環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其節(jié)點時間同步方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明主要涉及環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，尤其是涉及一種環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的節(jié)點時間同步方法。
【背景技術(shù)】
[0002]環(huán)形網(wǎng)絡(luò)是使用一個連續(xù)的環(huán)將多個通信節(jié)點串接在一起形成閉環(huán)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上的一個節(jié)點發(fā)送的信號可以被與其相鄰的節(jié)點接收到，通過轉(zhuǎn)發(fā)，從而實現(xiàn)環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上各個節(jié)點之間的通信。環(huán)型網(wǎng)絡(luò)的一個例子是由計算機組成的令牌環(huán)局域網(wǎng)。
[0003]在一些醫(yī)療設(shè)備，例如磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging, MRI)設(shè)備、電子計算機斷層掃描(Computed Tomography, CT)設(shè)備、放射治療(Rad1 Therapy, RT)設(shè)備中，將多個單板組成環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)作為其控制系統(tǒng)，這些單板之間能夠相互通信。在上述醫(yī)療設(shè)備中，要求環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的各單板按照嚴格的時間順序執(zhí)行特定的指令，因此各單板動作的時間精度控制就顯得尤為重要。
[0004]以MRI設(shè)備為例，圖1示出其常用的控制系統(tǒng)，此控制系統(tǒng)100包括多個單板110、120和130，每個單板內(nèi)分別包含一通信模塊111、121或131和一功能模塊112、122和132。這些單板110-130通過傳輸線113、123和133串聯(lián)成閉環(huán)的環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。此外，這些單板110-130均連接到計算機140。假設(shè)指令沿順時鐘方向傳輸，計算機140發(fā)送動作的詳細信息至各個單板110-130。各個單板110-130間的計數(shù)器時鐘同步由各個單板110-130通過傳輸線環(huán)路發(fā)送指令完成。在不統(tǒng)一通信模塊111、121、131這3個模塊的傳輸延時的情況下，單板110的計數(shù)器時鐘從0開始計數(shù)，同時發(fā)送指令通知單板120開始計數(shù)；單板120從0開始計數(shù)，同時發(fā)送指令通知單板130開始計數(shù)。對于多于3個單板的情形，則是依此類推，直到通知單板1η0(η是自然數(shù))開始計數(shù)。在此過程中，會導(dǎo)致單板1η0的計數(shù)器時鐘滯后于單板110，滯后的時間為指令從單板110沿鏈路發(fā)送到單板1η0的鏈路延時總和At，而這個At是不確定的。在各單板的計數(shù)器時鐘的△ t不確定的情況下，各個單板的動作時間無法做到統(tǒng)一，需要依賴于外部系統(tǒng)進行校準。但是這將使控制系統(tǒng)設(shè)計缺乏獨立性，且在各個單板間的時間差異較大的情況下，還存在外部系統(tǒng)無法對其進行校準的情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其節(jié)點時間同步方法，其能夠在不需要外部校準的情況下仍保持各節(jié)點的時間同步。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，包括串聯(lián)成環(huán)路的多個節(jié)點，該多個節(jié)點按照預(yù)定方向沿著該環(huán)路傳輸信息且包括首節(jié)點、一個或多個中間節(jié)點和末節(jié)點，其中當該環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進行時間同步時:該首節(jié)點配置為根據(jù)該首節(jié)點的起始計數(shù)值以及該首節(jié)點與該中間節(jié)點中的第一中間節(jié)點的延時計算該第一中間節(jié)點的第一起始計數(shù)值，將該第一起始計數(shù)值發(fā)送給該第一中間節(jié)點，該第一中間節(jié)點為該首節(jié)點沿該預(yù)定方向的下一節(jié)點；各中間節(jié)點配置為獲得各自的起始計數(shù)值，將其時鐘從獲得的起始計數(shù)值開始計數(shù)，且根據(jù)各中間節(jié)點與其后續(xù)節(jié)點間的延時計算各后續(xù)節(jié)點的第二起始計數(shù)值，將該第二起始計數(shù)值發(fā)送給各后續(xù)節(jié)點，各后續(xù)節(jié)點為各中間節(jié)點沿該預(yù)定方向的下一節(jié)點；以及該末節(jié)點配置為獲得對應(yīng)的起始計數(shù)值，將其時鐘從獲得的起始計數(shù)值開始計數(shù)。
[0007]可選地，該末節(jié)點還配置為根據(jù)該末節(jié)點與該首節(jié)點間的延時計算該首節(jié)點的第三起始計數(shù)值，將該第三起始計數(shù)值發(fā)送給該首節(jié)點，該首節(jié)點還配置為計算該第三起始計數(shù)值與該首節(jié)點的時鐘的當前計數(shù)值間的差值；當該差值大于一閾值時，根據(jù)該差值計算一校準值；各節(jié)點還配置為根據(jù)該校準值校準其計算的起始計數(shù)值。
[0008]可選地，該閾值為時間同步的精度與該多個節(jié)點的數(shù)量的乘積。
[0009]可選地，各延時預(yù)存于對應(yīng)的節(jié)點中或外部設(shè)備中。
[0010]可選地，還包括連接在該環(huán)路上的任一節(jié)點的一個或多個外掛節(jié)點，該環(huán)路上的任一節(jié)點作為主節(jié)點與該外掛節(jié)點構(gòu)成次環(huán)路，該主節(jié)點還配置為根據(jù)主節(jié)點的起始計數(shù)值以及該主節(jié)點與該外掛節(jié)點中的第一外掛節(jié)點間的延時計算第一外掛節(jié)點的第四起始計數(shù)值，將該第四起始計數(shù)值發(fā)送給第一外掛節(jié)點，該第一外掛節(jié)點為該主節(jié)點沿預(yù)定方向的下一外掛節(jié)點；
[0011 ] 各外掛節(jié)點中的中間外掛節(jié)點配置為獲得各自的起始計數(shù)值，將其時鐘從獲得的起始計數(shù)值開始計數(shù)，且根據(jù)各中間外掛節(jié)點與其后續(xù)外掛節(jié)點間的延時計算各后續(xù)外掛節(jié)點的第五起始計數(shù)值，將該第五起始計數(shù)值發(fā)送給各后續(xù)外掛節(jié)點，各后續(xù)外掛節(jié)點為各中間外掛節(jié)點沿該預(yù)定方向的下一節(jié)點；以及
[0012]各外掛節(jié)點中的末外掛節(jié)點配置為獲得對應(yīng)的起始計數(shù)值，將其時鐘從獲得的起始計數(shù)值開始計數(shù)。
[0013]可選的，該末外掛節(jié)點還配置為根據(jù)其與該主節(jié)點的延時計算該主節(jié)點的第六起始計數(shù)值，將該第六起始計數(shù)值發(fā)送給該主節(jié)點；該主節(jié)點還配置為計算該第六起始計數(shù)值與該主節(jié)點的時鐘的當前計數(shù)值間的差值，當該差值大于一閾值時，根據(jù)該差值計算一校準值；各外掛節(jié)點還配置為根據(jù)該校準值校準其計算的起始計數(shù)值。
[0014]可選地，各節(jié)點之間通過光纖和光電/電光轉(zhuǎn)換器連接，各光纖具有傳輸延時，各光電/電光轉(zhuǎn)換器具有光電轉(zhuǎn)換延時；各節(jié)點包括一通訊模塊和一功能模塊，各通訊模塊具有處理延時。
[0015]本發(fā)明還提出一種環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的節(jié)點時間同步方法，適用于環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，該環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)包括串聯(lián)成環(huán)路的多個節(jié)點，該多個節(jié)點按照預(yù)定方向沿著該環(huán)路傳輸信息且包括首節(jié)點、中間節(jié)點和末節(jié)點，該方法包括以下步驟:在該首節(jié)點根據(jù)該首節(jié)點的起始計數(shù)值以及該首節(jié)點與第一中間節(jié)點的延時計算該第一中間節(jié)點的第一起始計數(shù)值，然后將該第一起始計數(shù)值發(fā)送給該第一中間節(jié)點，該第一中間節(jié)點為該首節(jié)點沿該預(yù)定方向的下一節(jié)點；在各中間節(jié)點獲得各自的起始計數(shù)值，將其時鐘從獲得的起始計數(shù)值開始計數(shù)，且根據(jù)各中間節(jié)點與其后續(xù)節(jié)點間的延時計算各后續(xù)節(jié)點的第二起始計數(shù)值，然后將該第二起始計數(shù)值發(fā)送給各后續(xù)節(jié)點，各后續(xù)節(jié)點為各中間節(jié)點沿該預(yù)定方向的下一節(jié)點；以及在該末節(jié)點獲得對應(yīng)的起始計數(shù)值，將其時鐘從獲得的起始計數(shù)值開始計數(shù)。
[0016]可選地，上述方法還包括:在末節(jié)點根據(jù)該末節(jié)點與該首節(jié)點間的延時計算該首節(jié)點的第三起始計數(shù)值，然后將該第三起始計數(shù)值發(fā)送給該首節(jié)點；在該首節(jié)點計算該第三起始計數(shù)值與該首節(jié)點的時鐘的當前計數(shù)值間的差值；當該差值大于一閾值時，根據(jù)該差值計算一校準值；在各節(jié)點根據(jù)該校準值校準其計算的起始計數(shù)值。
[0017]可選地，該閾值為時間同步的精度與該多個節(jié)點的數(shù)量的乘積。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過獲取各節(jié)點間的延時，并據(jù)此計算首節(jié)點之外的其它節(jié)點的起始計數(shù)值，使得除了首節(jié)點之外的其它節(jié)點(包括中間節(jié)點和末節(jié)點)獲得已經(jīng)補償了延時的起始計數(shù)值，從而能夠基本上與首節(jié)點保持同步。
【附圖說明】
[0019]圖1是MRI設(shè)備已知的控制系統(tǒng)框圖。
[0020]圖2是本發(fā)明一實施例的環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)框圖。
[0021]圖3是本發(fā)明另一實施例的環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)框圖。
[0022]圖4是本發(fā)明一實施例的醫(yī)療設(shè)備控制系統(tǒng)框圖。
[0023]圖5是本發(fā)明一實施例的延時組成示意圖。
[0024]圖6是本發(fā)明一實施例的時間同步方法流程圖。
[0025]圖7是本發(fā)明另一實施例的時間同步方法流程圖。
【具體實施方式】
[0026]為讓本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的【