本文關(guān)鍵詞：高端路由器時間同步的研究與實現(xiàn)

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【摘要】：時鐘同步技術(shù)是IP RAN(Radio Access Network,無線接入網(wǎng))建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)之一。時鐘同步包括頻率同步和時間同步,在無線網(wǎng)絡(luò)中,頻分復(fù)用制式如WCDMA只需要保證頻率同步,而時分復(fù)用制式如TD-SCDMA則需要在支持頻率同步的基礎(chǔ)上支持時間同步。目前IP RAN支持的主要時鐘同步技術(shù)中只有IEEE1588v2支持時間同步,而且中國移動在IP RAN建設(shè)中明確要求核心和匯聚接入設(shè)備必須支持IEEE1588v2協(xié)議。IEEE1588v2協(xié)議即精密時間協(xié)議(Precison Time Protocol,PTP),該協(xié)議定義了網(wǎng)絡(luò)中完成高精度時間同步的原理和報文交互的規(guī)范,主要用于解決成本過高及精度不足等問題。目前,在無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中解決時間同步的主要方案是在基站節(jié)點上安裝GPS(Global Position System)接收器,通過獲取衛(wèi)星時間完成各接入設(shè)備間的時間同步。但是GPS方案存在施工難度大、成本高、可靠性低等缺點,IEEE1588v2不僅能夠提供與GPS同級別的時間同步能力,還能克服GPS的上述缺點。本文研究的是將IEEE1588v2協(xié)議用在IP RAN的核心層高端路由器上完成時間同步,證明該方案可以替代GPS同步方案。本文對IEEE1588v2協(xié)議中的關(guān)鍵點做了研究,包括協(xié)議概念、報文類型及格式、時鐘工作模式、同步機制中的數(shù)據(jù)集與狀態(tài)機等內(nèi)容。高端路由器的時鐘功能模塊包括主控制板和業(yè)務(wù)板兩部分,分別在三、四章中進行了介紹。本文采用在同步以太網(wǎng)技術(shù)完成物理層頻率同步的基礎(chǔ)上通過IEEE1588v2協(xié)議報完成時間同步的方案。兩項技術(shù)的實現(xiàn)都需要軟硬件的支持,項目背景主要是基于業(yè)務(wù)板上支持IEEE1588v2協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)芯片(Network Processors,NP芯片)和支持同步以太網(wǎng)功能的10GE(Gigabit Ethernet)以太網(wǎng)接口卡。其中在NP芯片完成PTP協(xié)議報文的收發(fā)和時間戳的獲取,在以太網(wǎng)接口卡上完成對時鐘信號的恢復(fù)與上送。主要工作包括以太網(wǎng)接口卡的開發(fā)、時間同步功能的驅(qū)動編碼和系統(tǒng)組網(wǎng)測試,最終完成高端路由器設(shè)備內(nèi)部和主從設(shè)備間的時間同步。并參照IP RAN時間測試規(guī)范進行了組網(wǎng)測試,在給出組網(wǎng)測試結(jié)果的同時進行了精度分析,從而驗證該方案完成時間同步的可行性。最后,提出了本文的不足和對未來的展望。
【關(guān)鍵詞】：時間同步 同步以太網(wǎng) 報文 時間戳
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN915.05
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 專用術(shù)語注釋表9-11
• 第一章 緒論11-17
• 1.1 課題研究背景及意義11-14
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.1 IEEE1588協(xié)議的發(fā)展14-15
• 1.2.2 IEEE1588協(xié)議的研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3 研究內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排16-17
• 第二章 PTP時間同步17-31
• 2.1 PTP協(xié)議概念及報文17-21
• 2.1.1 PTP協(xié)議基本概念17-19
• 2.1.2 PTP協(xié)議報文及傳輸19-21
• 2.2 PTP協(xié)議同步原理21-26
• 2.2.1 PTP時鐘工作模式21-23
• 2.2.2 PTP同步校準原理23-26
• 2.3 PTP協(xié)議機制26-30
• 2.3.1 PTP時鐘模型26-27
• 2.3.2 PTP數(shù)據(jù)集27-28
• 2.3.3 PTP狀態(tài)機28-30
• 2.4 本章小結(jié)30-31
• 第三章 高端路由器的頻率同步實現(xiàn)31-46
• 3.1 設(shè)備介紹及項目背景31-34
• 3.1.1 高端路由器介紹31-32
• 3.1.2 項目背景32-34
• 3.2 時鐘扣板功能模塊34-40
• 3.2.1 DS31408時鐘芯片34-35
• 3.2.2 FPGA邏輯35-39
• 3.2.3 1588時間引擎39-40
• 3.3 頻率同步方案40-45
• 3.3.1 8KHz基準時鐘40-42
• 3.3.2 同步以太網(wǎng)技術(shù)42-43
• 3.3.3 以太網(wǎng)接口卡及驅(qū)動43-45
• 3.4 本章小結(jié)45-46
• 第四章 高端路由器的時間同步實現(xiàn)46-60
• 4.1 時間同步方案46-51
• 4.1.1 1PPS/TOD標準46-47
• 4.1.2 從時間源獲取時間47-48
• 4.1.3 主從設(shè)備的時間同步48-51
• 4.2 業(yè)務(wù)板功能模塊51-53
• 4.2.1 網(wǎng)絡(luò)處理芯片51-52
• 4.2.2 RTC時鐘與同步52-53
• 4.3 IEEE1588協(xié)議的實現(xiàn)53-59
• 4.3.1 軟件架構(gòu)分析53-55
• 4.3.2 時間戳處理55-56
• 4.3.3 PTP報文處理56-58
• 4.3.4 產(chǎn)品驅(qū)動開發(fā)58-59
• 4.4 本章小結(jié)59-60
• 第五章 時間同步測試及結(jié)果分析60-68
• 5.1 組網(wǎng)設(shè)計及分析60-64
• 5.1.1 組網(wǎng)測試環(huán)境60-62
• 5.1.2 組網(wǎng)模式62-64
• 5.2 時間同步測試64-67
• 5.2.1 時間同步測試步驟64-65
• 5.2.2 測試結(jié)果及分析65-67
• 5.2.3 精度影響因素分析67
• 5.3 本章小結(jié)67-68
• 第六章 總結(jié)與展望68-70
• 6.1 全文總結(jié)68-69
• 6.2 工作展望69-70
• 參考文獻70-72
• 致謝72

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