频率漂移对PTPV2链路延迟计算精度的影响与分析

针对基于PTPV2的网络化测试系统中,时钟频率漂移对链路延迟的影响问题,分析了IEEE1588时间同步过程的原理和拓扑结构图,给出了点对点PTP系统中影响同步性能的机理;在此基础上,通过引入频率变化率补偿因子CRF,获得了链路延时误差计算模型;结果表明,均衡提高主从时钟频率稳定度可改善系统同步精度,合理选择报文传递参数可减少时延计算误差。     

船舶电力系统时钟同步及改进技术研究

为了提高船舶电力系统时钟同步精度,减少由于测试时间基准不同带来的误差,提出了一种新的船舶综合平台时钟同步方案;利用PTP同步报文中时间戳的精确值于每周期利用偏差对从时钟进行修正的同时,将多周期的时钟漂移进行综合,改进同步精度;利用Matlab进行时钟误差建模,进行算法改进及硬件验证;仿真和测试结果表明,该算法能够在IEEE1588同步方案的基础上将同步精度进一步提升至60ns左右,在不改变以太网同步策略的基础上进一步改进同步精度,具有重大的研究价值和工程实践意义。     

基于IEEE 1588的智能变电站时钟同步技术研究

介绍了基于IEEE 1588协议的高精度时间同步原理,描述了数字化变电站PTP同步对时系统组织结构。研究了PTP的最佳主时钟算法、本地时钟同步算法及硬件时间戳的实现,分析了影响同步性能的因素。最后对时钟同步精度进行了测试,结果表明可满足IEC 61850所有等级的对时精度要求。     

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。     

精确时钟协议的最优主时钟算法

IEEE1588标准是测量和控制领域的精确时钟同步协议,通过控制网络同步全系统设备的时钟。在不需要太多资源的情况下,能达到高精度的时钟同步;该协议规定了系统内只有一个主时钟,其他的设备的时钟都要和该主时钟同步,因此主时钟的选择好坏对于时钟的同步精度至关重要;文中研究了最优主时钟的算法思想、原理和组成,设计了实现最优主时钟算法的功能模块和方法,并使用测试系统对模块的功能进行了相应的仿真测试;实验结果表明,设计的功能模块能够轻松的选择到系统的最优主时钟,验证了最优主时钟算法的可行性和有效性,为精确时钟同步协议的进一步应用奠定了基础。     

PTP精密时钟同步原理分析

随着网络技术的发展,分布式控制系统中对时间同步的要求越来越高,PTP协议就是一种应用于分布式测犀和控制系统中的精确时钟协议.本文介绍了PTP协议的基本原理,对其协议核心的最佳主时钟算法和本地时钟同步的原理进行了讨论,最后分析了影响时钟同步的因素.经过分析可知,通过消除或者减小影响时钟同步的因素和采用相同性能的主从时钟,则同步精度会得到很大提高.     

基于PTP的多节点微震数据同步采集技术研究

为了同步微震监测系统中各分布式采集节点时钟和提高其精度,提出一种基于PTP(precision time protocol)时钟协议的微震数据同步采集设计方案。该方案将计算机时钟作为系统主时钟,以STM32为处理器,IP178CH为网卡驱动设计时钟分配器,并在其中植入PTP时钟协议,然后通过时钟分配器向网络中各采集节点周期性发送同步信号,最后通过时间偏差和网络延迟时间对每个节点的RTC时钟进行校准,使其与主时钟保持一致,从而实现了节点数据同步采集,其时钟同步精度达到了μs级。     

面向测量与控制的精确时间同步实现方法

IEEE1588协议的不同实现方法对时间同步精度具有重要影响。该文分析了PTP引擎模块体系结构,实现PTP协议状态机、最佳主时钟算法、时钟变量算法、本地时钟同步算法,优化PTP报文发送与接收的控制过程。测试表明,该精确时间同步实现方法可使同步精度达到10微秒级,能有效满足测量与控制领域对时间同步的高精确度要求。     

基于加权最小二乘法的精确时钟同步算法研究与实现

提出了一种基于加权最小二乘法的从时钟频率自补偿算法。该算法采用从时钟频率自补偿算法解决了每两次PTP同步之间时钟漂移偏差逐步扩大的问题,并引入加权最小二乘法来求取频率自补偿算法中的动态补偿值。该算法在以Altera Cyclone Ⅱ FPGA为主控芯片的开发平台上通过了验证,测试结果表明,算法的引入显著提高了PTP的同步精度,同步精度达到1μs。     

基于PTP的加权时钟同步算法

时钟同步在计算机网络领域中应用广泛,是实现许多网络功能的重要基础。软件定义网络(SDN)作为一种新兴的网络架构,其中的确定性时延、同步传输、网络虚拟化等研究都依赖于网络协议进行软件时钟同步。研究如何通过软件方式提升时钟同步精度在SDN系统中有着重要的意义。本文对现有的PTP的时钟同步方式进行了介绍与分析,在此基础上提出了一种改进的时钟加权算法,通过利用网络中上一层多个节点的时钟信息来提升多跳同步的时钟精度。在对典型网络的仿真测试中,每个节点时钟同步精度的提升幅度从1倍到2.6倍不等。网络中的链路越多,算法提升效果越明显。     

基于精密时间协议的时钟同步技术

IEEE 1588协议的精密时间协议提供了一种网络控制系统中主从时钟交换报文达到时钟精准同步的有效方法。基于精密时间协议，在网络驱动中对时戳进行采集和处理，采用最佳主时钟算法选取网络主时钟对从时钟进行同步，使用Java语言和C语言混合编程实现软件网络时钟同步，并采用Allan方差公式对时钟性能进行描述。     

基于卡尔曼滤波的网络精确时钟同步研究

在网络化分布式测试与控制系统中,时钟同步是一项重要的课题研究指标.在基于IEEE 1588协议主从时钟的时钟同步中,时钟偏差和时钟漂移的精确测量是主从时钟同步的重要保证.提出了基于卡尔曼滤波的时钟同步方法,该方法不仅能对主从节点之间的时钟漂移进行估计、优化时钟模型,还能实现对时钟偏差的估计,消除传输网络中的干扰.实验结果表明,在时钟同步中引入卡尔曼滤波算法能显著提高时钟同步精度.     

无线传感器网络环境下基于卡尔曼滤波的PTP协议

作为分布式系统的重要组成部分,精确时间同步是对时间敏感的工业无线网络的核心技术.基于时间信息包交换的IEEE 1588精确时间同步协议（PTP）主要针对有线网络提出,其同步精度受制于时间戳的精度和传输延迟抖动.在无线传感网中,节点难以获取精确时钟戳,同时由于信道共享、包冲突和信道衰落,无线网络的传输延迟抖动非常明显. 研究了无线网络中PTP的性能与时间戳精度之间的关系,提出了一个自回归模型来描述时钟漂移,将PTP中的包交换过程抽象为一组状态空间方程,将延迟抖动等作为观测噪音,从而利用卡尔曼滤波器予以滤除.仿真结果表明,在不同时间戳精度和延迟抖动下,卡尔曼滤波能有效改善时钟误差和稳定性.     

基于Truetime的无线分布式测试系统时钟同步研究

提出了无线分布式测试系统的构架,介绍了PTP协议的时钟同步工作过程.引入一种新的无线网络仿真工具Truetime,结合PTP协议在其中的实现,讲解了其建模的关键步骤.通过仿真给出了PTP协议在无线分布式测试系统中时钟同步的精度性能.     

基于拟合偏差的时钟同步

该文提出采用拟合偏差方法进行时钟调整的策略,以有效克服网络延迟和抖动对时钟同步的影响。开发NTP时间同步客户端,实现多种时间戳数据的采集和存储。分析本地节点的时间信息和来自于参考时钟服务器的时间戳信息,并构造时钟偏差趋势方程。利用线性拟合方法建立时钟漂移率数学模型和利用该漂移率进行时钟的调整和稳定性分析。实验证明,该策略提高了客户端时钟同步的稳定性和安全性,能够更好地适应网络传输性能较差环境下的时钟同步。     

仿真系统中的时钟同步算法

研究当前仿真系统中的时钟同步问题和网络时间协议（NTP）。在NTP的基础上通过引入“主从服务器”模式、客户端时间推进和事件注册机制,实现一种适用于分布式仿真系统的、具有较高精度的软件时钟同步算法,给出同步系统的设计和实验方案。根据对实验数据的分析,验证该算法是一种简单有效的高精度时钟同步算法。     

EtherCAT分布时钟机制在数控系统中的研究与应用

为了提升数控系统的同步性能,提出了将EtherCAT分布时钟机制引入到数控系统的解决方案。首先重点研究了EtherCAT分布时钟的系统时间和从站本地应用的同步机制;接着详细阐述了分布时钟机制在数控系统中的实现过程;最后搭建了EtherCAT分布时钟同步性能测试平台,经测试主站时钟、参考时钟和从时钟均达到了纳秒级的同步。     

PTP网络非对称时延抖动修正算法设计与分析

为了改进PTPV2时间同步网络非对称时延抖动对主从时钟同步精度的影响,设计了传输报文的非对称时延抖动修正算法。基本思路是在主从时钟交换报文信息中,找出最佳报文用于从时钟的调整。采用两级过滤先进增强时间恢复算法,即使发生网络传输阻塞,也能筛选出未受阻塞的幸运报文用于时钟偏差估计。新算法能够很容易集成到PTPV2协议中,而不会影响基本的报文信息交换。实际测试结果表明,新设计的时间恢复算法,在普通交换机网络中,可有效抑制非对称时延抖动,主从时钟同步精度也可优于100ns。     

IEEE 1588 based time synchronization system for a seafloor observatory network

An IEEE 1588 based application scheme was proposed to achieve accurate time synchronization for a deep seafloor observatory network based on the communication topological structure of the Zhejiang University Experimental and Research Observatory. The principles of the network time protocol （NTP） and precision time protocol （PTP） were analyzed. The framework for time synchronization of the shore station, undersea junction box layer, and submarine science instrument layer was designed. NTP and PTP network signals were decoded by a PTP master clock on a shore station that receives signals from the Global Posi- tioning System and the BeiDou Navigation Satellite System as reference time sources. These signals were remotely transmitted by a subsea optical-electrical composite cable through an Ethernet passive optical network. Accurate time was determined by time synchronization devices in each layer. Synchronization monitoring experiments performed within a laboratory environment indicated that the proposed system is valid and has the potential to realize microsecond accuracy to satisfy the time synchronization requirements of a high-precision seafloor observatory network.     

普通交换机在IEEE1588时钟同步系统中的应用

探讨了在通信网络结构相对简单的分布式测控系统中,采用普通以太网交换机实现IEEE1588时钟同步应用方案。通过大量的实验数据来分析IEEE1588系统中使用普通交换机所导致的同步报文延迟对于时钟同步精度的影响,以及使用不同性能交换机的IEEE1588系统所能够实现的时钟同步效果。研究结果表明,在主从时钟节点通过交换机直接连接以及网络流量很小的情况下,仍可以实现微秒级的时钟同步精度,由此验证了普通交换机的可行性。本文的工作可以为IEEE1588协议在分布式测控系统中的进一步推广普及提供参考依据。