【摘要】：隨著多媒體娛樂(lè)系統(tǒng)和輔助駕駛系統(tǒng)的應(yīng)用,大量的音視頻等時(shí)間敏感數(shù)據(jù)需要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸,這對(duì)時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間同步提出了更高的要求。為了給時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)提供精準(zhǔn)的定時(shí)和時(shí)間同步,IEEE802.1工作組制定了IEEE802.1AS時(shí)間同步協(xié)議。它通過(guò)將網(wǎng)絡(luò)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的時(shí)間同步到一個(gè)共同的最佳主時(shí)鐘,從而保障時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡脱舆t和時(shí)間同步。然而IEEE802.1AS協(xié)議在實(shí)施中通常遇到兩個(gè)問(wèn)題,一個(gè)問(wèn)題是,由于網(wǎng)絡(luò)多端口的調(diào)度復(fù)雜和網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備的限制,最佳主時(shí)鐘選擇算法在兩個(gè)以上的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間實(shí)現(xiàn)比較困難。另一個(gè)問(wèn)題是,路徑延遲測(cè)量容易受到操作系統(tǒng)調(diào)用延遲不確定和鏈路傳輸不對(duì)稱的影響,產(chǎn)生較大的測(cè)量誤差,從而影響時(shí)間同步的精度。本文詳細(xì)研究了IEEE802.1AS精準(zhǔn)時(shí)間同步協(xié)議,分析了協(xié)議中最佳主時(shí)鐘選擇、路徑延遲測(cè)量和時(shí)間同步的原理,根據(jù)協(xié)議內(nèi)容提出了基于定時(shí)任務(wù)隊(duì)列調(diào)度的時(shí)間感知系統(tǒng)模型。首先,通過(guò)在Linux操作系統(tǒng)上構(gòu)建定時(shí)任務(wù)隊(duì)列和狀態(tài)機(jī)跳轉(zhuǎn)接口,完成了協(xié)議的軟件實(shí)現(xiàn)。其次,通過(guò)時(shí)間感知系統(tǒng)的多端口調(diào)度,實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)以上網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的最佳主時(shí)鐘選擇。然后,結(jié)合實(shí)際的軟件實(shí)現(xiàn)分析了路徑延遲測(cè)量誤差的產(chǎn)生原因,通過(guò)確定并抵消系統(tǒng)調(diào)用延遲的方法,減小了系統(tǒng)調(diào)用延遲造成的延遲測(cè)量誤差。最后,使用NS-3網(wǎng)絡(luò)仿真軟件仿真了不同網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞亩喙?jié)點(diǎn)之間的最佳主時(shí)鐘選擇算法,搭建硬件平臺(tái)在不同網(wǎng)絡(luò)負(fù)載下,測(cè)試了端對(duì)端的路徑延遲測(cè)量和時(shí)間同步。仿真結(jié)果表明,多端口的時(shí)間感知系統(tǒng)設(shè)計(jì),能夠在多節(jié)點(diǎn)組成的不同網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲姓_的選擇出最佳主時(shí)鐘。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)的時(shí)間感知系統(tǒng)減小了路徑延遲測(cè)量的誤差,時(shí)間同步達(dá)到了亞微秒級(jí)的精度。
【圖文】：

報(bào)文體和報(bào)文擴(kuò)展域，報(bào)文長(zhǎng)度通常包含 reserved 預(yù)留字節(jié)。（5）domainNumber：表示域號(hào)，用來(lái)表示報(bào)文發(fā)送設(shè)備所屬的 gPTP 域。（6）flags：占用兩個(gè)字節(jié)表示網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)的一些特性，其中每個(gè)字節(jié)的每一位表示節(jié)點(diǎn)的一種特性。（7）correctionField：該字段表示報(bào)文駐留時(shí)間校正域，駐留時(shí)間的單位是 ns，通過(guò)校正域值乘以 216計(jì)算出。通常 correctionField 域的取值與報(bào)文的類型有關(guān)。（8）sourcePortIdentity：表示報(bào)文發(fā)送端口的信息，包含了端口號(hào)和 ClockIdentity，端口號(hào)用來(lái)區(qū)分同一個(gè)節(jié)點(diǎn)的不同端口，ClockIdentity 用來(lái)區(qū)分不同的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。（9）sequenceId：表示報(bào)文的序列號(hào)，同一種報(bào)文每發(fā)送一次 sequenceId 加一。（10）Control：用來(lái)表示硬件兼容，其值與報(bào)文類型有關(guān)。（11）logMessageInterval：報(bào)文發(fā)送間隔的對(duì)數(shù)形式，通常由時(shí)間間隔換算：logMessageInterval = log2Interval其中 Interval 單位為納秒表示報(bào)文發(fā)送時(shí)間間隔，，對(duì)數(shù)的表示形式減小了報(bào)文長(zhǎng)度。(2-1)

1AS 的時(shí)間感知系統(tǒng)設(shè)計(jì)17圖3.2 時(shí)間感知系統(tǒng)框架如圖 3.2 所示，SiteSync 實(shí)體在時(shí)間感知系統(tǒng)中根據(jù) BMCA 的結(jié)果決定數(shù)據(jù)的流轉(zhuǎn)，一個(gè)時(shí)間感知系統(tǒng)在 gPTP 域中扮演的角色決定其數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)的方向。根據(jù) BMCA的結(jié)果和時(shí)間感知系統(tǒng)所在節(jié)點(diǎn)的屬性，數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)通常有以下四種情況：(1) 當(dāng)該時(shí)間感知系統(tǒng)在 gPTP 域中為 GM 時(shí)，ClockMaster 定時(shí)發(fā)送時(shí)鐘源的時(shí)間信息信息給 SiteSync，然后 SiteSync 將時(shí)間信息發(fā)送給 ClockSlave 供時(shí)間敏感應(yīng)用使用，并通過(guò)端口和 MD 將時(shí)間信息發(fā)送給 gPTP 域中相連的時(shí)間感知系統(tǒng)。(2) 當(dāng)該時(shí)間感知系統(tǒng)在 gPTP 域是一個(gè)非 GM 的橋時(shí)，該系統(tǒng)通過(guò) MD 實(shí)體接收時(shí)間同步報(bào)文
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN919.8

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前6條

1 許健;于鴻洋;;Linux下一種高性能定時(shí)器池的實(shí)現(xiàn)[J];電子技術(shù)應(yīng)用;2012年12期

2 李學(xué)橋;陳園;梁爽;;基于IEEE1588協(xié)議的精確時(shí)鐘同步算法改進(jìn)[J];計(jì)算機(jī)工程與科學(xué);2011年02期

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1 陳金鳳;IEEE1588網(wǎng)絡(luò)時(shí)延測(cè)量研究與實(shí)現(xiàn)[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（國(guó)家授時(shí)中心）;2013年

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3 譚敏y

本文編號(hào)：2710727