本發(fā)明涉及一種用于在通信網(wǎng)絡(luò)中傳輸時(shí)間同步消息的方法、通信網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)部件，在通信網(wǎng)絡(luò)中，時(shí)間同步消息經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)在主時(shí)鐘和與主時(shí)鐘的時(shí)鐘時(shí)間待同步的從時(shí)鐘之間傳輸；通信網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)部件具有至少兩個(gè)端口，在一個(gè)端口處接收并且經(jīng)由另一個(gè)端口發(fā)送時(shí)間同步消息；網(wǎng)絡(luò)部件借助內(nèi)部時(shí)鐘確定在時(shí)間同步消息的接收和發(fā)送之間相應(yīng)的時(shí)間同步消息在網(wǎng)絡(luò)部件內(nèi)的停留時(shí)間，并且將說(shuō)明停留時(shí)間的停留時(shí)間信息傳輸?shù)綇臅r(shí)鐘；并且從時(shí)鐘在使用接收到的相應(yīng)的時(shí)間同步消息和相應(yīng)地相關(guān)的停留時(shí)間信息的條件下執(zhí)行與主時(shí)鐘的同步。

本發(fā)明還涉及一種相應(yīng)構(gòu)造的網(wǎng)絡(luò)部件和一種相應(yīng)構(gòu)造的通信網(wǎng)絡(luò)。

背景技術(shù)：

在通信網(wǎng)絡(luò)中通常要求與通信網(wǎng)絡(luò)連接的設(shè)備在時(shí)間上彼此同步。為此，各個(gè)設(shè)備通常包含自己的時(shí)鐘，其借助特殊方法彼此同步。對(duì)于具有經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)彼此連接的在空間上分布的自動(dòng)化設(shè)備的技術(shù)設(shè)備和過(guò)程，在自動(dòng)化裝置和控制裝置中的精確的時(shí)間同步是特別重要的。

以時(shí)間同步為前提條件的要求在此例如在于，可以利用多個(gè)自動(dòng)化設(shè)備時(shí)間同步地采集測(cè)量值或可以將來(lái)自多個(gè)自動(dòng)化設(shè)備的測(cè)量值基于時(shí)間戳互相比較。此外，通常必須時(shí)間精確地彼此同步地執(zhí)行監(jiān)視任務(wù)、控制任務(wù)和調(diào)節(jié)任務(wù)。在這樣的自動(dòng)化裝置和控制裝置中不同的自動(dòng)化設(shè)備的時(shí)鐘通常必須在微秒范圍內(nèi)彼此同步。自動(dòng)化裝置的示例是用于控制和監(jiān)視以及用于保護(hù)供電網(wǎng)和開(kāi)關(guān)站(“Substation Automation System”，變電站自動(dòng)化系統(tǒng))的能量自動(dòng)化裝置。

用于同步分布式設(shè)備的時(shí)鐘的可能性在于，在每個(gè)設(shè)備中接收借助無(wú)線電發(fā)送器分配的定時(shí)(Zeittakt)并且將相應(yīng)的設(shè)備內(nèi)部的時(shí)鐘與該定時(shí)相匹配。為此例如可以使用由基于衛(wèi)星的GPS系統(tǒng)(GPS-Global Positioning System，全球定位系統(tǒng))發(fā)出的時(shí)間信號(hào)。該解決方案由于在所有待同步的設(shè)備中為此所需的接收器而是相對(duì)昂貴的；此外不能在任何地點(diǎn)都確保GPS時(shí)間信號(hào)的充分接收。

另外的可能性在于，將通信網(wǎng)絡(luò)本身用于進(jìn)行時(shí)間同步。在該情況下，在通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部傳輸時(shí)間同步消息并且用于進(jìn)行時(shí)間同步。例如，在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEEE 1588-2008中規(guī)定了借助時(shí)間同步消息執(zhí)行時(shí)間同步的方法并且稱為“Precision Time Protocol(精密時(shí)間協(xié)議)”(PTP)。

按照PTP標(biāo)準(zhǔn)，在通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)借助所謂的“最佳主時(shí)鐘(Best Master Clock)”算法來(lái)選擇連接的設(shè)備作為所謂的“領(lǐng)導(dǎo)時(shí)鐘(Grandmaster-Uhr)”，以其時(shí)鐘來(lái)同步所有其它設(shè)備(從時(shí)鐘，也稱為“普通時(shí)鐘(Ordinary Clocks)”)。為此，領(lǐng)導(dǎo)裝置(Grandmaster)在自身時(shí)鐘的發(fā)送時(shí)間點(diǎn)t₁向從屬裝置發(fā)送時(shí)間同步消息。該時(shí)間點(diǎn)t₁或者被直接錄入時(shí)間同步消息中或者在后續(xù)消息中被傳輸給從屬裝置。相應(yīng)的從屬裝置接收時(shí)間同步消息，并且在領(lǐng)導(dǎo)裝置中的時(shí)間同步消息的發(fā)送時(shí)間點(diǎn)t₁與按照從屬裝置的時(shí)鐘的相關(guān)的接收時(shí)間點(diǎn)t₂之間的已知的時(shí)間延遲(Offset，偏移)的情況下，為了進(jìn)行時(shí)間同步而執(zhí)行其時(shí)鐘時(shí)間的相應(yīng)調(diào)整。

發(fā)送時(shí)間點(diǎn)t₁與接收時(shí)間點(diǎn)t₂之間的偏移通過(guò)領(lǐng)導(dǎo)裝置與從屬裝置之間的傳輸時(shí)間給出，并且以有規(guī)律的間隔按照以下描述的方法來(lái)確定。為此，領(lǐng)導(dǎo)裝置在自身時(shí)鐘的發(fā)送時(shí)間點(diǎn)t₁向各個(gè)從屬裝置發(fā)送時(shí)間同步消息。從屬裝置相應(yīng)于其自身時(shí)鐘存儲(chǔ)其輸入時(shí)間點(diǎn)t₂。接著，從屬裝置向領(lǐng)導(dǎo)裝置發(fā)送另外的時(shí)間同步消息(Delay_Request，延遲請(qǐng)求)并且存儲(chǔ)其發(fā)送時(shí)間點(diǎn)t₃。領(lǐng)導(dǎo)裝置自從屬裝置接收時(shí)間同步消息并且存儲(chǔ)其接收時(shí)間點(diǎn)t₄。然后，將該時(shí)間點(diǎn)t₄與響應(yīng)(Delay_Response，延遲響應(yīng))一起傳輸?shù)綇膶傺b置，其中現(xiàn)在存在時(shí)間點(diǎn)t₁至t₄。由此，從屬裝置可以使用以下等式來(lái)計(jì)算其時(shí)鐘與領(lǐng)導(dǎo)時(shí)鐘之間的差異OS(Offset，偏移)：

并且用于跟蹤其自身時(shí)鐘。應(yīng)用該等式的前提條件是，從領(lǐng)導(dǎo)裝置至從屬裝置發(fā)送消息需要與在相反方向上由從屬裝置至領(lǐng)導(dǎo)裝置發(fā)送消息相同的時(shí)間。

為了也能夠在更復(fù)雜的通信網(wǎng)絡(luò)中執(zhí)行時(shí)間同步，按照IEEE 1588，除了領(lǐng)導(dǎo)時(shí)鐘和從時(shí)鐘之外，還定義了所謂的邊界時(shí)鐘(“Boundary Clocks”)，其可以與領(lǐng)導(dǎo)裝置相互作用成為從屬裝置角色，也可以與另外的從時(shí)鐘相互作用成為主裝置(Master)角色。原則上，主時(shí)鐘與所連接的從屬裝置執(zhí)行與上面對(duì)于領(lǐng)導(dǎo)裝置-從屬裝置關(guān)系所描述的相同的步驟，主時(shí)鐘本身僅需作為從屬裝置與領(lǐng)導(dǎo)時(shí)鐘同步。下面，只要沒(méi)有另外提出，領(lǐng)導(dǎo)時(shí)鐘以及領(lǐng)導(dǎo)時(shí)鐘下級(jí)的主時(shí)鐘被統(tǒng)稱為主時(shí)鐘。

除了邊界時(shí)間之外，自從2008年的IEEE 1588標(biāo)準(zhǔn)的版本2以來(lái)，還存在對(duì)于所謂的透明時(shí)鐘(“Transparent Clocks”)的定義，其僅在主時(shí)鐘和從時(shí)鐘之間傳輸時(shí)間同步消息，而不會(huì)獨(dú)立地承擔(dān)一方面從時(shí)鐘和另一方面主時(shí)鐘的角色。這樣的透明時(shí)鐘例如可以是交換機(jī)或路由器形式的網(wǎng)絡(luò)部件。但是因?yàn)闀r(shí)間同步消息在其傳輸之前停留在這樣的網(wǎng)絡(luò)部件內(nèi)的持續(xù)時(shí)間取決于不同的因素并且通常不是恒定的，所以這樣的網(wǎng)絡(luò)部件必須利用自身的內(nèi)部時(shí)鐘確定停留時(shí)間，并且作為停留時(shí)間信息傳輸?shù)綇臅r(shí)鐘，由此其可以對(duì)于與主時(shí)鐘的同步共同地考慮來(lái)自于從屬裝置的停留時(shí)間信息與已知的偏移。

例如，由EP 2680466A1已知開(kāi)頭提到的類型的方法，其中使用表示透明時(shí)鐘的網(wǎng)絡(luò)部件。該已知方法在此的目的在于，對(duì)于停留時(shí)間信息的傳輸使用時(shí)間同步消息的特定片段，例如前同步碼。EP 2680466A1在此還描述了，利用網(wǎng)絡(luò)部件的內(nèi)部時(shí)鐘來(lái)測(cè)量各個(gè)時(shí)間同步消息的接收時(shí)間點(diǎn)和發(fā)送時(shí)間點(diǎn)。

然而，為了能夠確定在網(wǎng)絡(luò)部件內(nèi)的停留時(shí)間，通常使用高精確性的時(shí)鐘，因?yàn)樘貏e是在多個(gè)作為級(jí)聯(lián)先后布置的、表示透明時(shí)鐘的網(wǎng)絡(luò)部件的情況下，所連接的從屬裝置的時(shí)間同步的精確性強(qiáng)烈取決于所確定的停留時(shí)間的精確性。該高精確性的時(shí)鐘本身必須在時(shí)間上被同步，以避免領(lǐng)導(dǎo)時(shí)鐘也即主時(shí)鐘與網(wǎng)絡(luò)部件的內(nèi)部時(shí)鐘之間的漂移。由于要求高，要在這樣的網(wǎng)絡(luò)部件中使用的內(nèi)部時(shí)鐘通常相對(duì)昂貴。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于本文開(kāi)始部分所述類型的方法，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，在網(wǎng)絡(luò)部件中，即使在使用具有相對(duì)低的精確性的內(nèi)部時(shí)鐘的情況下，也能夠盡可能精確地確定停留時(shí)間信息。

上述技術(shù)問(wèn)題通過(guò)開(kāi)頭提到的類型的方法來(lái)解決，其中，網(wǎng)絡(luò)部件在其預(yù)計(jì)接收時(shí)間同步消息的時(shí)間段內(nèi)，停止不是時(shí)間同步消息的其它消息的發(fā)送。

本發(fā)明基于如下認(rèn)識(shí)，即，基于同樣經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)钠渌⒌膶⒁M(jìn)行的發(fā)送，形成網(wǎng)絡(luò)部件內(nèi)的時(shí)間同步消息的停留時(shí)間的主要的(變化最大的)部分。經(jīng)由與時(shí)間同步消息相同的通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)钠渌?，尤其例如可以包含測(cè)量值、控制命令、狀態(tài)消息、繪制的測(cè)量值曲線、軟件更新等。

由此，在無(wú)負(fù)載狀態(tài)下(不傳輸其它消息)，自動(dòng)化裝置中的好的以太網(wǎng)交換機(jī)例如可以將時(shí)間同步消息的停留時(shí)間限制到大約5μs。相反，在這樣的交換機(jī)的有負(fù)載狀態(tài)下(同時(shí)還傳輸其它消息)，停留時(shí)間很容易上升到直至125μs。如果使用具有50ppm的不準(zhǔn)確性的內(nèi)部時(shí)鐘，則在無(wú)負(fù)載的情況下，在測(cè)量停留時(shí)間時(shí)得出0.25ns的不準(zhǔn)確性。相反，在有負(fù)載的情況下，停留時(shí)間的測(cè)量的不準(zhǔn)確性上升到6.25ns。在多個(gè)先后連接的網(wǎng)絡(luò)部件的情況下(例如在環(huán)形的通信網(wǎng)絡(luò)中)，該不準(zhǔn)確性快速相加，直至在時(shí)間同步中不可接受的誤差。在自動(dòng)化裝置的通常的通信網(wǎng)絡(luò)中，在主機(jī)和從屬裝置之間先后連接的網(wǎng)絡(luò)部件的數(shù)量可以簡(jiǎn)單地取大約50的值。

本發(fā)明在這一點(diǎn)上著手。也就是，不是通過(guò)使用昂貴的部件來(lái)提高網(wǎng)絡(luò)部件的內(nèi)部時(shí)鐘的精確性(這例如以使用具有0.5-lppm的精確性的網(wǎng)絡(luò)部件的內(nèi)部時(shí)鐘為前提條件)，而是按照本發(fā)明，保證時(shí)間同步消息在網(wǎng)絡(luò)部件內(nèi)的停留時(shí)間盡可能小。因?yàn)樗_定的停留時(shí)間的不準(zhǔn)確性原則上作為網(wǎng)絡(luò)部件的內(nèi)部時(shí)鐘的不準(zhǔn)確性與停留時(shí)間本身的乘積給出，所以也可以通過(guò)這種方式(并且在不使用昂貴的部件的條件下)實(shí)現(xiàn)在確定停留時(shí)間時(shí)的不準(zhǔn)確性的降低。由此例如可以使用具有50ppm或更差的精確性的更便宜的內(nèi)部時(shí)鐘。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，通過(guò)按照本發(fā)明的方法，網(wǎng)絡(luò)部件主動(dòng)(proaktiv)準(zhǔn)備時(shí)間同步消息的發(fā)送。因?yàn)闉榇藘H需暫時(shí)停止其它消息的發(fā)送，所以也不需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)部件的控制軟件實(shí)施麻煩的措施。此外，對(duì)待由網(wǎng)絡(luò)部件傳輸?shù)钠渌⒌难舆t效果可以在足夠小地選擇的時(shí)間范圍的情況下和基于時(shí)間同步消息本身的短小而保持為極小。

根據(jù)按照本發(fā)明的方法的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式設(shè)置為，當(dāng)已經(jīng)接收并發(fā)送了在時(shí)間段中預(yù)計(jì)的時(shí)間同步消息時(shí)，繼續(xù)發(fā)送其它消息。

通過(guò)這種方式，其它消息的發(fā)送的中斷可以保持為盡可能短。也就是，不一定強(qiáng)制等候預(yù)計(jì)時(shí)間同步消息的時(shí)間段結(jié)束。也就是，只要已經(jīng)發(fā)送了預(yù)計(jì)的時(shí)間同步消息，即使發(fā)送的時(shí)間點(diǎn)處于有關(guān)的時(shí)間范圍結(jié)束之前，也立即恢復(fù)其它消息的發(fā)送。

按照本發(fā)明的方法的另外的優(yōu)選的實(shí)施方式在于，為了停止其它消息的發(fā)送，網(wǎng)絡(luò)部件中斷消息等候隊(duì)列的執(zhí)行，在該消息等候隊(duì)列中，其它消息在其發(fā)送之前被臨時(shí)中間存儲(chǔ)。

由此，時(shí)間同步消息在其發(fā)送之前被直接移入其中的發(fā)送存儲(chǔ)器主動(dòng)對(duì)于時(shí)間同步消息保持空閑，因?yàn)橹链藭簳r(shí)不再移動(dòng)待發(fā)送消息的等候隊(duì)列(Queue)中的其它消息。

此外按照本發(fā)明的方法的另外的優(yōu)選的實(shí)施方式在于，通過(guò)以有規(guī)律的間隔從主時(shí)鐘和/或從時(shí)鐘發(fā)送時(shí)間同步消息，來(lái)預(yù)先給定預(yù)計(jì)接收時(shí)間同步消息的時(shí)間段。

也就是，通常以恒定的時(shí)間間隔有規(guī)律地從主機(jī)發(fā)送時(shí)間同步消息。時(shí)間同步消息例如可以每秒發(fā)送一次。因此，網(wǎng)絡(luò)部件可以在獲知發(fā)送定時(shí)(Versendetakt)的情況下，從最后接收的時(shí)間同步消息中導(dǎo)出接收下一個(gè)時(shí)間同步消息的預(yù)計(jì)的時(shí)間點(diǎn)。即使發(fā)送定時(shí)不是事先已知的，除了接收下一個(gè)時(shí)間同步消息的預(yù)計(jì)的時(shí)間點(diǎn)之外，網(wǎng)絡(luò)部件也還可以從兩個(gè)或多個(gè)已經(jīng)接收的時(shí)間同步消息的時(shí)間點(diǎn)中導(dǎo)出發(fā)送定時(shí)。也可以按照相應(yīng)的方式以有規(guī)律的間隔發(fā)送由從時(shí)鐘向主時(shí)鐘發(fā)送的時(shí)間同步消息。在該情況下，時(shí)間段的開(kāi)始例如可以被設(shè)置為在從屬裝置中已知的、主機(jī)的時(shí)間同步消息的發(fā)送時(shí)間點(diǎn)。

然而，作為后面提到的實(shí)施方式的替換方案還可以設(shè)置為，主時(shí)鐘和/或從時(shí)鐘在發(fā)送時(shí)間同步消息之前發(fā)送預(yù)告消息，其預(yù)告時(shí)間同步消息的隨后發(fā)送，并且網(wǎng)絡(luò)部件引入預(yù)告消息，以確定其預(yù)計(jì)接收時(shí)間同步消息的時(shí)間段。

由此，特別是可以在不規(guī)律地發(fā)送時(shí)間同步消息的情況下，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)部件確定預(yù)計(jì)接收時(shí)間同步消息的時(shí)間段?；蛘咴诖丝梢约s定，在預(yù)告消息之后的固定的時(shí)間間隔結(jié)束之后發(fā)送時(shí)間同步消息，從而網(wǎng)絡(luò)部件可以直接從預(yù)告消息的接收時(shí)間點(diǎn)導(dǎo)出時(shí)間段。替換地，預(yù)告消息可以包含處于預(yù)告消息和時(shí)間同步消息之間的時(shí)間間隔或者時(shí)間同步消息的規(guī)劃的發(fā)送時(shí)間點(diǎn)。

按照本發(fā)明的方法的另外的優(yōu)選的實(shí)施方式在于，網(wǎng)絡(luò)部件將停留時(shí)間信息直接錄入相關(guān)的時(shí)間同步消息，并且發(fā)送這樣修改后的時(shí)間同步消息而不發(fā)送原始接收的時(shí)間同步消息。

這尤其可以在快速的基于硬件的停留時(shí)間信息的確定中進(jìn)行。

作為對(duì)此的替換還可以設(shè)置為，網(wǎng)絡(luò)部件將停留時(shí)間信息錄入后續(xù)消息中，并且在相關(guān)的時(shí)間同步消息之后發(fā)送后續(xù)消息。

該方案特別是在較慢的基于軟件的停留時(shí)間信息的確定中使用。

上面提到的技術(shù)問(wèn)題還通過(guò)用于在通信網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)部件來(lái)解決，該通信網(wǎng)絡(luò)用于在主時(shí)鐘和與主時(shí)鐘的時(shí)鐘時(shí)間待同步的從時(shí)鐘之間傳輸時(shí)間同步消息，其中，網(wǎng)絡(luò)部件具有至少兩個(gè)端口并且構(gòu)造為，在一個(gè)端口處接收并且經(jīng)由另一個(gè)端口發(fā)送時(shí)間同步消息，并且其中，網(wǎng)絡(luò)部件構(gòu)造為，借助內(nèi)部時(shí)鐘確定在時(shí)間同步消息的接收和發(fā)送之間相應(yīng)的時(shí)間同步消息在網(wǎng)絡(luò)部件內(nèi)的停留時(shí)間，并且將說(shuō)明停留時(shí)間的停留時(shí)間信息傳輸?shù)綇臅r(shí)鐘。

按照本發(fā)明設(shè)置為，網(wǎng)絡(luò)部件構(gòu)造為，在其預(yù)計(jì)接收時(shí)間同步消息的時(shí)間段內(nèi)，停止不是時(shí)間同步消息的其它消息的發(fā)送。

此外，上面提到的技術(shù)問(wèn)題還通過(guò)用于在主時(shí)鐘和與主時(shí)鐘的時(shí)鐘時(shí)間待同步的從時(shí)鐘之間傳輸時(shí)間同步信息的通信網(wǎng)絡(luò)來(lái)解決，其中，通信網(wǎng)絡(luò)具有網(wǎng)絡(luò)部件，該網(wǎng)絡(luò)部件具有至少兩個(gè)端口并且構(gòu)造為，在一個(gè)端口處接收并且經(jīng)由另一個(gè)端口發(fā)送時(shí)間同步消息，其中，網(wǎng)絡(luò)部件還構(gòu)造為，借助內(nèi)部時(shí)鐘確定在時(shí)間同步消息的接收和發(fā)送之間相應(yīng)的時(shí)間同步消息在網(wǎng)絡(luò)部件內(nèi)的停留時(shí)間，并且將說(shuō)明停留時(shí)間的停留時(shí)間信息傳輸?shù)綇臅r(shí)鐘，并且其中，從時(shí)鐘構(gòu)造為，在使用接收到的相應(yīng)的時(shí)間同步消息和相應(yīng)地相關(guān)的停留時(shí)間信息的條件下執(zhí)行與主時(shí)鐘的同步。

按照本發(fā)明設(shè)置為，網(wǎng)絡(luò)部件構(gòu)造為，在其預(yù)計(jì)接收時(shí)間同步消息的時(shí)間段內(nèi)，停止不是時(shí)間同步消息的其它消息的發(fā)送。

對(duì)于按照本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)部件和按照本發(fā)明的通信網(wǎng)絡(luò)，所有前面和后面關(guān)于按照本發(fā)明的方法進(jìn)行的描述都適用，并且反之以相應(yīng)的方式，特別地按照本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)部件和按照本發(fā)明的通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造為用于以任意實(shí)施方式或任意實(shí)施方式的組合執(zhí)行按照本發(fā)明的方法。關(guān)于按照本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)部件和按照本發(fā)明的通信網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)也參見(jiàn)對(duì)于按照本發(fā)明的方法所描述的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

下面根據(jù)實(shí)施例詳細(xì)解釋本發(fā)明。實(shí)施例的具體構(gòu)造對(duì)于按照本發(fā)明的方法、按照本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)部件和按照本發(fā)明的通信網(wǎng)絡(luò)的一般構(gòu)造不應(yīng)當(dāng)限制地理解；相反，實(shí)施例的各個(gè)構(gòu)造特征可以以任意方式自由地彼此組合以及與上面描述的特征組合。

附圖中：

圖1示出了具有主時(shí)鐘和多個(gè)與主時(shí)鐘待同步的從時(shí)鐘的通信網(wǎng)絡(luò)的第一實(shí)施例；

圖2示出了具有主時(shí)鐘和多個(gè)與主時(shí)鐘待同步的從時(shí)鐘的通信網(wǎng)絡(luò)的第二實(shí)施例；以及

圖3示出了用于解釋時(shí)間同步消息經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)部件的傳輸?shù)氖疽庑粤鞒虉D。

具體實(shí)施方式

圖1以示意性視圖示出了通信網(wǎng)絡(luò)10，在其上連接有主時(shí)鐘11和多個(gè)從時(shí)鐘12a-e形式的具有網(wǎng)絡(luò)功能的設(shè)備。這些設(shè)備尤其可以是例如用于進(jìn)行供電網(wǎng)的自動(dòng)化的自動(dòng)化裝置的自動(dòng)化設(shè)備。在此例如可以是電能自動(dòng)化裝置的保護(hù)設(shè)備、測(cè)量設(shè)備、相量測(cè)量設(shè)備、功率計(jì)、電能質(zhì)量設(shè)備、主控和控制設(shè)備、開(kāi)關(guān)控制器等。一般地，這樣的自動(dòng)化設(shè)備也可以被稱為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或稱為IED(“intelligent electronic device”，智能電子設(shè)備)。但是在此因?yàn)闀r(shí)間同步功能很重要，所以從這個(gè)角度下面將這些設(shè)備稱為主時(shí)鐘或從時(shí)鐘。如前面已經(jīng)提到的那樣，概念主時(shí)鐘還包括所選擇的、通信網(wǎng)絡(luò)中的所有設(shè)備最終同步到其的領(lǐng)導(dǎo)時(shí)鐘。

此外，通信網(wǎng)絡(luò)10包括網(wǎng)絡(luò)部件13，其例如可以是具有多個(gè)端口14的交換機(jī)、橋接器或路由器。網(wǎng)絡(luò)部件13在標(biāo)準(zhǔn)IEEE 1588-2008的意義上表示“透明時(shí)鐘(Transparent Clock)”。

與按照?qǐng)D1的簡(jiǎn)化示圖不同，通信網(wǎng)絡(luò)還可以包括表示這樣的透明時(shí)鐘的多個(gè)先后連接的網(wǎng)絡(luò)部件。

在通信網(wǎng)絡(luò)10中交換消息，消息例如可以包含測(cè)量值、控制命令、狀態(tài)消息、繪制的測(cè)量值曲線或軟件更新。將這些消息統(tǒng)稱為“其它消息(andere Nachrichten)”。此外，為了進(jìn)行從時(shí)鐘12a-e關(guān)于主時(shí)鐘11的同步，在通信網(wǎng)絡(luò)10中附加地還交換時(shí)間同步消息。這稍后要更詳細(xì)地描述。

圖2示出了通信網(wǎng)絡(luò)20的另外的實(shí)施例，其中，通信網(wǎng)絡(luò)20與圖1的通信網(wǎng)絡(luò)10相比具有環(huán)形的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。圖2以示意性視圖示出了通信網(wǎng)絡(luò)20，在其上連接有主時(shí)鐘21和多個(gè)從時(shí)鐘22a-e形式的具有網(wǎng)絡(luò)功能的設(shè)備。

主時(shí)鐘21和從時(shí)鐘22a-e包括集成的網(wǎng)絡(luò)部件23，其例如可以是集成的三端口交換機(jī)。網(wǎng)絡(luò)部件23在標(biāo)準(zhǔn)IEEE 1588-2008的意義上也表示“透明時(shí)鐘”，因?yàn)閺臅r(shí)鐘22b與主時(shí)鐘21的同步例如經(jīng)由作為透明時(shí)鐘的從時(shí)鐘22a的網(wǎng)絡(luò)部件23進(jìn)行。

為了關(guān)于主時(shí)鐘21同步從時(shí)鐘22a-e，在通信網(wǎng)絡(luò)20中交換時(shí)間同步消息。此外還交換其它消息。

下面根據(jù)圖1和圖3示例性地描述根據(jù)在通信網(wǎng)絡(luò)10中傳輸?shù)臅r(shí)間同步消息進(jìn)行時(shí)間同步的方法。下面描述的方法還可以以相應(yīng)的方式轉(zhuǎn)用到通信網(wǎng)絡(luò)20或轉(zhuǎn)用到其中執(zhí)行時(shí)間同步的其它通信網(wǎng)絡(luò)。為此在圖3中附加地給出了流程圖，其中沿著時(shí)間線繪制了時(shí)間同步消息的傳輸。在此，時(shí)間線31表示主時(shí)鐘11側(cè)的事件；時(shí)間線32表示從時(shí)鐘12a-e側(cè)的事件(對(duì)于下面的描述，為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，示例性地選擇從時(shí)鐘12a)；并且時(shí)間線33a和33b表示網(wǎng)絡(luò)部件13的第一和第二端口處的事件。

在時(shí)間點(diǎn)t＝t₁，主時(shí)鐘11作為廣播消息向從時(shí)鐘12a-e、其中也向從時(shí)鐘12a發(fā)送時(shí)間同步消息“Sync”。作為信息向時(shí)間同步消息“Sync”添加發(fā)送時(shí)間點(diǎn)t₁。作為直接添加發(fā)送時(shí)間點(diǎn)的替換，也可以借助隨后的后續(xù)消息(通過(guò)虛線箭頭34a表示)傳輸該發(fā)送時(shí)間點(diǎn)。

時(shí)間同步消息“Sync”在時(shí)間點(diǎn)t＝t₁'在網(wǎng)絡(luò)部件13的第一端口處被接收，在內(nèi)部進(jìn)行處理，并且在時(shí)間點(diǎn)t＝t₁”在網(wǎng)絡(luò)部件13的第二端口處向從時(shí)鐘12a的方向發(fā)送。網(wǎng)絡(luò)部件13在此采集停留時(shí)間t₁”-t₁'并且將其作為停留時(shí)間信息直接錄入傳輸?shù)臅r(shí)間同步消息“Sync”中。替換地，停留時(shí)間信息也可以，如圖3中通過(guò)虛線箭頭34b示出的那樣，由網(wǎng)絡(luò)部件13錄入后續(xù)消息中并且向從時(shí)鐘12a的方向發(fā)送。

從時(shí)鐘12a接收時(shí)間同步消息“Sync”(和可能的后續(xù)消息34a、34b)，采集接收時(shí)間點(diǎn)t＝t₂，由此具有關(guān)于時(shí)間點(diǎn)t₁和t₂以及關(guān)于停留時(shí)間信息t₁”-t₁'的信息。在已知偏移OS和同步的時(shí)鐘正確的情況下，在此必須滿足以下關(guān)系

t₂-(OS+(t₁``-t₁`))＝t₁。

否則，為了進(jìn)行時(shí)間同步，必須相應(yīng)地調(diào)整從時(shí)鐘。偏移OS可以一次性地或有規(guī)律地按照上面解釋的方法來(lái)確定。

為了能夠確定在網(wǎng)絡(luò)部件13內(nèi)的停留時(shí)間信息，網(wǎng)絡(luò)部件具有內(nèi)部時(shí)鐘，其測(cè)量時(shí)間同步消息的接收時(shí)間點(diǎn)和發(fā)送時(shí)間點(diǎn)。在此必須盡可能精確地確定停留時(shí)間，因?yàn)槠渲苯舆M(jìn)入從時(shí)鐘的時(shí)間同步。特別是在具有多個(gè)先后布置的網(wǎng)絡(luò)部件的通信網(wǎng)絡(luò)(例如如圖2所示的環(huán)形的通信網(wǎng)絡(luò))中，因?yàn)樵诖_定停留時(shí)間時(shí)不準(zhǔn)確性相加，由此時(shí)間同步的結(jié)果發(fā)生錯(cuò)誤。

為了在確定停留時(shí)間時(shí)，不必使用特別精確且由此昂貴的用于網(wǎng)絡(luò)部件的內(nèi)部時(shí)鐘，來(lái)降低不準(zhǔn)確性，影響停留時(shí)間本身，使得其盡可能小。為此設(shè)置為，網(wǎng)絡(luò)部件13在其預(yù)計(jì)從主時(shí)鐘接收時(shí)間同步消息的時(shí)間段內(nèi)，停止其它消息的發(fā)送。通過(guò)這種方式，可以消除長(zhǎng)的停留時(shí)間的主要原因，也就是，由于當(dāng)前還待發(fā)送的其它消息而阻止時(shí)間同步消息的發(fā)送。例如，網(wǎng)絡(luò)部件在有關(guān)的時(shí)間段期間暫時(shí)地中斷對(duì)具有待發(fā)送的其它消息的等候隊(duì)列(Queue)的處理，以便時(shí)間同步消息在其到達(dá)時(shí)可以直接被進(jìn)一步傳輸，也就是不必等待其它消息的發(fā)送。由此時(shí)間同步消息的停留時(shí)間減小到絕對(duì)的最小值，由此即使使用具有相對(duì)低的精確性的內(nèi)部時(shí)鐘，在確定本身已經(jīng)小的停留時(shí)間時(shí)總體上僅產(chǎn)生小的不準(zhǔn)確性。

在時(shí)間同步消息的發(fā)送結(jié)束之后，可以直接繼續(xù)進(jìn)行其它消息的發(fā)送。

在主時(shí)鐘和/或從時(shí)鐘有規(guī)律地發(fā)送時(shí)間同步消息時(shí)，例如可以從接收相應(yīng)地最后的時(shí)間同步消息的時(shí)間點(diǎn)，導(dǎo)出預(yù)計(jì)接收時(shí)間同步消息的有關(guān)的時(shí)間段。作為其替換，主時(shí)鐘或從時(shí)鐘也可以發(fā)送預(yù)告消息，其預(yù)告不久就要傳輸下一個(gè)時(shí)間同步消息。