專利名稱：用于計(jì)算時(shí)鐘偏移和時(shí)鐘脈沖相位差的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，并且尤其涉及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的時(shí)間同步。更為明確地，本發(fā)明涉及用于計(jì)算一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的兩個(gè)時(shí)鐘之間的時(shí)鐘偏移和時(shí)鐘脈沖相位差的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代計(jì)算機(jī)出于許多目的使用時(shí)鐘，包括確保許多操作按正確順序發(fā)生或同步發(fā)生。因此，時(shí)鐘自身按緊密同步操作是重要的。典型地，兩個(gè)時(shí)鐘通常不是處于完全同步，并且時(shí)鐘之間存在定時(shí)差異。另外，兩個(gè)時(shí)鐘可能不是以精確相同的頻率操作，從而時(shí)鐘之間的定時(shí)差異隨時(shí)間而改變。時(shí)鐘間定時(shí)差異的這種改變被稱為時(shí)鐘脈沖相位差(clock skew)。
許多計(jì)算機(jī)定時(shí)協(xié)議需要諸如關(guān)于兩個(gè)時(shí)鐘之間脈沖相位差和偏移的估計(jì)之類的信息。這兩個(gè)時(shí)鐘可以是例如本地時(shí)鐘及其源時(shí)鐘。例如，服務(wù)器定時(shí)協(xié)議(STP)需要對(duì)本地時(shí)鐘和該時(shí)鐘源之間的脈沖相位差和偏移的估計(jì)。這種估計(jì)的精確度對(duì)于該協(xié)議的同步精確度是至關(guān)重要的。盡管測(cè)量時(shí)鐘脈沖相位差的方法以及系統(tǒng)是公知的，但這些公知過(guò)程趨向于相當(dāng)復(fù)雜，在某些情況下不可靠，或二者皆有。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)兩個(gè)時(shí)鐘之間的時(shí)鐘脈沖相位差和時(shí)鐘偏移進(jìn)行估計(jì)的改進(jìn)的過(guò)程。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是同時(shí)使用前向延遲和反向延遲來(lái)估計(jì)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)兩個(gè)時(shí)鐘之間的脈沖相位差和偏移。
這些和其他目的通過(guò)一種用于計(jì)算在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)兩個(gè)時(shí)鐘之間的時(shí)鐘偏移和時(shí)鐘脈沖相位差的方法和系統(tǒng)而實(shí)現(xiàn)。所述方法包括步驟從計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的第一處理單元向計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的第二處理單元發(fā)送數(shù)據(jù)分組，以及從第二處理單元向第一處理單元發(fā)送所述數(shù)據(jù)分組。第一時(shí)間戳被提供用于指示該分組離開(kāi)所述第一處理單元的時(shí)間，第二時(shí)間戳被提供用于指示該分組到達(dá)所述第二處理單元的時(shí)間，第三時(shí)間戳被提供用于指示該分組離開(kāi)所述第二處理單元的時(shí)間，第四時(shí)間戳被提供用于指示該分組到達(dá)所述第一處理單元的時(shí)間。
所述方法進(jìn)一步包括步驟使用所述第四時(shí)間戳定義反向延遲點(diǎn)的集合，以及使用所述反向延遲點(diǎn)的集合來(lái)計(jì)算所述第一處理單元和第二處理單元上的時(shí)鐘之間的時(shí)鐘偏移以及所述時(shí)鐘的時(shí)鐘脈沖相位差。優(yōu)選地，反向延遲點(diǎn)的集合包括{T4(i)，-BD(i)}，其中T4(i)是第四時(shí)間戳，并且-BD(i)是反向延遲的值。
本發(fā)明進(jìn)一步的有益效果和優(yōu)勢(shì)將通過(guò)考慮下面的參考附圖給出的詳細(xì)描述而變得明顯，其中所述附圖指定和示出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。


圖1示出了在其中可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)。
圖2示出了在圖1的網(wǎng)絡(luò)中的時(shí)鐘裝置B與時(shí)鐘服務(wù)器A之間的分組交換。
圖3示出了當(dāng)時(shí)鐘A的運(yùn)行比時(shí)鐘B快10％時(shí)，時(shí)鐘裝置B與時(shí)鐘服務(wù)器A之間的分組交換。
圖4示出了當(dāng)僅使用T1時(shí)間戳?xí)r反向延遲的延遲圖。
圖5示出了當(dāng)使用T4時(shí)間戳?xí)r反向延遲的延遲圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)100，其包括服務(wù)器102、客戶端104以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元106。網(wǎng)絡(luò)100還包括用于在這些網(wǎng)絡(luò)裝置之間傳輸數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)連接110。網(wǎng)絡(luò)100可以例如是國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)，但也可以是企業(yè)內(nèi)部互聯(lián)網(wǎng)、局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路或其他網(wǎng)絡(luò)。
正如上文所述，包括服務(wù)器定時(shí)協(xié)議(STP)的各種計(jì)算機(jī)定時(shí)協(xié)議需要計(jì)算在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或在例如網(wǎng)絡(luò)100的網(wǎng)絡(luò)中兩個(gè)時(shí)鐘之間的脈沖相位差和偏移。本發(fā)明的目的在于獲得所述時(shí)鐘脈沖相位差以及時(shí)鐘偏移。
首先參考圖3，其示出了在本地裝置B與時(shí)鐘服務(wù)器A之間的分組交換。根據(jù)B的時(shí)鐘，分組于T1時(shí)刻離開(kāi)B。根據(jù)A的時(shí)鐘該分組于T2時(shí)刻到達(dá)A。隨即裝置A根據(jù)A的時(shí)鐘于T3時(shí)刻發(fā)送回復(fù)分組。該回復(fù)消息根據(jù)B的時(shí)鐘于T4時(shí)刻到達(dá)B。通過(guò)規(guī)律地發(fā)送這類交換消息并記錄T1、T2、T3、T4的時(shí)間戳序列，能夠獲得對(duì)裝置B的時(shí)鐘與裝置A的時(shí)鐘之間的相對(duì)偏移和速度差的估計(jì)。
根據(jù)T1、T2、T3、T4的時(shí)間戳序列計(jì)算前向延遲和反向延遲(FD和BD)序列的過(guò)程是公知的。舉例而言，在美國(guó)專利申請(qǐng)09/920,138和10/157,610以及美國(guó)專利6,661,810中描述了這些過(guò)程。特別地，F(xiàn)D＝T2-T1，BD＝T4-T3。
使用T1(i)、T2(i)、T3(i)、T4(i)、FD(i)以及BD(i)來(lái)表示用于第i次分組交換的時(shí)間戳和延遲?，F(xiàn)有技術(shù)構(gòu)造了兩個(gè)在二維平面中的延遲點(diǎn)集合，{(T1(i)，F(xiàn)D(i))|i＝1，...}以及{(T1(i)，BD(i))|i＝1，...}。美國(guó)專利6,661,810獨(dú)立地考慮這兩個(gè)點(diǎn)集合，可能無(wú)法產(chǎn)生本發(fā)明這樣的精確結(jié)果。美國(guó)專利申請(qǐng)09/920,138和10/157,610共同地考慮這兩個(gè)延遲點(diǎn)集合，產(chǎn)生比美國(guó)專利6,661,810更好的精確性。
使用T4值的反向延遲根據(jù)本發(fā)明，所述T4時(shí)間戳被用于定義所述反向延遲點(diǎn)的集合，即{(T4(i)，-BD(i))|i＝1，...}。同時(shí)，共同地考慮所述兩個(gè)延遲點(diǎn)集合，以獲得對(duì)時(shí)鐘偏移和離散度的更好估計(jì)。更進(jìn)一步，以對(duì)稱的方式共同地考慮這兩個(gè)延遲點(diǎn)集合。這種對(duì)稱的處理是對(duì)美國(guó)專利申請(qǐng)No.09/920,138以及No.10/157,610中方法的一個(gè)進(jìn)步。
盡管該分組延遲在現(xiàn)實(shí)中應(yīng)該是非負(fù)的，但如果僅使用T1時(shí)間戳，有可能使延遲估計(jì)為負(fù)。由表面上為負(fù)的延遲所造成的可能的問(wèn)題能夠通過(guò)針對(duì)所述反向延遲使用T4時(shí)間戳而緩解。這種有益效果將通過(guò)一個(gè)例子加以描述。在這個(gè)例子中，在T3和T2之間存在相當(dāng)長(zhǎng)的延遲。
參考圖3，假使時(shí)鐘A的運(yùn)行比時(shí)鐘B快10％。所有的前向或反向延遲根據(jù)時(shí)鐘B都為1秒，或等價(jià)地，根據(jù)時(shí)鐘A都為1.1秒。則對(duì)于第一分組，前向延遲為2.2-1＝1.2秒以及反向延遲為101-110＝-9秒。對(duì)于第二分組，前向延遲為為3.3-2＝1.3秒以及反向延遲為102-111.1＝-9.1秒。在這種情況下，所估計(jì)的往返延遲為1.2+(-9)＝1.3+(-9.1)＝-7.8秒。
在美國(guó)專利申請(qǐng)No.09/920,138以及No.10/157610所描述的過(guò)程中，當(dāng)僅使用T1時(shí)間戳?xí)r，所述延遲圖如圖4所示。
在正常的情況下，該-BD線應(yīng)當(dāng)?shù)陀贔D線，所述往返延遲的估計(jì)值為這兩條線之間的垂直距離。對(duì)于這個(gè)例子，所述往返延遲的估計(jì)值為-7.8秒。
如果T4時(shí)間戳被用于反向延遲，則延遲圖如圖5所示。
現(xiàn)在所述-BD線低于FD線，原因是反向延遲點(diǎn)隨著T4的值向右平移了。第101個(gè)分組的所述前向延遲為11.2秒。則往返延遲的估計(jì)值為11.2+(-9)＝2.2秒，是一個(gè)正值。
當(dāng)分組處理的延遲，或T3-T2顯著長(zhǎng)于實(shí)際分組延遲，并且所述時(shí)鐘以差異很大的速度運(yùn)行時(shí)，這種類型的消極影響變得尤為突出。使用T4時(shí)間戳提供了對(duì)偏移和延遲的值的更精確的估計(jì)。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易明白，本發(fā)明可以以硬件形式、軟件形式或硬件和軟件的組合的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)。任何類型的計(jì)算機(jī)/服務(wù)器系統(tǒng)，或其他適用于實(shí)現(xiàn)在此所描述的本方法的任何設(shè)備，都是適合的。硬件和軟件的一種典型的組合可以是帶有計(jì)算機(jī)程序的通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，當(dāng)該計(jì)算機(jī)程序被加載和執(zhí)行時(shí)，該計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)本文所描述的各個(gè)方法。可選地，可以利用包括用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)功能任務(wù)的特定硬件的特殊用途計(jì)算機(jī)。
本發(fā)明還能夠包含于計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品中，該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括所有支持在此所描述方法的實(shí)現(xiàn)的各個(gè)特征，并且當(dāng)加載于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)時(shí)，該程序產(chǎn)品能夠?qū)崿F(xiàn)這些方法。計(jì)算機(jī)程序、軟件程序、程序或軟件，在本文中指以任意語(yǔ)言、代碼或符號(hào)對(duì)一組指令進(jìn)行的任意表達(dá)，這組指令的目的是直接或在以下任一或兩者之后使具有信息處理能力的系統(tǒng)執(zhí)行特定功能(a)轉(zhuǎn)換成另一種語(yǔ)言、代碼或符號(hào)；和/或(b)以一種不同的材料形式再現(xiàn)。
盡管很明顯此處披露的本發(fā)明非常適合于實(shí)現(xiàn)前述目的，但是應(yīng)該理解本領(lǐng)域技術(shù)人員可以設(shè)計(jì)出許多修改和實(shí)施方式，并且這意味著隨附的權(quán)利要求覆蓋了落入本發(fā)明的真實(shí)精神和范圍內(nèi)的全部這樣的修改和實(shí)施方式。
權(quán)利要求
1.一種計(jì)算在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的時(shí)鐘偏移以及時(shí)鐘脈沖相位差的方法，所述方法包括以下步驟從該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的第一處理單元向該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的第二處理單元發(fā)送數(shù)據(jù)分組；從所述第二處理單元向所述第一處理單元發(fā)送所述數(shù)據(jù)分組；提供第一時(shí)間戳用以指示所述分組離開(kāi)所述第一處理單元的時(shí)間；提供第二時(shí)間戳用以指示所述分組到達(dá)所述第二處理單元的時(shí)間；提供第三時(shí)間戳用以指示所述分組離開(kāi)所述第二處理單元的時(shí)間；提供第四時(shí)間戳用以指示所述分組到達(dá)所述第一處理單元的時(shí)間；使用所述第四時(shí)間戳定義一個(gè)反向延遲點(diǎn)的集合；以及使用所述反向延遲點(diǎn)的集合計(jì)算所述第一處理單元和第二處理單元上的時(shí)鐘之間的時(shí)鐘偏移以及所述時(shí)鐘的時(shí)鐘脈沖相位差。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第四時(shí)間戳指定所述反向延遲點(diǎn)的集合在圖上的位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述反向延遲點(diǎn)的集合包括{T4(i)，-BD(i)}，其中T4(i)為所述第四時(shí)間戳，并且-BD(i)為反向延遲值；以及每個(gè)反向延遲值使用相應(yīng)的一組所述時(shí)間戳計(jì)算。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括使用所述時(shí)間戳定義一個(gè)前向延遲點(diǎn)的集合的步驟，并且其中所述計(jì)算步驟包括使用所述反向延遲值的集合以及所述前向延遲值的集合二者來(lái)計(jì)算所述時(shí)鐘偏移和時(shí)鐘脈沖相位差的步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述定義反向延遲點(diǎn)的集合的步驟包括使用所述第四時(shí)間戳定義一個(gè)負(fù)反向延遲點(diǎn)的集合的步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一處理單元提供所述第一和第三時(shí)間戳，以及所述第二處理單元提供所述第二和第四時(shí)間戳。
7.一種用于計(jì)算在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的時(shí)鐘偏移和時(shí)鐘脈沖相位差的計(jì)算系統(tǒng)，在這種類型的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)分組從所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的第一處理單元向所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的第二處理單元發(fā)送，以及所述數(shù)據(jù)分組從所述第二處理單元向所述第一處理單元發(fā)送，以及其中提供第一時(shí)間戳用于指示所述分組離開(kāi)所述第一處理單元的時(shí)間，提供第二時(shí)間戳用于指示所述分組到達(dá)所述第二處理單元的時(shí)間，提供第三時(shí)間戳用于指示所述分組離開(kāi)所述第二處理單元的時(shí)間，以及提供第四時(shí)間戳用于指示所述分組到達(dá)所述第一處理單元的時(shí)間，所述計(jì)算系統(tǒng)包括用于使用所述第四時(shí)間戳定義一個(gè)反向延遲點(diǎn)的集合的裝置；以及用于使用所述反向延遲點(diǎn)的集合計(jì)算所述第一處理單元和第二處理單元上的時(shí)鐘之間的時(shí)鐘偏移和所述時(shí)鐘的時(shí)間脈沖相位差的裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的計(jì)算系統(tǒng)，其中所述第四時(shí)間戳指定所述反向延遲點(diǎn)的集合在圖上的位置。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的計(jì)算系統(tǒng)，其中所述反向延遲點(diǎn)的集合包括{T4(i)，-BD(i)}，其中T4(i)為所述第四時(shí)間戳，并且-BD(i)為反向延遲值。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的計(jì)算系統(tǒng)，其中每個(gè)所述反向延遲值使用相應(yīng)的一組所述時(shí)間戳計(jì)算。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的計(jì)算系統(tǒng)，進(jìn)一步包括用于使用所述時(shí)間戳定義一個(gè)前向延遲點(diǎn)的集合的裝置，以及其中所述計(jì)算裝置使用所述反向延遲值的集合以及所述前向延遲值的集合二者來(lái)計(jì)算所述時(shí)鐘偏移和時(shí)鐘脈沖相位差。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的計(jì)算系統(tǒng)，其中所述對(duì)一個(gè)反向延遲點(diǎn)的集合的定義包括一個(gè)負(fù)反向延遲點(diǎn)的集合。
13.一種機(jī)器可讀的程序存儲(chǔ)裝置，其具體地包含可由機(jī)器執(zhí)行的指令程序，以完成用于計(jì)算在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的時(shí)鐘偏移和時(shí)鐘脈沖相位差的方法步驟，所述方法是依照上述方法權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)的方法。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于計(jì)算在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的兩個(gè)時(shí)鐘之間的時(shí)鐘偏移和時(shí)鐘脈沖相位差的方法以及系統(tǒng)。該方法包括從該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的第一處理單元向該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的第二處理單元發(fā)送數(shù)據(jù)分組的步驟，以及從該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的第二處理單元向該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的第一處理單元發(fā)送該數(shù)據(jù)分組的步驟。第一、第二、第三和第四時(shí)間戳被分別提供用于指示該分組離開(kāi)第一處理單元、到達(dá)第二處理單元、離開(kāi)第二處理單元以及到達(dá)第一處理單元的時(shí)間。該方法進(jìn)一步包括使用第四時(shí)間戳定義一個(gè)反向延遲點(diǎn)的集合的步驟，以及使用所述反向延遲點(diǎn)的集合計(jì)算第一和第二處理單元上的時(shí)鐘之間的時(shí)鐘偏移以及所述時(shí)鐘的時(shí)鐘脈沖相位差的步驟。
文檔編號(hào)H04L7/10GK1929366SQ20061011578
公開(kāi)日2007年3月14日 申請(qǐng)日期2006年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月9日
發(fā)明者張立, 米歇爾·亨利·西奧多·哈克, 斯科特·M·卡爾森 申請(qǐng)人:國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司