基于EPL的分布式时钟同步方法

工业以太网协议Ethernet POWERLINK (EPL)分布式站点的时钟同步方法并不能在实时运行过程中保持很高的同步精度,无法满足特定环境下的控制要求;研究了工业以太网协议EPL的两种时钟同步机制,通过数理计算分析了时钟同步误差产生的原因,针对误差较大的缺点,提出了减小误差的方法;通过迭代计算消除了主从站同步报文往返的路径延迟,并设计基于现场可编程门阵列(FPGA)的集线器(Hub)用于EPL菊花链网络拓扑结构,有效地克服了时钟同步报文往返传输延时不一致的缺点,测试结果表明新方法明显优于协议自身的时钟同步方法,对于实现基于EPL的高精度分布式时钟同步网络具有重要意义.     

半实物网络测试系统从时钟频率漂移影响分析

针对精确时钟协议(PTP)用于半实物网络仿真测试时难以实现精确系统同步的问题,研究从时钟频率漂移对PTP仿真系统同步性能的影响。建立了半实物网络环境下PTP系统模型和时钟模型,解析性推导出单向传输链路中Slave_n对主时钟的时延误差估计,得出从时钟模型时延误差表达式具有一致的加权结构,且各误差项都将累积并渗透到传输线路中,影响整个网络的同步精度。基于此,设计多种半实物网络仿真场景进行验证、分析和测试。仿真结果表明:单个从时钟频率漂移对系统同步精度影响甚微,但系统内从时钟均存在漂移或主时钟存在时间抖动的情况下,造成的同步误差是单个从时钟频率漂移时的10倍,会对系统同步精度产生严重的影响,研究成果能为半实物网络测试环境时钟部署策略提供重要参考。     

IEEE1588精确时钟同步协议从时钟设计

时钟漂移与传输延时的不确定性是分布式系统时钟同步中不容忽视的问题,它直接影响同步精度。分析了IEEE 1588精确时钟同步协议的同步机制,设计了从时钟的硬件结构,提出了结合数据滤波和锁相环PI调节的高精度时钟同步算法。     

频率漂移对PTPV2链路延迟计算精度的影响与分析

针对基于PTPV2的网络化测试系统中,时钟频率漂移对链路延迟的影响问题,分析了IEEE1588时间同步过程的原理和拓扑结构图,给出了点对点PTP系统中影响同步性能的机理;在此基础上,通过引入频率变化率补偿因子CRF,获得了链路延时误差计算模型;结果表明,均衡提高主从时钟频率稳定度可改善系统同步精度,合理选择报文传递参数可减少时延计算误差。     

Ad Hoc网络时间同步技术研究

通过分析影响时间同步性能的6类网络延时,对几种基本的无线传感器网络时钟同步协议进行了介绍和性能比较,提出了一种基于时延探测机制的AdHoc网络时间同步协议.协议通过构造特定的工作方式及信息格式,将各类时延误差作为一个整体来探测和消除.此外,由于时延探测过程和时间校正过程相互分离,减轻了时延探测过程中对于信息成功交互的时间要求,有利于降低网络的冲突和负担.分析表明,DMC-TS协议实现简单,扩展性好,由于针对所有的延时误差都进行了校正,因此能够提供较好的同步精度.     

无线传感器网络中带延时的一致性时间同步

针对无线传感器网络(WSNs)中节点间通信存在传输延迟,影响同步精度的情况,将加权平均应用于相对时钟斜率的计算,提出了一种带延时的一致性时间同步算法.该算法中每个传感器节点通过与邻居节点通信交换时钟信息,根据一致性理论更新时钟参数,从而到达时间同步的目的.研究了在假定传输延时服从正态分布的情况下对一致性时间同步算法的影响,提出的算法降低了延时对同步精度的影响,Matlab仿真验证了该算法的有效性.     

多层动态分簇的WSN时间同步算法

无线传感器网络受多跳传输延迟和节点中的晶振准确度的影响,造成时间同步误差较大.为了减小同步误差,传统解决方法提高了同步算法的频率,这使得算法面临两个问题:①通信能耗较高;②精度与能耗之间的不平衡.针对以上问题,结合单向广播机制和双向成对机制,提出一种多层动态分簇的无线传感器网络时间同步算法.采用节点分层策略减少了同步通信开销;采用同步误差补偿机制降低了算法同步误差的影响,使用时钟补偿机制减少了传感器节点运行的累积误差.实验测试表明:在保证精度的前提下,本算法降低了同步次数,减少了同步通信开销,从而延长了网络的生命周期.     

线性传感器网络时间同步协议

由于存在着高同步误差和高功耗的特点,尤其当网络拓扑为多跳线状时,经典的双向报文交换同步机制不适合于无线传感器网络中的一些应用.提出了TPLSN时间同步协议.两个组件,包括:改进的双向报文交换同步机制和时钟飘移补偿机制是TPLSN成功之关键.进一步讨论了TPLSN同步误差随跳数增长的现象.在一个与Mica2兼容的测试床上对TPLSN进行了性能评估.距离时间基准节点9跳的节点的同步误差小于20μs,同步误差随跳数的增长率小于1μs/跳,同步误差随重同步周期的增长率为0.017μs/s.此外,同步一个n跳的线状网络只需要2n个报文,这也是所有基于双向报文交换同步机制的同步协议最小所需的报文数.理论分析表明:近似精度、双向报文交换的不对称性和相对时钟飘移因素对两个相邻节点之间的同步误差有很大的影响.进而,线状网络的时钟序对同步误差的累积至关重要.     

基于IEEE-1588协议的高精度时钟对时设计

针对分布式控制系统的时间同步精度要求,基于ADI公司的BF518高性能DSP芯片,对IEEE-1588协议的P2P对时进行了阐述。通过芯片中关于IEEE-1588协议的TSYNC模块检测PTP事件消息,并提供事件消息的硬件时间戳以提高时间标记的精度,从而降低计算主从时钟时延时间的误差。分析了时钟晶振固有稳定性对时钟同步精度的影响,通过设置加数寄存器值调整本地时钟的频率,并对IEEE-1588协议高精度时间同步过程的软件实现进行了详细阐述。实验测试结果表明,该方法很大程度上提高了同步精度,达到了高精度同步系统的要求。     

基于频率校正的触发型传感器网络同步算法

通过对现有时钟同步算法的分析,为消除触发型同步算法中时钟频率偏差对同步误差的影响,提出一种基于频率校正的触发型传感器网络同步算法。该算法中基站监测事件发生时,相关传感器节点通过线性回归计算时钟晶振频率偏差,通过同步信令的交互,估算往返时延和时间差值。仿真结果表明,该算法能达到良好的同步精度。     

Self-adaptive clock synchronization for computational grid

This paper presents an innovative method to synchronize physical clocks for a computational grid, in particular for a computational grid linked through the asynchronous In-tranet or Internet environments. The method discussed is an asynchronous self-adaptive clock synchronization mechanism. Two strategies for clock synchronisation are introduced. (1) Use con-tinuous time intervals to calculate the precision of clocks, which can reduce the effect of network delay effciently. (2) Every node synchronizes its clock with its leader actively. In addition, a node self-adaptive model is presented, and the relationship between the clock precision and synchroniza-tion time is induced, hence a node can predict when it should begin the synchronization process.Detailed simulation and extension of this issue are provided at the end of the paper. The presented model is both practical and feasible.     

传输时延和时钟同步对以太网控制系统的影响

在分析报文传输时延和时钟同步精度对EPA网络(工业以太网)控制系统的实时性和稳定性的影响的基础上, 提出了新的基于马尔科夫链的时延模型. 给出了在系统稳定的情况下, 通信宏周期、协议传输时延和时钟同步精度应满足的条件. 建立了无丢包情况下的EPA网络控制系统模型. 提出了EPA控制系统稳定时, 可以设置的最小通信宏周期的计算方法.     

基于指数时延的无线传感器网络时钟同步估计

无线传感器网络的时间同步是无线传感器网络的一个重要的研究方向.本文利用时钟偏移量误差的规律性,提出基于指数时延的无线传感器网络时钟同步估计算法.本算法是一种基于发送者同步模型,在DMTS算法的基础上引入指数时延得到的.理论与仿真实验都证明本算法对时钟偏移量的估计是相合的,同时实验还证明本算法比DMTS算法具有更高的精度和稳定性.     

基于IEEE1588标准的列车时间同步技术的研究

随着实时以太网技术的飞速发展,中国铁路速度的不断提高,铁路时间同步网需要为其各个系统提供准确的时间信息,才能保障列车的行车安全,因此对于时间的统一非常重要.以铁路同步网为背景,通过介绍IEEE1588协议中的IEEE 802.1 AS协议,对列车的各个系统之间如何进行精确时间同步进行研究.提出了时钟同步模型和延时测量机...     

利用CPU时间戳实现局域网时间同步的新机制

当前在网络应用中,经常需要多台计算机协同工作,因而要有一个统一时钟。提出一种利用CPU内部高精度时间戳实现局域网时钟同步的新机制,并用VC++语言编写了服务端与客户端软件,且在Windows XP 和Windows 2000环境的小型局域网进行测试。结果表明,该算法同步精度较高,且系统运行稳定。     

无线自组织网络时钟同步系统设计研究

根据在时钟同步方面(Wireless Sensor Network,WSN)无线传感器网络和自组织网络具有的相似属性,WSN时钟同步方法可以运用到自组织网络当中。由于影响时钟同步的要素很多,存在抗干扰性弱、同步精度差等问题。根据主从同步的特点,运用脉冲位置测量法,无线传感器与网络时钟之间的关系,构建出一套相对完整的无线自组织网络时钟同步系统,并通过实验成功实现网络时钟数据的同步。     

Interval-based Clock Synchronization

In this paper, we develop and analyze a simple interval-based algorithm suitable for fault-tolerant external clock synchronization. Unlike usual internal synchronization approaches, our convergence function-based algorithm provides approximately synchronized clocks maintaining both precision and accuracy w.r.t. external time. This is accomplished by means of a time representation relying on intervals that capture external time, providing accuracy information encoded in interval lengths. The algorithm, which is generic w.r.t. the convergence function and relies on either instantaneous correction or continuous amortization for clock adjustment, is analyzed by utilizing a novel, interval-based framework for establishing worst-case precision and accuracy bounds subject to a fairly detailed system model. Apart from individual clock rate and transmission delay bounds, our system model incorporates non-standard features like clock granularity and broadcast latencies as well. Relying on a suitable notion of internal global time, our analysis unifies treatment of precision and accuracy, ending up in striking conceptual beauty and expressive power.     

一种线型结构无线传感器网络的时间同步算法

针对煤矿井下液压支架模糊控制监测系统网络拓扑,提出了一种适用于线型结构无线传感器网络的时间同步算法。该算法同步过程分为簇间同步和簇内同步,簇间同步采用双向同步机制修正时间偏移的方法减少同步误差,簇内同步通过最小平方线性拟合方法构造逻辑时钟函数,从而得到簇内任一节点与簇首节点的频偏和相偏估计值,以提高同步精度。仿真结果表明,该算法能有效减少时间同步误差和能量消耗。