專利名稱：網絡授時精度測試方法及其設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于網絡通信領域，具體地說是涉及一種網絡授時精度的的測試方 法及其設備。
背景技術：
網絡授時設備應用日益廣闊，同時對網絡授時設備的授時精度要求越來越 高。然而如何測量授時設備的授時精度，卻沒有一種好的測試設備與方法來精 確測量網絡授時設備授時的時間精度。
在通常的技術中，網絡授時設備的授時精度測量，通過服務器對時間準確 的授時客戶端授時，計算時間偏差來統(tǒng)計、計算得到授時精度。然而這種方法
由于授時客戶端網絡數(shù)據(jù)通過網絡協(xié)議棧進行數(shù)據(jù)收發(fā)，要通過UDP層處理， IP層處理，MAC層處理，任務調度，時間標定等一系列的工作，每個處理過程 都要引入處理時延，而引入的這些不確定處理時延會加大測量誤差，加上普通 測量設備時鐘的精度局限，使得到的授時設備的授時精度難以精確測量。
網絡授時設備的授時精度測量沒有一個精確的現(xiàn)有技術方案引入大量的測 量誤差，造成測量精度低，不能真實反映網絡授時設備的授時精度。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種設備和方法來實現(xiàn)網絡授時設備的高精度時間測 量，可以真實測量授時設備的授時精度。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案 一種網絡授時精度測試方法，以下步驟
① 生成標準時標信號和標準頻標信號；
② 利用生成的標準時標信號和標準頻標信號生成標準的時間源信息；
③ 利用生成的標準時間源信息測定被測設備的授時精度。 上述的標準時標信號和標準頻標信號來源于北斗衛(wèi)星信號。 上述的步驟③為在授時服務器MAC層進行時間標簽標定的時候，利用生
成的標準時間源信息測定被測設備的授時精度。 一種網絡授時精度測試設備，包括
授時服務器，為被測網絡授時設備，與授時測試設備相連； 授時測試設備，其與授時服務器相連，測量授時服務器的授時精度； 標準時標設備，其與授時測試設備相連，向授時設備提供測量用的標準時 標信號；以及標準頻標設備，其與授時測試設備相連，向授時設備提供測量用的標準頻 標信號。
上述的授時測試設備與PC機相連接。
上述的授時測試設備包括標準時間源生成模塊，所述標準時間源生成模塊 的輸入端分別與時標接口和頻標接口相連，其輸出端與授時測量模塊相連。
上述的標準時間源生成模塊和授時測量模塊均與網絡接口相連接；所述授 時測量模塊的輸出端與結果輸出接口相連接。
本發(fā)明提供了一種高精度測量網絡時間服務器授時精度設備及方法，利用 外輸入高精度的時標和頻標信號生成測量用的標準時間源，另外，在MAC層進 行時間標簽標定時利用生成的標準時間源信息去測定被測設備的授時精度，去 除了傳統(tǒng)的在應用層標定時間所引入的網絡處理時延，減少了授時測量設備引 入的測量誤差。本發(fā)明利用PC機輸出原始的測量數(shù)據(jù)，計算授時結果，為分析 授時結果，提高授時服務器授時精度提供了數(shù)據(jù)支持。


圖1為本發(fā)明設備的整體結構原理框圖2為本發(fā)明中授時測試設備的結構原理框圖3為本發(fā)明中授時測量模塊的整體處理流程圖4為本發(fā)明中授時測量模塊測試數(shù)據(jù)發(fā)送的流程圖5為本發(fā)明中授時測量模塊測試數(shù)據(jù)接收及輸出的流程圖。
具體實施例方式
實施例1
一種網絡授時精度測試方法，它包括以下步驟
① 生成標準時標信號和標準頻標信號，上述的標準時標信號和標準頻標信 號來源于北斗衛(wèi)星信號；
② 利用生成的標準時標信號和標準頻標信號生成標準的時間源信息；
(D在MAC層進行時間標簽標定時，利用生成的標準時間源信息測定被測設 備的授時精度。
與傳統(tǒng)的網絡授時精度測試方法相比，本發(fā)明不再利用時間標準的授時客 戶端，而是利用一個能夠產生標準時間源信息的授時測試設備。由于標準的時 間源信息由標準的時標信號和頻標信號合成，而標準的時標信號和頻標信號又 實時地來源于北斗衛(wèi)星信號，這樣就可以獲取高精度的時間信息和穩(wěn)定的時間 間隔，此時間間隔與一個高精度、高穩(wěn)定度的頻率源進行對比、計數(shù)，構成本 地的高精度、高穩(wěn)定度的時鐘，精度在lns或者10ns級別。上述高精度高穩(wěn)定度的頻率源可以為原子鐘，還可以為晶振、溫補鐘等。這樣就為整個授時設備 提供了一個統(tǒng)一的穩(wěn)定的高精度的信號源，在時間源的準確性上為本發(fā)明的實 施提供了一個很好的保證。
除此之外，與傳統(tǒng)的網絡授時精度測試方法相比，授時客戶端網絡數(shù)據(jù)通
過網絡協(xié)議棧進行數(shù)據(jù)收發(fā)，要通過UDP層處理，IP層處理，MAC層處理，任 務調度，時間標定等一系列的工作，每個處理過程都要引入處理時延，從而影 響網絡授時的精準性。為解決這個問題，本發(fā)明的步驟③中，授時服務器在MAC 層進行時間標簽標定時，授時測試設備就利用生成的標準時間源信息測定授時 服務器的授時精度。
上述在MAC層進行時間標簽標定的技術，是指在網絡協(xié)議棧收發(fā)數(shù)據(jù)時， 將時間標簽的標定位置放到MAC層中，其具體包括以下步驟
① 授時測試設備向授時服務器發(fā)送授時數(shù)據(jù)包，并標定源時間標簽Tl;
② 授時服務器在接收MAC層授時數(shù)據(jù)包時，獲取當前系統(tǒng)時間，并將當前 系統(tǒng)接收時間T2作為授時服務器接收時刻的時間標簽；
③ 當授時服務器發(fā)送MAC層授時數(shù)據(jù)包時，將當前系統(tǒng)發(fā)送時間T3作為授 時服務器發(fā)送時刻的時間標簽；
④ 授時測試設備接收到授時數(shù)據(jù)包，標定到達時間T4，并作校時處理。 由于網絡協(xié)議桟收發(fā)數(shù)據(jù)的不對稱性，以及網絡協(xié)議棧處理數(shù)據(jù)的非實時
性，操作系統(tǒng)任務調度的不確定性，使接收處理延時增加，不確定性增強。為 消除授時服務器的網絡協(xié)議棧接收處理延時，本發(fā)明將時間標簽的標定位置放 到MAC層。授時服務器在MAC層中，發(fā)現(xiàn)收到的是授時請求包后，立刻就將時 間信息記錄下來；當授時數(shù)據(jù)包經過網絡協(xié)議棧處理之后，到達應用層之前將 在MAC層記錄的時間信息放入數(shù)據(jù)包中。這樣可使接收到的數(shù)據(jù)包與先前記錄 下的時間信息一一對應。這樣可以有效的消除授時服務端網絡協(xié)議棧處理引入 的授時誤差。
上述在MAC層進行時間標簽標定技術的具體工作步驟及工作流程如下 授時測試設備向授時服務器發(fā)起授時的請求，先對請求數(shù)據(jù)包進行初始化， 并標定源時間標簽T1。經過授時測試設備的TCP層數(shù)據(jù)處理、IP層的數(shù)據(jù)處理 和MAC層的發(fā)送處理后，發(fā)送至網絡，經網絡數(shù)據(jù)傳輸后到授時服務器的MAC 層。上述TCP層的數(shù)據(jù)處理、IP層的數(shù)據(jù)處理和MAC層的發(fā)送處理由TCP/IP協(xié) 議規(guī)定，為本領域普通技術人員所熟知的技術。
授時服務器在接收MAC層數(shù)據(jù)包時，獲取當前系統(tǒng)時間，標定當前系統(tǒng)接 收時間T2，并將當前系統(tǒng)接收時間T2作為附加數(shù)據(jù)段附加到數(shù)據(jù)包的末端；經IP層數(shù)據(jù)處理、TCP層數(shù)據(jù)處理后，在系統(tǒng)收到網絡數(shù)據(jù)包時，將當前系統(tǒng)接 收時間T2作為數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)添加到數(shù)據(jù)包的末端；當網絡協(xié)議棧認為是正確的授 時請求數(shù)據(jù)時，將數(shù)據(jù)包末端的當前系統(tǒng)接收時間T2認為是正確的數(shù)據(jù)包接收 時間而放入到數(shù)據(jù)包中。經過授時服務器的IP層數(shù)據(jù)處理、TCP層數(shù)據(jù)處理后， 授時服務器接受授時請求，處理授時測試設備的授時請求，并進入發(fā)送授時數(shù) 據(jù)包步驟。上述TCP層的數(shù)據(jù)處理和IP層的數(shù)據(jù)處理由TCP/IP協(xié)議規(guī)定，為 本領域普通技術人員所熟知的技術。
當授時服務器發(fā)送MAC層數(shù)據(jù)包時，先經過授時服務器的TCP層數(shù)據(jù)處理 和IP層的數(shù)據(jù)處理，然后將當前系統(tǒng)發(fā)送時間T3作為授時服務端發(fā)送時刻的 時間標簽，最后經授時服務器的MAC層發(fā)送處理后，將數(shù)據(jù)包發(fā)送至網絡。上 述TCP層的數(shù)據(jù)處理、IP層的數(shù)據(jù)處理和MAC層的發(fā)送處理由TCP/IP協(xié)議規(guī)定， 為本領域普通技術人員所熟知的技術。
授時測諒設備接收到從網絡傳輸過來的數(shù)據(jù)包，先經過授時測試設備的MAC 層進行接收處理、IP層和TCP層進行數(shù)據(jù)處理后，標定到達時間T4，并由測試 設備分析網絡授時精度，輸出數(shù)據(jù)。
上述分析網絡授時精度主要是根據(jù)四個已標定的時間，即源時間標簽T1、 當前系統(tǒng)接收時間T2、當前系統(tǒng)發(fā)送時間T3和到達時間T4，計算出授時測試 設備時間與授時服務器的時間差。根據(jù)此時間差，授時服務器可調用相應的校 時程序進行處理。所述的校時程序為本領域普通技術人員所熟知的技術。
如圖l、圖2所示， 一種網絡授時精度測試設備，它包括
授時服務器，為被測網絡授時設備，與授時測試設備相連；
授時測試設備，其與授時服務器相連，測量授時服務器的授時精度，它包 括標準時間源生成模塊，標準時間源生成模塊的輸入端分別與時標接口和頻標 接口相連，其輸出端與授時測量模塊相連，且標準時間源生成模塊和授時測量 模塊均與網絡接口相連接；授時測量模塊的輸出端與結果輸出接口相連接；
標準時標設備，其與授時測試設備相連，向授時設備提供測量用的標準時 標信號；
標準頻標設備，其與授時測試設備相連，向授時設備提供測量用的標準頻 標信號；以及
PC機，與授時測試設備相連接，具備網絡接口及串行接口，用于配置測量 參數(shù)，并輸出測量結果。
在上述的授時測試設備中，標準時間源生成模塊負責接收時標接口和頻標 接口輸出的信號，合成標準時間，供網絡接口模塊和授時服務器中的網絡授時模塊使用。時標接口和頻標接口負責將外部輸入的時標信號和頻標信號轉化為 授時測試設備可使用的內部信號。授時測量模塊負責發(fā)起授時測量過程；組成 授時請求數(shù)據(jù)報文；接收授時數(shù)據(jù)報文；獲取標準時間，計算授時服務器的授 時結果；獲得原始測量數(shù)據(jù)和測量結果；配置測量參數(shù)等功能。結果輸出接口 負責將授時測量的原始測量數(shù)據(jù)、測量結果通過網絡串行接口發(fā)送出去。 授時測量模塊的具體工作原理及工作過程如下
授時測量模塊首先通過網絡接口向授時服務器發(fā)送測試請求數(shù)據(jù)包。在發(fā) 送測試請求數(shù)據(jù)包時，從標準時間源生成模塊中獲取標準發(fā)送時間，并加入發(fā) 送測試數(shù)據(jù)包中。然后接收授時服務器返回的測試數(shù)據(jù)包，同樣在接收到測試 數(shù)據(jù)包時，從標準時間源生成模塊中獲取標準接收時間，并加入到測試數(shù)據(jù)包 中。
如圖3所示的授時測量模塊的整體處理流程圖，首先將測試請求數(shù)據(jù)包進 行初始化后發(fā)送出去，等待授時服務器接收測試數(shù)據(jù)包，并判斷等待的時間是 否超時。如果等待時間超時，則回到起點，重新對測試請求數(shù)據(jù)包進行初始化； 如果等待時間沒有超時，則從測試數(shù)據(jù)包中提取源時間標簽Tl、當前系統(tǒng)接收 時間T2、當前系統(tǒng)發(fā)送時間T3和到達時間T4，計算出授時測試設備時間與授 時服務器的時間差，并進行處理分析，最后將測量的結果輸出。
如圖4所示的授時測量模塊測試數(shù)據(jù)發(fā)送的流程圖，首先對需要發(fā)送的數(shù) 據(jù)幀進行初始化，然后通過網絡接口進行發(fā)送，依次進行UDP層數(shù)據(jù)處理、IP 層數(shù)據(jù)處理，在MAC層提取并放入已生成的標準時間源信息后，重新完成校驗， 經MAC層處理后將數(shù)據(jù)幀發(fā)送出去。
如圖5所示的授時測量模塊測試數(shù)據(jù)接收及輸出的流程圖，在接收測試數(shù) 據(jù)幀之前，先要經過MAC層處理，并判斷是否是測試的數(shù)據(jù)幀，即判斷數(shù)據(jù)發(fā) 送的端口是否是預先設定的數(shù)據(jù)端口。如果不是測試的數(shù)據(jù)幀，則直接結束， 不再進行測試；如果是測試的數(shù)據(jù)幀，則提取并放入已生成的標準時間源信息， 依次進行IP層數(shù)據(jù)處理、UDP層數(shù)據(jù)處理，接收測試數(shù)據(jù)幀，并根據(jù)授時測試 設備與授時服務器的時間差進行時間信息的計算。
本實施例為本發(fā)明最佳的實施方式。
實施例2
一種網絡授時精度測試方法，它包括以下步驟
① 生成標準時標信號和標準頻標信號，上述的標準時標信號和標準頻標信 號來源于GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)內的信號；
② 利用生成的標準時標信號和標準頻標信號生成標準的時間源信息；③在MAC層進行時間標簽標定時，利用生成的標準時間源信息測定被測設 備的授時精度。
如圖l、圖2所示， 一種網絡授時精度測試設備，它包括 授時服務器，為被測網絡授時設備，與授時測試設備相連； 授時測試設備，其與授時服務器相連，測量授時服務器的授時精度,它包 括標準時間源生成模塊，標準時間源生成模塊的輸入端分別與時標接口和頻標 接口相連，其輸出端與授時測量模塊相連，且標準時間源生成模塊和授時測量 模塊均與網絡接口相連接；授時測量模塊的輸出端與結果輸出接口相連接；
標準時標設備，其與授時測試設備相連，向授時設備提供測量用的標準時 標信號；
標準頻標設備，其與授時測試設備相連，向授時設備提供測量用的標準頻
標信號。
其他技術特征與實施例1相同。 實施例3
一種網絡授時精度測試方法，它包括以下步驟
① 生成標準時標信號和標準頻標信號，上述的標準時標信號和標準頻標信 號來源于原子鐘，可以為銣鐘或銫鐘，根據(jù)測量精度要求選用不同的等級的標 準；
② 利用生成的標準時標信號和標準頻標信號生成標準的時間源信息；
③ 在應用層進行時間標簽標定時，利用生成的標準時間源信息測定被測設 備的授時精度。上述的在應用層進行時間標簽標定的技術為本領域普通技術人 員所熟知的技術。
如圖l、圖2所示， 一種網絡授時精度測試設備，它包括 授時服務器，為被測網絡授時設備，與授時測試設備相連； 授時測試設備，其與授時服務器相連，測量授時服務器的授時精度，它包 括標準時間源生成模塊，標準時間源生成模塊的輸入端分別與時標接口和頻標 接口相連，其輸出端與授時測量模塊相連，且標準時間源生成模塊和授時測量 模塊均與網絡接口相連接；授時測量模塊的輸出端與結果輸出接口相連接；
標準時標設備，其與授時測試設備相連，向授時設備提供測量用的標準時 標信號；
標準頻標設備，其與授時測試設備相連，向授時設備提供測量用的標準頻 標信號；以及
機，與授時測試設備相連接，具備網絡接口及串行接口，用于配置測量參數(shù)，并輸出測量結果。
其他技術特征與實施例1相同。
另外需要指出的是，雖然結合附圖描述了本發(fā)明的實施方式，但是本領域 內普通技術人員均可在所附權利要求書的范圍內作出各種變形或修改。
權利要求
1、一種網絡授時精度測試方法，其特征在于，它包括以下步驟①生成標準時標信號和標準頻標信號；②利用生成的標準時標信號和標準頻標信號生成標準的時間源信息；③利用生成的標準時間源信息測定被測設備的授時精度。
2、 根據(jù)權利要求l所述的網絡授時精度測試方法，其特征在于，所述的標準時標信號和標準頻標信號來源于北斗衛(wèi)星信號。
3、 根據(jù)權利要求1或2所述的網絡授時精度測試方法，其特征在于，所述的步驟③為在授時服務器MAC層進行時間標簽標定的時候，利用生成的標準 時間源信息測定被測設備的授時精度。
4、 一種為實施權利要求l所述方法而采用的網絡授時精'度測試設備，其特 征在于，它包括授時服務器，為被測網絡授時設備，與授時測試設備相連； 授時測試設備，其與授時服務器相連，測量授時服務器的授時精度； 標準時標設備，其與授時測試設備相連，向授時設備提供測量用的標準時 標信號；以及標準頻標設備，其與授時測試設備相連，向授時設備提供測量用的標準頻 標信號。
5、 根據(jù)權利要求4所述的網絡授時精度測試設備，其特征在于，所述的授 時測試設備與PC機相連接。
6、 根據(jù)權利要求4或5所述的網絡授時精度測試設備，其特征在于，所述 的授時測試設備包括標準時間源生成模塊，所述標準時間源生成模塊的輸入端 分別與時標接口和頻標接口相連，其輸出端與授時測量模塊相連。
7、 根據(jù)權利要求6所述的網絡授時精度測試設備，其特征在于，所述的標 準時間源生成模塊和授時測量模塊均與網絡接口相連接；所述授時測量模塊的 輸出端與結果輸出接口相連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種網絡授時精度測試方法，它包括以下步驟①生成標準時標信號和標準頻標信號；②利用生成的標準時標信號和標準頻標信號生成標準的時間源信息；③利用生成的標準時間源信息測定被測設備的授時精度。本發(fā)明提供了一種高精度測量網絡時間服務器授時精度設備及方法，利用外輸入高精度的時標和頻標信號生成測量用的標準時間源，另外，在MAC層進行時間標簽標定時利用生成的標準時間源信息去測定被測設備的授時精度，去除了傳統(tǒng)的在應用層標定時間所引入的網絡處理時延，減少了授時測量設備引入的測量誤差。本發(fā)明利用PC機輸出原始的測量數(shù)據(jù)，計算授時結果，為分析授時結果，提高授時服務器授時精度提供了數(shù)據(jù)支持。
文檔編號H04L12/26GK101631049SQ200810140700
公開日2010年1月20日 申請日期2008年7月18日 優(yōu)先權日2008年7月18日
發(fā)明者吳淑琴, 波 李, 楊玉清, 賈小波 申請人:鄭州威科姆科技股份有限公司