算與主要時鐘設(shè)備進(jìn)行時間同步流程時所消耗的時間，可使更新后的系統(tǒng)時間更為精確。此外，依照本發(fā)明所產(chǎn)生的同步脈沖信號可傳輸至其他通訊設(shè)備，以對這些通訊設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)時間的同 步，使得這些通訊設(shè)備更新的系統(tǒng)時間更為精確。

附圖說明

為了更完整了解實(shí)施例及其優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)參照結(jié)合所附附圖所做的下列描述，其中：

圖1是繪示主要時鐘(master clock)與從屬時鐘(slave clock)在時間同步流程時所進(jìn)行的信息傳遞的示意圖；

圖2是繪示依據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的示意圖；

圖3是繪示依據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的示意圖；以及

圖4是繪示依據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的時間同步方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

以下將以附圖及詳細(xì)敘述清楚說明本發(fā)明的精神，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者在了解本發(fā)明的較佳實(shí)施例后，當(dāng)可由本發(fā)明所教示的技術(shù)，加以改變及修飾，其并不脫離本發(fā)明的精神與范圍。

關(guān)于本文中所使用的“耦接”一詞，可指二或多個元件相互直接作實(shí)體或電性接觸，或是相互間接作實(shí)體或電性接觸，而“耦接”還可指二或多個元件元件相互操作或動作。

圖2是繪示依據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)200的示意圖。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)200包含主要時鐘設(shè)備110、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備220(1)～220(N)以及網(wǎng)絡(luò)230。每一網(wǎng)絡(luò)設(shè)備220(1)～220(N)可以是例如交換器(switch)、路由器(router)等中間節(jié)點(diǎn)設(shè)備或是例如個人電腦、網(wǎng)絡(luò)攝影機(jī)、影像播放器等具有網(wǎng)絡(luò)連線功能的終端設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)230可以是區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(local area network；LAN)或廣域網(wǎng)絡(luò)(wide area network；WAN)，且主要時鐘設(shè)備210或網(wǎng)絡(luò)設(shè)備220(1)～220(N)可經(jīng)由有線或無線連接技術(shù)透過網(wǎng)絡(luò)230彼此通訊連接。在一些實(shí)施例中，主要時鐘設(shè)備210包含最高級時鐘(grandmaster clock；GMC)，此最高級時鐘可以是提供高時間精度的原子鐘(atomic clock)，例如銫原子鐘(Cesium atomic clock)或銣原子鐘(Rubidium atomic clock)等，而網(wǎng)絡(luò)設(shè)備220(1)～220(N)為包含邊界時鐘(boundary clock)的中間節(jié)點(diǎn)設(shè)備或包含普通時鐘(ordinary clock)的終端設(shè)備?；蛘?，在其他實(shí)施例中，主要時鐘設(shè)備210為包含邊界時鐘的中間 節(jié)點(diǎn)設(shè)備，而網(wǎng)絡(luò)設(shè)備220(1)～220(N)為包含邊界時鐘的中間節(jié)點(diǎn)設(shè)備或包含普通時鐘的終端設(shè)備。

圖3為繪示依據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備300的示意圖。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備300可以是圖2中網(wǎng)絡(luò)設(shè)備220(1)～220(N)的其中一者。此外，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備300可以是例如交換器(switch)、路由器(router)等中介節(jié)點(diǎn)設(shè)備或是終端設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備300包含計(jì)數(shù)時間，且當(dāng)計(jì)數(shù)時間符合一預(yù)定條件時，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備300產(chǎn)生同步脈沖信號且將同步脈沖信號傳輸至一通訊設(shè)備，以同步網(wǎng)絡(luò)設(shè)備300和通訊設(shè)備的系統(tǒng)時間。

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備300包含通訊單元310、處理單元320、計(jì)數(shù)單元330和輸出端口340。通訊單元310用以通訊連接至主要時鐘設(shè)備，且與主要時鐘設(shè)備進(jìn)行時間同步流程。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備300所進(jìn)行的時間同步流程為如圖1所示的根據(jù)精確時間協(xié)定所進(jìn)行的信息傳遞流程，且網(wǎng)絡(luò)設(shè)備300對應(yīng)至圖1中的從屬設(shè)備120。

處理單元320耦接于通訊單元310，其用以控制通訊單元310進(jìn)行時間同步流程，以得到網(wǎng)絡(luò)設(shè)備300相對于主要時鐘設(shè)備的時間偏移。時間偏移的計(jì)算已在先前的段落中說明，故在此不贅述。

此外，處理單元320更計(jì)算進(jìn)行時間同步流程時所經(jīng)過的處理時間。于本發(fā)明實(shí)施例中，處理單元320在計(jì)算校正時間前讀取網(wǎng)絡(luò)設(shè)備300的系統(tǒng)時間，且將此讀取的系統(tǒng)時間減去時間T2后即可得到處理時間。

在一些實(shí)施例中，處理單元320將網(wǎng)絡(luò)設(shè)備300的系統(tǒng)時間減去網(wǎng)絡(luò)設(shè)備300相對于主要時鐘設(shè)備的時間偏移且減去處理時間而計(jì)算出校正時間?；蛘撸谝恍?shí)施例中，處理單元320先將網(wǎng)絡(luò)設(shè)備300的系統(tǒng)時間減去網(wǎng)絡(luò)設(shè)備300相對于主要時鐘設(shè)備的時間偏移而計(jì)算出校正時間，接著再以校正時間減去處理時間后的值來更新校正時間。

在一些實(shí)施例中，處理單元320更以校正時間減去處理時間和傳輸延遲時間后的值來更新校正時間。由于從處理單元320送出信號至計(jì)數(shù)單元330所經(jīng)過的傳輸延遲時間大致為固定，故可再進(jìn)一步減去傳輸延遲時間，以進(jìn)一步增加時間校正的精確性。

計(jì)數(shù)單元330耦接于處理單元320，其通過校正時間來設(shè)定網(wǎng)絡(luò)設(shè)備300的同步脈沖信號的計(jì)數(shù)時間。計(jì)數(shù)單元330在計(jì)數(shù)時間符合一預(yù)定條件時產(chǎn)生 同步脈沖信號，且控制輸出端口340輸出同步脈沖信號。上述預(yù)定條件可以是計(jì)數(shù)時間達(dá)到一預(yù)設(shè)值，且當(dāng)計(jì)數(shù)時間遞增至預(yù)設(shè)值時，計(jì)數(shù)單元330產(chǎn)生同步脈沖信號，且重設(shè)計(jì)數(shù)時間為0?；蛘撸鲜鲱A(yù)定條件可以是計(jì)數(shù)時間達(dá)到0，且當(dāng)計(jì)數(shù)時間遞減至0時，計(jì)數(shù)單元330產(chǎn)生同步脈沖信號，且重設(shè)計(jì)數(shù)時間為預(yù)設(shè)值。上述預(yù)設(shè)值可儲存至計(jì)數(shù)單元330的暫存器(圖未繪示)中。。舉例而言，校正時間和計(jì)數(shù)時間可以奈秒為單位，且計(jì)數(shù)單元330可以1秒(即109奈秒)減去校正時間來得到計(jì)數(shù)時間。當(dāng)計(jì)數(shù)時間降為0時，計(jì)數(shù)單元330控制輸出端口340輸出同步脈沖信號。

依照上述實(shí)施例，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備300可依據(jù)設(shè)定的計(jì)數(shù)時間，間隔性地產(chǎn)生或傳輸同步脈沖信號，以同步網(wǎng)絡(luò)設(shè)備300和通訊設(shè)備的系統(tǒng)時間。通訊設(shè)備可以是例如網(wǎng)絡(luò)攝影機(jī)、影像播放器等終端設(shè)備或是例如交換器、路由器等中間節(jié)點(diǎn)設(shè)備，但不限于此。圖3繪示的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備300是以包含單個輸出端口340為例，而在其他實(shí)施例中，根據(jù)不同的應(yīng)用需求，輸出端口340的個數(shù)可設(shè)計(jì)為多個，以實(shí)現(xiàn)同步多個通訊設(shè)備的系統(tǒng)時間。

請參照圖4，圖4為依據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的時間同步方法400的流程圖。時間同步方法400適用于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，例如圖3的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備300或是圖2的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)200中的任一網(wǎng)絡(luò)設(shè)備220(1)～220(N)，且此網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可以是中間節(jié)點(diǎn)設(shè)備或終端設(shè)備。

時間同步方法400包含下列步驟。首先，進(jìn)行步驟410，與主要時鐘設(shè)備進(jìn)行如圖1所示的精確時間協(xié)定流程，以得到網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相對于主要時鐘設(shè)備的時間偏移。

接著，進(jìn)行步驟420，將在計(jì)算出時間偏移時所對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的系統(tǒng)時間減去網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接收到補(bǔ)充信息時所對應(yīng)的系統(tǒng)時間，以得到網(wǎng)絡(luò)設(shè)備計(jì)算進(jìn)行精確時間協(xié)定流程時所經(jīng)過的處理時間。

接著，進(jìn)行步驟430，通過計(jì)算網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的系統(tǒng)時間、時間偏移以及處理時間來得到校正時間。在一些實(shí)施例中，可將網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的系統(tǒng)時間減去網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相對于主要時鐘設(shè)備的時間偏移且減去處理時間而計(jì)算出校正時間。或者，在一些實(shí)施例中，可先將網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的系統(tǒng)時間減去網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相對于主要時鐘設(shè)備的時間偏移而計(jì)算出校正時間得到處理時間后，接著再以校正時間減去處理時間后的值來更新校正時間。在一些實(shí)施例中，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備更可通過校正時間減 去網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的傳輸延遲時間來更新校正時間。

之后，進(jìn)行步驟440，通過校正時間來設(shè)定網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的同步脈沖信號的計(jì)數(shù)時間，此計(jì)數(shù)時間用以控制網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在何時輸出同步脈沖信號。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可將同步脈沖信號傳輸至一通訊設(shè)備，以同步網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和通訊設(shè)備的系統(tǒng)時間。通訊設(shè)備可以是例如網(wǎng)絡(luò)攝影機(jī)、影像播放器等終端設(shè)備或是例如交換器、路由器等中間節(jié)點(diǎn)設(shè)備，但不限于此。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，通過減去在計(jì)算與主要時鐘設(shè)備進(jìn)行時間同步流程時所消耗的時間，可使更新后的系統(tǒng)時間更為精確。此外，依照本發(fā)明所產(chǎn)生的同步脈沖信號可傳輸至其他通訊設(shè)備，以對這些通訊設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)時間的同步，使得這些通訊設(shè)備更新的系統(tǒng)時間更為精確。

雖然本發(fā)明已以實(shí)施方式揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉此技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視所附的權(quán)利要求書所界定的范圍為準(zhǔn)。