时钟同步方法、设备及计算机可读存储介质

技术领域

本申请涉及通信技术领域，尤其涉及时钟同步方法、设备及计算机可读存储介质。

背景技术

时钟同步是指在通信系统中，为了确保数据的准确性和一致性，将发送设备和接收设备的时钟保持同步的过程。

由于有线和无线的通信方式、传输介质等不同，故需要采取不同方法进行时钟同步。当有线和无线混合组网时，基于无线和有线独立同步的原则，整网同步需要以下步骤：根据有线控制器外接的时钟同步源，实现有线控制器及其直连的执行器之间的同步；根据无线基站外接的时钟同步源，实现无线基站之间的同步；通过空口同步信号，实现无线基站和终端之间的同步。

在有线和无线各自完成独立同步后，两者之间便会通过数据包来识别业务。然而，无线通常是按照帧进行数据处理的，当其接收到有线数据包后，由于无线帧和有线数据包的时钟同步源不同，即两者的时钟频率和相位可能会有微小差异，这些微小的差异可能导致无线帧和有线数据包无法定时对齐，进而影响整个实时数据的业务处理，以及工厂的生产业务。

上述内容仅用于辅助理解本申请的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种时钟同步方法、设备及计算机可读存储介质，旨在解决有线无线融合控制系统中，时钟同步的可靠性低的技术问题。

为实现上述目的，本申请提供一种时钟同步方法，应用于融合控制系统的基站，所述融合控制系统还包括控制器、执行器和终端设备，所述控制器的第一侧通过有线连接的方式与所述执行器连接，第二侧通过有线连接的方式与所述基站连接，所述执行器通过有线连接的方式与所述执行器或所述基站连接，所述终端设备通过无线连接的方式与所述基站连接，所述时钟同步方法包括以下步骤：

选定所述基站内部的主时钟源作为所述融合控制系统的时钟同步源；

根据所述时钟同步源，构建有线同步主时钟报文以及空口同步主时钟报文；

向有线连接设备发送所述有线同步主时钟报文，以及向无线连接设备发送所述空口同步主时钟报文。

可选地，所述根据所述时钟同步源，构建有线同步主时钟报文以及空口同步主时钟报文的步骤包括：

将所述时钟同步源对应的时钟信号分发至时钟分频器和锁相环；

通过所述时钟分频器对所述时钟信号分频，生成对应的秒脉冲和时间信息；

通过所述锁相环对所述时钟信号消除抖动，生成主时间戳工作时钟；

根据所述秒脉冲和所述时间信息，生成所述有线同步主时钟报文；以及

根据主时间戳工作时钟、所述秒脉冲和所述时间信息，生成所述空口同步主时钟报文。

可选地，所述选定所述基站内部的主时钟源作为所述融合控制系统的时钟同步源的步骤包括：

当所述基站为主基站时，获取所述融合控制系统的无线系统设计要求，并根据所述无线系统设计要求确定晶振频偏指标；

将根据所述晶振频偏指标选定的目标晶振，作为所述时钟同步源。

可选地，所述选定所述基站内部的主时钟源作为所述融合控制系统的时钟同步源的步骤之前，包括：

当所述基站设置为从基站时，接收所述主基站发送的所述有线同步主时钟报文；

根据所述有线同步主时钟报文，执行同步时钟恢复动作；

所述选定所述基站内部的主时钟源作为所述融合控制系统的时钟同步源的步骤包括：

将恢复后的所述同步时钟，作为所述时钟同步源。

可选地，所述向有线连接设备发送所述有线同步主时钟报文，以及向无线连接设备发送所述空口同步主时钟报文的步骤之后，包括：

通过业务控制周期参数，计算所述控制器的数据下发时间段；

根据所述时钟同步源对应的秒脉冲，在所述数据下发时间段向所述控制器发送定时信息。

为实现上述目的，本申请提供一种时钟同步方法，应用于融合控制系统的控制器，所述时钟同步方法包括以下步骤：

接收基站发送的有线同步主时钟报文；

根据所述有线同步主时钟报文，执行同步时钟恢复动作。

可选地，所述根据所述有线同步主时钟报文，执行同步时钟恢复动作的步骤之后，包括：

接收所述基站发送的定时信息，并在所述定时信息对应的规定时间内办理业务。

为实现上述目的，本申请提供一种时钟同步方法，应用于融合控制系统的执行器，所述时钟同步方法包括以下步骤：

接收基站或者控制器发送的有线同步主时钟报文；

根据所述有线同步主时钟报文，执行同步时钟恢复动作。

为实现上述目的，本申请提供一种时钟同步方法，应用于融合控制系统的无线连接设备，所述时钟同步方法包括以下步骤：

接收基站发送的空口同步主时钟报文；

获取所述空口同步主时钟报文所关联的主时间戳工作时钟，以及本地所使用的从时间戳工作时钟；

根据所述主时间戳工作时钟和所述主时间戳工作时钟，执行同步时钟恢复动作。

可选地，所述根据所述主时间戳工作时钟和所述主时间戳工作时钟，执行同步时钟恢复动作的步骤之前，包括：

向所述基站发送延迟报文，并确定所述延迟报文的发送时刻；

接收所述基站发送的接收到所述延迟报文的接收时刻；

所述根据所述主时间戳工作时钟和所述主时间戳工作时钟，执行同步时钟恢复动作的步骤包括：

根据所述主时间戳工作时钟和所述主时间戳工作时钟，以及所述延迟报文的发送时刻和接收时刻，执行同步时钟恢复动作。

此外，为实现上述目的，本申请还提供一种基站，所述基站包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的时钟同步程序，所述时钟同步程序配置为实现所述的时钟同步方法的步骤。

此外，为实现上述目的，本申请还提供一种控制器，所述控制器包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的时钟同步程序，所述时钟同步程序配置为实现所述的时钟同步方法的步骤。

此外，为实现上述目的，本申请还提供一种执行器，所述执行器包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的时钟同步程序，所述时钟同步程序配置为实现所述的时钟同步方法的步骤。

此外，为实现上述目的，本申请还提供一种无线连接设备，所述无线连接设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的时钟同步程序，所述时钟同步程序配置为实现所述的时钟同步方法的步骤。

此外，为实现上述目的，本申请还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有时钟同步程序，所述时钟同步程序被处理器执行时实现所述的时钟同步方法的步骤。

在本申请提供的一个技术方案中，将基站内部的主时钟源作为融合控制系统的时钟同步源，并构建对应的有线同步主时钟报文以及空口同步主时钟报文，然后分别发送至有线连接设备和无线连接设备。这样，能够保证下一级的设备所采用的参考时钟源相同，进而使得有线连接设备和无线连接设备的时钟同步结果保持一致，如此便可有效解决两者之间的时间偏差问题，保证整个融合控制系统的时钟同步结果的可靠性。

附图说明

图1为有线系统中时钟同步示意图；

图2为无线系统中时钟同步示意图；

图3为融合控制系统中时钟同步示意图；

图4为本申请时钟同步方法第一实施例的流程示意图；

图5为本申请时钟同步方法第一实施例中联合控制系统的示意图；

图6为本申请时钟同步方法第一实施例的信令流程图；

图7为本申请时钟同步方法第一实施例中步骤S11的流程示意图；

图8为本申请时钟同步方法第一实施例中步骤S12的流程示意图；

图9为本申请时钟同步方法第一实施例中确定性增强的无线系统的示意图；

图10为本申请时钟同步方法第一实施例中步骤S11之前的流程示意图；

图11为本申请时钟同步方法第一实施例中步骤S13之后的流程示意图；

图12为本申请时钟同步方法第二实施例的流程示意图；

图13为本申请时钟同步方法第二实施例中步骤S22之后的流程示意图；

图14为本申请时钟同步方法第三实施例的流程示意图；

图15为本申请时钟同步方法第三实施例中步骤S33之前的流程示意图；

图16为本申请时钟同步方法第三实施例中的信令流程图；

图17为本申请时钟同步方法联合控制系统示例的示意图；

图18为本申请时钟同步方法联合控制系统示例的简要流程示意图；

图19为本申请时钟同步方法联合控制系统示例的时序同步示意图；

图20为本申请实施例方案涉及的硬件运行环境的设备的结构示意图。

本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图作进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

常规工业有线系统时钟同步源来源于控制器或执行器，或者控制器或执行器外接时钟同步源，应用示例如图1所示，分别为控制器外接时钟同步源、控制器为时钟同步源、执行器为时钟同步源，其中。外接同步时钟源如GNSS(Global Navigation SatelliteSystem，GNSS)、时钟服务器等；执行器如伺服、电机等。

常规工业无线系统，一般使用3GPP(3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴项目)4/5G(Generation Mobile Communication Network，移动通信网络)制式、WIFI设备进行无线通信。

特别是TDD(Time Division Duplexing，时分双工)系统，由于不同运营商的设备或同一家运营商不同制式或不同组网系统间的时钟同步存在难于协调的情况，为防止不同基站之间的干扰以及不同终端之间的上下行干扰，时钟同步源通常来源于一个公共标准时钟源，如无线基站外接卫星时钟同步源GNSS、时钟服务器等。应用示例如图2所示，基站外接同步时钟源，然后与工业CPE(Industrial Customer Premise Equipment，工业客户前置设备)、网关等无线连接设备进行时钟同步。

当有线和无线混合组网时，由于有线和无线各有自己的一套同步方式，所以全网同步问题显得非常重要，且容易出问题。如果全网同步存在问题，将影响整个工业网络的控制，进而影响整个业务流程。

在有线无线融合控制系统中，通常采用有线和无线独立同步的方案，即，如图3所示的组网框图，整网同步包括以下步骤：

1)有线主从控制器及其直连的执行器之间的同步，主控制器外接时钟同步源，从控制器和执行器跟主控制器同步，或者，控制器也可以选用本地时钟源作为时钟源进行同步；

2)无线基站之间，通过外接时钟同步源保持同步，如通过1588完成同步；

3)无线基站和终端之间，通过空口完成同步。

然而，上述方案存在以下问题：

1)无线通常是按照帧进行数据处理的，当其接收到有线数据包后，由于无线帧和有线数据包的时钟同步源不同，即两者的时钟频率和相位可能会有微小差异，这些微小的差异可能导致无线帧和有线数据包无法定时对齐，进而影响整个实时数据的业务处理，以及工厂的生产业务；

2)如时钟源选择来源于控制器或执行器的本地时钟源，通常不能满足时钟频偏精度的要求，如有线以太网的时钟频率偏差不超过±100ppm，远超WiFi标准定义的时钟频率偏差＜±25ppm(802.11b)；＜±20ppm(802.11g/a/n)。工业无线通信如遵循3GPP标准，空口时钟频率偏差要求小于±0.05ppm。

3)GNSS卫星同步存在低可靠、易干扰和安装施工困难，1588协议对应的时间服务器或其他外部时钟源存在开局工作量大，故障定位困难和成本高昂的缺点。

本申请提供一种新的时钟同步方法，将基站内部的主时钟源作为融合控制系统的时钟同步源，然后根据该时钟同步源对各类有线连接设备和无线连接设备进行时钟同步，以保证整个系统时钟同步的可靠性。

为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本申请的示例性实施例。虽然附图中显示了本申请的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本申请而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本申请，并且能够将本申请的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本申请实施例提供了一种时钟同步方法，应用于融合控制系统中的主基站，参照图4，图4为本申请一种时钟同步方法第一实施例的流程示意图。

本实施例中，所述时钟同步方法包括：

步骤S11：选定所述基站内部的主时钟源作为所述融合控制系统的时钟同步源；

步骤S12：根据所述时钟同步源，构建有线同步主时钟报文以及空口同步主时钟报文；

如图5所示，联合控制系统主要包括若干基站、控制器、执行器和终端设备，在若干基站中选定一个作为主基站，则剩余基站为从基站。至于连接方式，控制器的第一侧通过有线连接的方式与执行器连接，第二侧通过有线连接的方式与基站连接；执行器通过有线连接的方式与执行器或基站连接，图中所示仅为其中一种连接方式；终端设备通过无线连接的方式与基站连接。

可以理解的是，基站是系统中的核心设备，负责管理和控制各类连接设备，向其提供服务和资源分配，以及协调不同设备之间的通信和数据传输；有线连接设备是指通过有线连接与基站相连的设备，连接方式如光纤、电缆等，通常包括控制器、执行器等设备；无线连接设备是指通过无线连接与主基站相连的设备，如智能手机、伺服、电机等终端设备。

基站内部的主时钟源是指用于提供基站内部时间的主要时钟设备，主时钟源对于基站，甚至整个融合控制系统来说都至关重要，其提供了整个系统的时钟参考，确保各设备之间的同步和协调。

可选地，选定基站内部的主时钟源，该主时钟源可以为本地晶振、外部的时钟设备等，本实施例不作具体限定，然后将该主时钟源作为整个融合控制系统的时钟同步源。

进一步地，参照图6，根据时钟同步源，构建有线同步主时钟报文以及空口同步主时钟报文，其中，有线同步主时钟报文用于实现基站和有线连接设备之间的时钟同步，空口同步主时钟报文用于实现基站和无线连接设备之间的时钟同步。

可选地，参照图7，步骤S11包括：

步骤S111：当所述基站为主基站时，获取所述融合控制系统的无线系统设计要求，并根据所述无线系统设计要求确定晶振频偏指标；

步骤S112：将根据所述晶振频偏指标选定的目标晶振，作为所述时钟同步源。

可以理解的是，当前基站为主基站时，其内部的主时钟源为整个联合控制系统的最基础的时钟同步源，而主基站内部可能包括多个本地晶振时钟源，针对这种情况，需要选择其中一个作为主时钟源。

可选地，获取融合控制系统的无线系统设计要求，包括频率同步要求、频偏精度要求、时间相位同步要求、温度范围等。然后基于无线系统设计要求确定晶振频偏指标等，如晶振老化率、晶振初始频偏、全温度范围频偏等多维度指标。

示例性地，晶振类型包括石英晶振(Oscillator，OSC)、温补型石英晶振(Temperature-Compensated Crystal Oscillator，TCXO)、可变型石英晶振(Voltage-Controlled Crystal Oscillator，VCXO)、精密石英晶振(Oven-Controlled CrystalOscillator，OCXO)。现基于无线系统设计要求和设备生命周期，确定晶振频偏指标，具体包括10年时间跨度内的晶振老化率、晶振初始频偏和全温度范围频偏，按照这些晶振频偏指标对所有晶振类型进行最大频谱叠加分析，并按照无线系统设计要求，如频率同步要求≤10PPM或20PPM，筛选出合适的目标晶振，作为时钟同步源。

本方案根据晶振频偏指标，从主基站内部的多个本地晶振中选出合适的目标晶振，并将其作为时钟同步源。本地晶振能够在不依赖外部时钟源的情况下产生时钟信号，这意味着主基站可以在没有外部网络连接的情况下仍能够产生准确的时间信息，同样也不易受外部环境的影响，因此独立性和稳定性更强。

可选地，参照图8，步骤S12包括：

步骤S121：将所述时钟同步源对应的时钟信号分发至时钟分频器和锁相环；

可以理解的是，晶振是一种通过晶体振荡产生稳定频率的电子振荡器，其所产生的时钟信号的频率固定，可能无法满足同步需求，因此，需要对其进行频率调整。

可选地，在将目标晶振与驱动器连接之后，为晶振驱动器提供适当的电源供应，确保电压和电流符合驱动器的要求，然后通过示波器等测试设备，测量和获取时钟同步源对应的时钟信号。

步骤S122：通过所述时钟分频器对所述时钟信号分频，生成对应的秒脉冲和时间信息；

可以理解的是，时钟分频器是一种电路，用于将输入的高频时钟信号按照一定的分频倍数进行分频，得到较低频率的信号，以便在数字系统中使用。

可选地，经驱动器产生的时钟信号的频率较高，因此，需要将时钟信号输入时钟分频器，通过其中的复杂可编程逻辑器件(Complex Programmable Logic Device，CPLD)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)等可编程器件，将输入的时钟信号进行计数分频，然后再输出，最终得到帧头脉冲信号。其中，帧头脉冲信号实质上为一个短暂的脉冲信号，如1ms或10ms，用于标识无线帧的时域起始点。

进一步地，通过在FPGA或CPLD中设计一个计数器电路，用于计数帧头脉冲信号的个数。每次检测到帧头脉冲信号时，计数器加1，当计数器的值达到预设值时，产生一个短暂的脉冲信号，即生成秒脉冲(pulse per second，PP1S)。示例性地，如果帧头脉冲信号为10ms，那么当计数器累计至100时，形成PP1S。

更进一步地，将帧头脉冲信号作为中断触发信号，便可以读取当前的基准时间，如本地实时时钟或者外部时钟基准源所提供的基准时间，并结合帧头脉冲信号的计数值，计算出当前的时间信息(Time of Day，TOD)。示例性地，当帧头脉冲信号被检测到时，实时时钟所提供的基准时间是10:30:25，而帧头脉冲信号的计数值为8，则可以计算出TOD为10:30:25+80ms。

步骤S123：通过所述锁相环对所述时钟信号消除抖动，生成主时间戳工作时钟；

本方案采用打时间戳标签的方式，增强基站和无线连接设备之间的传输确定性。

可以理解的是，锁相环(Phase Locked Loop，PLL)是一种常见的电路，用于产生稳定的时钟信号，它可以消除时钟信号中的抖动，并提供一个稳定的时钟信号作为系统的工作时钟。

可选地，将时钟信号输入锁相环电路，经抖动消除后，输出一个稳定的、低抖动的时钟信号，然后将锁相环产生的时钟信号连接到处理器、交换芯片、网口PHY芯片等设备的时钟输入端口，形成稳定的工作时钟。

由于这些设备通常会有内置的时钟模块，故可以使用上述工作时钟来为数据包或事件打上时间戳，这些时间戳可以用于记录事件发生的时间，即构成主时间戳工作时钟。

步骤S124：根据所述秒脉冲和所述时间信息，生成所述有线同步主时钟报文；以及

可以理解的是，秒脉冲信号通常用于同步时钟和计时，可以作为一个基准时间来触发处理器执行特定的操作。

具体到本方案，将秒脉冲作为一个写入信号，当检测到特定的秒脉冲时，处理器会根据这个信号将当前的时间信息编码成特定的格式，如二进制格式，以便于传输和解析。然后，按照协议和格式要求，将特定格式的时间信息写入空白报文中，生成有线同步主时钟报文。

步骤S125：根据主时间戳工作时钟、所述秒脉冲和所述时间信息，生成所述空口同步主时钟报文。

可选地，如图9所示，在应用适配层，根据秒脉冲和时间信息，生成待打戳的主时钟报文，具体方式同步骤S124。在此基础上，基于主时间戳工作时钟，在待打戳的主时钟报文的确定性时间戳位置，如物理层、数据链路层等，打上主时间戳标签，进而生成空口同步主时钟报文。此处的主时间戳标签可以作为一个时间信息标签，帮助下一级的无线连接设备调整自身的时钟，以便与基站的时钟保持同步。

在本方案中，基于秒脉冲和时间信息生成主时钟报文，由于秒脉冲是实时生成的时间信号，不会受到网络延迟和传输时间的影响，也不会受到网络或外部服务器的影响，因此有助于提升时钟同步的独立性和稳定性。另外，本方案设置一个确定性增强的无线系统，即基站会在确定性时间戳位置上，为主时钟报文打上主时间戳标签，这样，无线连接设备在接收到主时钟报文之后，也可以相应打上从时间戳标签，至此，便可以根据两个标签进行时钟同步。如此设置，是考虑到网络中的延迟和波动对报文传输的影响，本方案所采用的时间戳同步可以帮助接收端更好地理解数据报文的发送时间，从而抵抗网络延迟和波动对时钟同步精度的影响。

步骤S13：向有线连接设备发送所述有线同步主时钟报文，以及向无线连接设备发送所述空口同步主时钟报文。

可以理解的是，基站作为主设备，需要将主时钟报文发送至下一级设备，用于下一级设备恢复同步时钟。

可选地，通过网口传输的方式，将有线同步主时钟报文发送至有线线连接设备，另外，通过空口传输的方式，将空口同步主时钟报文发送至无线连接设备。

其中，基站和有线连接设备之间通过网口传递报文，主要涉及以下两类时钟同步协议：

第一类：802.1as、PTCP(Path MTU Discovery Protocol，路径MTU发现协议)、CIPsync(Common Internet Protocol Signaling Synchronization，通用互联网协议信令同步)，是根据1588衍生出的时钟同步协议。

802.1as对1588做了更加具体规定和限制，PTCP对1588功能做了剪切，CIP sync用了1588协议的ETE测量方式，而且拓展了时间阶跃检测功能。

以主基站和从基站为例，这类同步需要主站使用独立报文将信息传给从站，从站也通过独立报文进行应答，核心算法在主站和从站均需要实现。

第二类：Powerlink(Powerlink Communication，电力线通信)、SercosIII(Siemens Real-Time Communication Protocol，西门子实时通信协议)、EtherCAT(thernet for Control Automation Technology，以太网控制自动化技术)。

特点：逻辑环形结构，简化了链路延迟的计算机制，计算链路延迟和驻留时间都需要放到主站实现。

有线PTP时钟同步精度：以IEEE 802.1as为例，IEEE 802.1AS在IEEE1588的基础上对其进行了删减调整，该协议工作于链路层，在数据帧中插入时间信息，并传输至每个网络节点，在最大7跳的网络环境中，能够保证时钟同步误差在1us以内。

另外，参照图10，步骤S11之前，包括：

步骤S14：当所述基站设置为从基站时，接收所述主基站发送的所述有线同步主时钟报文；

步骤S15：根据所述有线同步主时钟报文，执行同步时钟恢复动作；

可以理解的是，当前基站为从基站时，其不需要对本地晶振进行分频、抖动消除等操作，其只需要根据上一级主基站发送的报文进行时钟同步即可。

可选地，根据主基站发送报文的端口信息，监听相应的端口，以便实时接收主基站发送的有线同步主时钟报文。在接收到报文之后，进行以下操作：

一方面，根据主基站发送报文所使用的通信协议，确定报文中包含时间信息的位置和格式，进而找到包含主时钟源时间信息的字段或数据结构，对其进行解析和处理，得到可读取的时间信息。

另一方面，通过调用接口的方式，来获取本地时钟当前的本地时间。

至此，便可比较主基站的时间信息和本地时间信息，计算出它们之间的时间偏差。时间偏差可以通过简单的减法运算得出，即主基站的时间减去本地时间。

进一步地，在计算出时间偏差后，需要将计算出的时间偏差应用到本地设备的时钟中，以调整本地时钟以进行时钟同步。具体调整方法如时间计数器调整、时钟频率调整、时钟重置等。以时间计数器调整为例，在一些设备中，时钟的计数器是用来记录时间的，故可以通过调整计数器的值来改变时钟的时间，例如，如果计数器值比实际时间快了1秒，可以将计数器值减去1秒来调整时钟。

步骤S11包括：

步骤S16：将恢复后的所述同步时钟，作为所述时钟同步源。

可选地，从基站完成同步时钟恢复动作后，从基站的时钟便与主基站的时钟保持一致，至此，便可将从基站内部的时钟源作为新的时钟同步源，对下一级设备进行时钟同步。

其中，在对从基站的下一级设备进行时钟同步的过程中，所使用的秒脉冲和时间信息，可以延续使用之前的秒脉冲和时间信息，以提升时间同步的整体效率。

另外，参照图11，步骤S13之后，还包括：

步骤S17：通过业务控制周期参数，计算所述控制器的数据下发时间段；

可以理解的是，基站和控制器完成时钟同步之后，本方案还提出一种基站和控制器之间的时序控制方法，以支持两者之间的业务功能实现。

业务控制周期参数是指控制业务功能实现的时间参数，通常包括帧结构、传输时序、接入控制周期、调度周期等，其中，帧结构定义了每个通信帧的时隙和时长，以便主基站和控制器能够在特定时间内进行数据传输和控制信令的交换；传输时序确定了数据传输的时机和顺序，以确保数据能够按照正确的顺序和时序被传输和处理；接入控制周期用于控制用户设备的接入和离开，以确保网络资源的合理分配和管理；控制周期用于调度和分配无线资源，以满足不同业务需求和优化网络性能。

可选地，基站通过上述参数计算控制器给出的应用层数据下发时间段，确定数据传输的时机、顺序以及传输时长等信息。

示例性地，假设基站需要向控制器发送执行器反馈数据，基站首先根据业务控制周期参数，如帧结构、传输时序等，计算出控制器给出的应用层数据下发时间段。这样可能计算出每隔10ms需要向控制器发送一帧执行器反馈数据。

步骤S18：根据所述时钟同步源对应的秒脉冲，在所述数据下发时间段向所述控制器发送定时信息。

可选地，基站根据自己的中断，即时钟同步源对应的秒脉冲，在相应的时间点给控制器发送定时信息，以通知控制器在规定的时间内完成业务操作，如数据收集、处理、下发等。

示例性地，基站会根据秒脉冲，在每隔10ms的时间点向控制器发送定时信息，可能包括时间戳、时间中断、数据包发送时间区域等。这样，控制器收到基站发送的定时信息后，会在每隔10毫秒的时间点安排应用层数据的下发。

通过这种方式，基站和控制器可以在预定的时间点上进行通信和协作，以支持业务功能的实现和数据传输的可靠性，进而确保通信系统的稳定性和性能，并提高用户体验。

在本实施例提供的一个技术方案中，将基站内部的主时钟源作为融合控制系统的时钟同步源，并构建对应的有线同步主时钟报文以及空口同步主时钟报文，然后分别发送至有线连接设备和无线连接设备。这样，能够保证下一级的设备所采用的参考时钟源相同，进而使得有线连接设备和无线连接设备的时钟同步结果保持一致，如此便可有效解决两者之间的时间偏差问题，保证整个融合控制系统的时钟同步结果的可靠性。

本申请实施例提供了一种时钟同步方法，应用于融合控制系统中的控制器，参照图12，图12为本申请一种时钟同步方法第二实施例的流程示意图。

本实施例中，所述时钟同步方法包括：

步骤S21：接收基站发送的有线同步主时钟报文；

步骤S22：根据所述有线同步主时钟报文，执行同步时钟恢复动作。

可选地，融合控制系统中的控制器的第二侧通过有线连接的方式与基站连接，因此，控制器会通过网口接收基站发送的有线同步主时钟报文。

一方面，根据有线同步主时钟报文确定基站的时间信息，另一方面，获取控制器本地的时间信息，将两个时间信息进行比较，并根据比较结果对执行器进行同步时钟恢复动作，具体原理同第一实施例中从基站的同步时钟恢复动作，在此不再赘述。

另外，参照图13，步骤S22之后，包括：

步骤S23：接收所述基站发送的定时信息，并在所述定时信息对应的规定时间内办理业务。

可以理解的是，基站和控制器完成时钟同步之后，本方案还提出一种基站和控制器之间的时序控制方法，以支持两者之间的业务功能实现。

可选地，控制器接收到基站发送的定时信息时，控制器会根据定时信息，在特定的时间段内办理业务，如数据收集、处理、下发等。

示例性地，控制器收到基站发送的定时信息后，控制器会在预定的时间点上进行协作，如每隔10ms的时间点安排应用层数据的下发，以支持执行器反馈数据的传输和播放，确保数据传输的可靠性和实时性。

至于融合控制系统中的执行器，由于执行器通过有线连接的方式与执行器或基站连接，因此，执行器会通过网口接收基站或控制器发送的有线同步主时钟报文。然后根据该有线同步主时钟报文，执行同步时钟恢复动作，具体原理同执行器，在此不做赘述。

在本实施例提供的一个技术方案中，有线连接设备在接收到基站发送的有线同步主时钟报文后，会根据该有线同步主时钟报文执行同步时钟恢复动作。也就是说，有线连接设备将基站内部的主时钟源作为基准进行同步，无线连接设备亦是如此，即有线连接设备和无线连接设备的参考时钟源相同，这样，两者的时钟同步结果也会保持一致，如此便可有效解决两者之间的时间偏差问题，保证整个融合控制系统的时钟同步结果的可靠性。

本申请实施例提供了一种时钟同步方法，应用于融合控制系统中的无线连接设备，参照图14，图14为本申请一种时钟同步方法第三实施例的流程示意图。

本实施例中，所述时钟同步方法包括：

步骤S31：接收基站发送的空口同步主时钟报文；

步骤S32：获取所述空口同步主时钟报文所关联的主时间戳工作时钟，以及本地所使用的从时间戳工作时钟；

步骤S33：根据所述主时间戳工作时钟和所述主时间戳工作时钟，执行同步时钟恢复动作。

可选地，如图9所示，将整个基站当作物理层，空口同步主时钟报文通过确定性增强无线系统空口传输至无线连接设备。相应地，无线连接设备接收基站发送的承载有空口同步主时钟报文的无线信号，经信号转换、数字解调等步骤得到数字数据流。

随后，数字数据流会经过物理层处理，进行信道解耦、信道估计、均衡等处理，以还原原始的数据信息。经物理层处理后的数据会被送入数据链路层进行进一步的处理，包括解析报文头部信息、提取有效数据等操作。

经过上述处理，可以获取到空口同步主时钟报文所关联的主时间戳工作时钟，另外，获取无线连接设备本地所使用的从时间戳工作时钟。

至此，便可以根据主时间戳工作时钟和主时间戳工作时钟，确定基站和无线连接设备之间的时间偏差，进而根据该时间偏差执行同步时钟恢复动作。

示例性地，设定确定性时间戳位置，包括但不限于物理层、数据链路层或其他位置，然后确定在该确定性时间戳位置上，主时间戳工作时钟打上的主时间戳标签，以及从时间戳工作时钟打上的从时间戳标签，其中，主时间戳标签表征报文的发送时刻，从时间戳标签表征报文的接收时刻。然后，根据主时间戳标签和从时间戳标签，即发送时刻和接收时刻，计算出基站和无线连接设备之间的时间偏差，然后根据该时间偏差，无线连接终端可以校准自身的时间，使其与主基站的时间保持同步。

在此之后，还可以运行PTP协议栈(Precision Time Protocol，精确时间协议)，恢复出秒脉冲和时间信息，以便对无线连接设备的下一级设备进行时钟同步。

另外，参照图15，步骤S33之前，还包括：

步骤S34：向所述基站发送延迟报文，并确定所述延迟报文的发送时刻；

步骤S35：接收所述基站发送的接收到所述延迟报文的接收时刻；

步骤S33包括：

步骤S36：根据所述主时间戳工作时钟和所述主时间戳工作时钟，以及所述延迟报文的发送时刻和接收时刻，执行同步时钟恢复动作。

可以理解的是，基站作为主时钟源，在与无线连接设备的同步过程中，会通过空口透传处理器、交换芯片、网口PHY芯片等的时间戳信息，实现无线连接设备的时间戳信息同步于基站的时间戳。此外，参照图16，还可以通过空口资源预留保障空口传输的确定性。

可选地，接收基站发送的主时钟报文，可以将其理解为Sync报文(Synchronization message，同步消息)，确定基站发送Sync报文的时刻t1以及无线连接设备接收Sync报文的时刻t2，具体可根据主时间戳标签和从时间戳标签确定。

可选地，无线连接设备会向基站发送延迟报文(Delay Request message，延迟请求消息)，以下简称Delay_Req报文。一方面，无线连接设备会确定Delay_Req报文的发送时间t3，另一方面，基站接收Delay_Req报文后，会将接收时刻t4发送至无线连接设备。

通过以上报文传递过程，无线连接设备获取t1、t2、t3、t4共四个时刻，并利用这四个时刻计算出基站和无线连接设备之间的路径延迟和时间偏差，公式如下：

基站和无线连接设备之间的往返总链路延时＝[(t2－t1)+(t4－t3)]

基站和无线连接设备之间的单向链路延时＝[(t2－t1)+(t4－t3)]/2

无线连接设备相对于基站的时钟偏Offset＝(t2－t1)－[(t2－t1)+(t4－t3)]/2＝[(t2－t1)－(t4－t3)]/2

进一步地，无线连接设备按照上述计算得到的时间偏差调整本地时间，就可以实现与基站之间的时钟同步。

本方案在空口同步主时钟报文的基础上，获取延迟报文的发送时刻和接收时刻，并将其计算入时间偏差，在一定程度上弥补了由多种因素造成的传输时间的不确定性，进而更精确地校准本地时钟，保证无线连接设备的时钟与基站保持同步，提升准确性和可靠性。

在本实施例提供的一个技术方案中，无线连接设备在接收到基站发送的空口同步主时钟报文后，会将其关联的主时间戳工作时钟与本地所使用的从时间戳工作时钟进行比较，进而执行同步时钟恢复动作。也就是说，无线连接设备将基站内部的主时钟源为基准进行同步，有线连接设备亦是如此，即无线连接设备和有线连接设备的参考时钟源相同，这样，两者的时钟同步结果也会保持一致，如此便可有效解决两者之间的时间偏差问题，保证整个融合控制系统的时钟同步结果的可靠性。

示例性地，如图17所示的有线无线融合控制系统，包括若干基站、控制器、执行器、无线终端，如图18，选取其中一个基站作为主基站，设定为整个系统的时钟同步源，然后同步链路节点上的控制器、执行器、无线终端等设备。

步骤一：设置基站0为主基站；

步骤二：完成基站0与基站1的同步；

步骤三：完成基站0与控制器0之间的同步；

步骤四：完成基站1与控制器1之间的同步；

步骤五：完成控制器0与其所直连的执行器之间的同步；

步骤六：完成控制器1与其所直连的执行器之间的同步；

步骤七：完成基站0与其所直连的终端之间的同步；

步骤八：完成基站1与其所直连的终端之间的同步；

另外，工业无线的基站与有线控制器、执行器时钟同步后，设计如下时序控制对齐作为举例，实现工业无线与有线系统的同步时序，如图19所示。

基站的帧结构为1ms周期，共8个slot，slot0～slot3为D slot，时序长度为0.5ms，对应图中的D，slot4～slot7为U slot，时序长度为0.5ms，对应图中的U。

无线发送需要提前两个slot，即控制器的应用层数据需要提前250us送到基站。

无线接收处理需要延后两个slot，即无线终端解出来数据需要延后250us送给驱动器。

整个无线处理需要1ms，包括发送占两个slot，接收占两个slot，空口传输占4个slot。

控制器的中断比基站的中断提前250us，其接收数据、处理以及下发应用层数据包的时间为1ms。

驱动器接收数据、处理及发送反馈数据包的时间也是1ms，其所反馈的是上个控制周期的电流环、位置环等数据。

图19中：

△t1

△t1

△t1

△t1

△t1

△t1

△t1

△t1

△t1

△t1

参照图20，图20为本申请实施例方案涉及的硬件运行环境的设备结构示意图。

如图20所示，该设备可以包括：处理器1001，例如中央处理器(CentralProcessing Unit，CPU)，通信总线1002、用户接口1003，网络接口1004，存储器1005。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard)，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如无线保真(WIreless-FIdelity，WI-FI)接口)。存储器1005可以是高速的随机存取存储器(RandomAccess Memory，RAM)存储器，也可以是稳定的非易失性存储器(Non-Volatile Memory，NVM)，例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。

本领域技术人员可以理解，图20中示出的结构并不构成对设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

如图20所示，作为一种存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、数据存储模块、网络通信模块、用户接口模块以及时钟同步程序。

在图20所示的设备中，网络接口1004主要用于与其他设备进行数据通信；用户接口1003主要用于与用户进行数据交互；本申请设备中的处理器1001、存储器1005可以设置在设备中，所述设备通过处理器1001调用存储器1005中存储的时钟同步程序，并执行本申请实施例提供的时钟同步方法。

本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时实现上述时钟同步方法任一实施例中的步骤。

由于计算机可读存储介质部分的实施例与方法部分的实施例相互对应，因此计算机可读存储介质部分的实施例请参见方法部分的实施例的描述，在此暂不赘述。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术作出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述的方法。

以上仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。