精確時間協(xié)議的軟件設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展,極大的改變了人們的生活方式。在這種大環(huán)境背景下,航天航空、工業(yè)自動化等產(chǎn)業(yè)也迅猛發(fā)展,這些領(lǐng)域中,時間同步是一個最基本但又是最重要的環(huán)節(jié),科學(xué)家們對計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)投入很多精力,以期待可以找到解決這種問題的好方法,因此逐漸誕生了NTP、PTP等時間同步協(xié)議。PTP較NTP相比:首先網(wǎng)絡(luò)環(huán)境拓撲發(fā)生變化時,最佳主時鐘算法可以實現(xiàn)一定程度的自動重配置;其次PTP具有更高的精度。本文重點工作是開發(fā)一個可以在

2、局域網(wǎng)中實現(xiàn)自配置的時鐘同步軟件,且可以運行在IPv4和IPv6環(huán)境下。
　　本文在論文開頭介紹了時間同步的一些背景知識和相關(guān)理論,從概念上對時間同步有了了解之后;接著引入IEEE1588標(biāo)準(zhǔn),從它的起源說起,然后介紹了IEEE1588中PTP協(xié)議的特點、同步原理,并描述了PTP系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和設(shè)備類型;最后根據(jù)標(biāo)準(zhǔn),開發(fā)了一個使用軟件時間戳的PTP同步軟件。本文第四章詳細描述了PTP同步軟件設(shè)計實現(xiàn)時各個組件的設(shè)計細節(jié),包括

3、協(xié)議引擎、最佳主時鐘算法、軟件時間戳、時鐘服務(wù)器、PTP報文處理流程和NetLayer處理流程六個部分。
　　本文獨特之處是在應(yīng)用層產(chǎn)生軟件時間戳,改進時間同步算法的同時并借鑒濾波器技術(shù)過濾軟件時間戳在通過協(xié)議棧和網(wǎng)絡(luò)時產(chǎn)生的抖動等噪音,從而使得精度更高。最后在局域網(wǎng)中對PTP軟件的功能和性能分別進行了測試,最終可以看到最佳主時鐘算法可以實現(xiàn)時鐘自動重配置過程,并且我們設(shè)計的PTP軟件精度可達到百微秒級,甚至超過了NTP的毫秒級精