IEEE1588网络时间同步的研究

论文摘要

时间信息是计算机网络中,尤其是分布式控制系统中最重要的基础信息。网络中的时间同步是一个重要的研究方向,时间同步是很多基于网络的关键应用的基础。随着网络技术的发展,分布式系统中对时间同步的要求越来越高。在现有以太网基础上开展测试与测量,首先需要解决的是实现不同终端设备之间的精密时钟同步。文章在对IEEE 1588网络精确时钟同步协议详细分析的基础上,分析了相应的时钟同步模型和最佳主时钟的选择算法,并对时钟同步的同步过程,以及时钟校正机制进行了详细的讨论。文章设计了IEEE 1588精确时间同步协议体系结构,实现了最佳主时钟算法、本地时钟同步算法以及PTP报文发送与接收的控制算法,详细描述了现场设备中IEEE1588时间同步的具体实现过程。文章还根据嵌入式系统的开发流程,对嵌入式Linux技术做了深入的探讨,对交叉编译环境和软件开发的一般过程进行了阐述,最后在S3C2410开发板上进行时间同步。笔者所做的工作对于以太网时间同步的研究以及进一步将时间同步PTP协议应用于嵌入式Linux系统具有较好的借鉴作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 概述
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 课题来源和研究内容
• 1.4 论文组织结构
• 第二章 网络时间同步的基本理论
• 2.1 有源同步和无源同步
• 2.2 时间传递方法
• 2.2.1 从GPS到时间服务器的传递
• 2.2.2 从时间服务器到网络时间客户单元的传递
• 2.3 时间同步技术
• 2.3.1 物理时钟同步
• 2.3.2 逻辑时钟同步
• 2.3.3 网络时间协议的基本原理
• 第三章 IEEE1588关键技术的研究
• 3.1 IEEE 1588的PTP协议规范
• 3.1.1 时钟和报文
• 3.1.2 时钟同步机制
• 3.2 最佳主时钟算法
• 3.2.1 状态决定算法
• 3.2.2 数据集比较算法
• 3.3 PTP系统的时钟状态管理规范
• 3.3.1 现场设备PTP端口状态分析
• 3.3.2 PTP协议引擎状态机
• 3.3.3 PTP中设备的状态调度规程
• 3.4 本章小结
• 第四章 Linux下1588时间同步的系统设计与实现
• 4.1 网络时钟同步系统的设计
• 4.2 时钟同步系统的各个模块及其功能的设计
• 4.2.1 初始化配置模块
• 4.2.2 消息接收模块
• 4.2.3 时钟同步模块
• 4.2.4 消息发送模块
• 4.3 PTP报文主要数据集格式
• 4.4 PTP发送控制模块的实现
• 4.5 PTP接收控制模块实现
• 4.5.1 1588 PTP协议报文实体
• 4.5.2 同步报文接收模块
• 4.5.3 跟随报文接收模块
• 4.5.4 延迟请求报文接收模块
• 4.5.5 延迟请求响应报文接收模块
• 4.5.6 报文接收函数
• 4.6 最佳主时钟算法
• 4.6.1 数据集比较算法实现
• 4.6.2 状态决断算法实现
• 4.6.3 本地时钟同步算法模块实现
• 4.7 本章小结
• 第五章 Arm-Linux时间同步系统的设计
• 5.1 Bootloader的移植
• 5.2 ARM-Linux操作系统的移植
• 5.3 根文件系统的制作
• 5.4 加入时间同步程序的ramdisk文件系统映象的制作
• 5.5 基于S302410开发板的嵌入式Iinux时钟同步研究
• 5.6 实验结果
• 5.7 本章小结
• 第六章 结论及未来的工作
• 6.1 结论
• 6.2 未来的工作
• 参考文献
• 致谢
• 作者在攻读硕士期间的主要研究成果