高精度网络定时传输协议的研究与应用

摘要

随着通信网络的传输平台逐渐向基于分组的IP/Etherent架构发展，测控系统也随之由传统TDM网络传输平台转向IP网络传输平台。然而，对于测控系统微秒量级时间同步精度的要求，IP网目前普遍采用的定时协议（如NTP等）都无法满足，因此IP网的高精度时间同步成为基于分组交换网络的一个急需解决的问题。
　　 本文主要研究了以下内容:
　　 1.对IEEE1588协议进行了详细研究，通过把μC/OS-Ⅱ和LwIP移植到LM3S8970硬件平台上，做到了在LM3S8970的软、硬件平台上实现IEEEI588协议。
　　 2.利用LM3S8970实现的时钟设备，采用仿真实验的方法对IEEE1588协议性能进行了评估，得出了IEEE1588协议在局域网上可以实现微秒量级的时间同步的结论。
　　 3.笔者认为采用IEEE1588协议与同步以太网技术相融合的方法，是实现高精度网络定时传输的最佳方案，并对IEEE1588协议在IP专网中的应用做出了设想。
　　 通过本文的研究，为解决IP专网的高精度时间同步问题提供了技术支撑，使IEEE1588协议在IP专网中具有良好的应用前景。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究的背景

1．2 IEEE1588协议的发展历史

1．3 国内外发展与应用

1．4 研究的意义和目标

1．5 本论文的内容安排

第二章 网络定时技术的分析与比较

2．1 同步以太网技术

2．1．1 基本原理和性能

2．1．2 网络结构和时钟质量信息

2．1．3 同步以太网设备时钟规范

2．2 NTP协议综述

2．2．1 NTP协议的工作原理

2．2．2 NTP协议的工作模式

2．2．3 NTP协议的报文

2．3 IEEE1588协议综述

2．4 网络时钟同步协议的比较

2．5 本章小结

第三章 IEEE1588协议及其性能分析

3．1 报文

3．2 时间标签的产生

3．3 基本设备模型

3．3．1 普通时钟

3．3．2 边界时钟

3．3．3 端到端透明时钟

3．3．4 点到点透明时钟

3．4 网络结构

3．4．1 简单的主从结构

3．4．2 线性级联结构

3．4．3 多连接网络的结构

3．5 同步机制

3．5．1 建立主／从时钟关系

3．5．2 最佳主时钟算法

3．5．3 主从时钟的同步

3．5．4 点到点链路时延的测量

3．6 影响同步精度的因素

3．6．1 协议栈因素

3．6．2 网络元件因素

3．6．3 时钟性能因素

3．7 本章小结

第四章 IEEE1588协议的实现与评估

4．1 PTP协议的实现

4．1．1 系统平台设计

4．1．2 设备的实现模型

4．1．3 μC／OS-Ⅱ实时操作系统

4．1．4 LwIP协议栈

4．1．5 PTP协议栈的实现

4．2 PTP协议的性能评估

4．2．1 实验环境和方法

4．2．2 实验测试

4．2．3 实验结论

4．3 本章小结

第五章 IEEE1588协议的应用

5．1 引言

5．2 PTP与同步以太网技术的融合

5．3 PTP在IP专网中的应用

5．3．1 PTP对网络的要求

5．3．2 IP专网网络现状

5．3．3 PTP在IP专网中的使用模式

5．3．4 向IEEE1588协议过渡的方式

5．4 本章小结

第六章 结束语

致谢

参考文献

研究成果