分布式实时仿真系统高精度时间同步技术研究

在采用PC机和Windows操作系统的局域网上用软硬件相结合的方式实现高精度、高效率的时间同步是提高分布式实时仿真系统置信度、降低系统硬件成本的关键。给出了一种局域网时间对齐（LTS）算法和一种基于PC机自身资源的时钟构造方法。LTS算法在局域网环境下比目前广泛使用的NTP(网络时间协议)算法有更好的时间对齐效果，新时钟在性能上远远优于Windows系统时钟。最后设计了一个完整的时间同步方案，该方案达到了高精度、高效率时间同步和降低硬件成本的目的。     

基于分段过滤时间同步算法研究

随着通信及计算机网络的发展,越来越多的网络设备和网络应用对同步时间提出了越来越高的要求。但迄今为止端系统间的时间同步并没有得到很好的解决。首先系统描述了端系统时钟动态性的数学模型,然后提出了一种基于分段过滤的时间同步算法（SFTS算法）。该算法包含服务器主动式时钟同步算法,基于分段估算的频率差补偿算法,排队与频率跳变过滤算法三个部分。最后在实验网上对该算法进行了验证,并与NTP协议进行了对比。实验结果表明该算法确实能够实现大规模计算机间的高精度时间同步。     

基于分布式仿真系统的时钟同步技术研究

为了推进时钟同步在分布式仿真系统中的实际应用,识别了时钟同步系统的具体要求,在对比多种时钟同步方案后,选择NTP方案并进行优化;在介绍NTP时钟同步的基本原理基础上,进行了时钟同步精度影响因子分析,创造性的提出了构建高精度逻辑时钟、不等式法优化网络回路往返时延的不对称性、时钟晶振频率在线补偿3种优化方法,并建立了时钟同步系统;实验结果表明,设计的时钟同步系统的同步精度优于1 ms,且平均校准周期达到5 h左右;该时钟同步系统能封装为DLL,可灵活集成到具体项目中.     

基于TSDPLL的时钟漂移补偿算法容错研究*

提出集成TSDPLL对系统节点本地时钟计时频率漂移进行有效补偿的时钟同步方法,大大提高了应用网络时间同步技术（如NTP、PTP等）的同步精度。为确保TSDPLL能在网络出现拥塞的情况下仍然正常工作,通过分析收敛函数基本特征,提出基于收敛函数的容错方案。仿真实验结果表明,该方案算法简单、容错效果明显,是基于DPLL时钟漂移补偿算法不可或缺的关键组成部分。     

分布式试验系统管理中的时钟同步技术研究

在对时钟同步技术进行系统研究的基础上,着重讨论和分析了网络时间协议(NTP)。应用基于NTP协议的时钟同步方法和主从服务器时钟同步策略,实现了分布式试验系统的时钟同步,保证了各种试验数据之间的时间相关性。     

基于航电总线的分布式实时监控系统同步算法

随着航空技术、计算机软硬件技术的高速发展,航电综合系统的高精度时钟同步越来越重要,针对多总线分布式实时监控系统要求各设备高度时间同步的问题,本文在分析国内外已有时钟同步算法的基础之上综合考虑了传输时延、时钟偏移误差及网络排队时延,并将实时监控流量带来的网络抖动现象作为重要因素引入到同步算法中,设计了基于TSC的高精度软时钟服务机制,提出一种基于航电总线的分布式实时监控系统时钟同步算法CSA-RTMS,并详细分析了误差范围等性能.实验结果表明,与传统的NTP同步协议相比,该同步方法精度更高,同步效率快,而且受网络抖动影响小.     

基于全球定位系统的高精度事件顺序记录系统

为了满足事件顺序记录（SOE）系统数百微秒级分辨率的要求,系统必须实现精确到微秒级的全局时钟同步。通过对现有同步方法的评估并对时钟同步过程误差产生原因的着重分析,利用全球定位系统（GPS）信号为时间源的网络时钟协议（NTP）校时服务器,提出了一种基于改进NTP服务器同步法和1PPS秒脉冲同步法相结合的新方法。新方法利用先进的NTP服务器同步全局秒时钟,消除控制站间时钟误差,并解决同步过程中出现的“跨秒”问题;用1PPS秒脉冲同步毫秒计数器时钟,消除现场可编程门阵列（FPGA）晶振累积误差。该方法实现简单,同步精度高,系统稳定性好。使用该同步方法实现的SOE系统分辨率达0.5ms,并成功应用于某火电厂汽轮机保护装置。     

基于NTP的交通控制系统时钟同步技术研究

在城市区域交通控制系统中,引入时间服务器、时间中介节点和外部时间基准GPS,设计一种基于网络时间协议(NTP)的系统时钟同步算法.该方法采用主动对时机制,消除了网络竞争机制对系统对时精度的影响,避免了网络"冲突"造成的交通信息传输延时,可方便经济地为交通控制系统各设备提供精确的时间,实现系统时钟的统一.     

局域网环境的网络时间协议性能测试

网络时间协议(NTP)能够实现多节点时间和频率同步,具有简单、经济和高效等特点,但在性能测试方面的相关研究不多,使得在实际系统中是否采用NTP时缺乏参考数据。针对这一问题,开展了局域网环境下的NTP性能测试,分析了系统负载和网络负载对NTP性能的影响。在实际系统中,通过比较IRIG-B时码卡和GetLocalTime Windows API返回的时间,近似获取了计算机基准时钟信号的频率偏差,该误差值与NTP测算的结果基本一致,表明本地一级NTP服务器时间同步和频率同步性能良好。     

无线传感器网络TPSN的优化算法

通过对无线传感器网络时钟同步算法TPSN(传感器网络时间同步协议)的研究,提出一种TPSN的优化算法;在TPSN算法时钟同步的过程中,由于节点时钟的不稳定性以及节点间消息交换延迟会引起同步误差,针对引起同步误差的这两个因素,基于已经存在的TPSN时钟同步算法,利用贝叶斯估计的先验和后验分布对TPSN算法进行优化,来达到减小同步误差的目的;使用NS2仿真软件进行的仿真实验显示优化后的算法比原算法的同步误差明显减小,同步精度显著提高.     

A New and Improved Algorithm for Fault-Tolerant Clock Synchronization

Synchronous clocks are an essential requirement for a variety of distributed system applications. Many of these applications are safety-critical and require fault tolerance. In this paper, a new "Sliding Window" clock synchronization algorithm is presented. It offers two significant advantages. First, it can tolerate considerably higher percentages of faults than any known algorithm. In addition, it achieves clock synchronization tightness that is tighter than or as tight as that of other algorithms. A comprehensive simulation environment is used for an evaluation and comparison of the Sliding Window Algorithm with other clock synchronization algorithms. A quantitative evaluation using this environment outlines the achievable tightness under different conditions and shows that the Sliding Window Algorithm is capable of tolerating more than 50% of the nodes being faulty at any time as well as short fault bursts that affect all nodes. The evaluation also shows that our algorithm synchronizes up to 38% tighter than other algorithms. Finally, it is proven that the algorithm is able to guarantee synchronization in an n-node system even if the number of Byzantine faults is n/4.     

基于NTP的高精度时钟同步系统实现

Windows操作系统内置的NTP授时精度不高,分辨率最高只有10ms。给出一个基于Windows操作系统的计算机网络同步时钟实现方案,该方案可以有效提高计算机时钟同步精度,在LAN中时钟同步精度达250μs。同时采用了校正时钟频率误差算法,校正后的时钟长期计时误差能达到10天少于1s。     

基于RTEthernet改进的时钟同步算法

以太网其庞大的网络系统在复杂的环境中存在网络链路延迟,节点时钟的漂移,同步能力差等问题。通过研究RTEthernet协议的起源和工作原理,考虑到影响实时以太网时间同步精密度的时钟拜占庭故障、网络传输延迟和漂移率等三个因素,建立了符合RTEthernet协议的通信模型。对FTA时钟同步算法在故障下时钟同步精密度损失率提升较少的问题进行了研究,引入了滑动窗口技术,提出了容错滑动窗口（Fault-Tolerant Sliding Window, FTSW）算法。容错滑动窗口算法能进一步提高分布式系统在进行时钟同步是对故障节点的容错能力。最后,使用CANoe仿真工具对FTSW算法进行仿真验证, FTSW算法的容错性优于FTA时钟同步算法算法,且在系统（七个节点）中存在两个拜占庭故障的情况下,同步后的精密度损失率降低了7.1%。     

基于最优时钟偏差的无线传感器网络同步算法

针对无线传感器网络固有的时钟偏移和时钟漂移问题,研究了不同的时间同步方法对同步精度的影响。以簇形网络结构时钟同步原理为依据提出最优时钟偏差算法,应用卡尔曼滤波方法,以最优化递归方式对成员节点的时钟偏差进行最小调整。与一般簇形同步算法进行比较发现,该算法不仅可以提高同步精度,还可以减少节点能耗。仿真结果也表明,该算法能准确地描述同步精度问题,是一种有效的时钟同步算法。     

基于CAN总线的时钟同步机制研究

作为一种典型的多主系统,CAN总线具有高实时性特点,在应用中,需要根据实际系统的要求选定恰当的调度算法,满足其消息传输的实时性要求。在CAN总线中有效地实施调度算法,必须提供高精度的时钟同步机制。在此基础上,分析了如何把“后期协商”时钟同步算法应用于CAN总线,设计了一种改进的容错性“后期协商”同步算法,提供了高精度的时钟同步机制,实现了在CAN总线中有效地实施调度算法,提供了一定的容错能力,减少同步开销。