风电场SCADA系统时间同步技术研究

为了实现风电场SCADA系统的时钟同步,提出了基于物理层物理介质无关接口的时钟同步方法.详细分析了分布式网络主从节点间实现时间同步的过程,提出了基于介质无关接口准确获取网络数据帧离开和到达时刻的时间同步方法,通过对各从节点相对主节点的频率偏差修正、往返法测量链路时延以及实时计算交换时延补偿交换时延的不确定性,实现了主节点到从节点的高精度时间同步.试验证明,基于介质无关接口的开环时间传递能够实现25ns的高精度时钟同步.     

PTP网络非对称时延抖动修正算法设计与分析

为了改进PTPV2时间同步网络非对称时延抖动对主从时钟同步精度的影响,设计了传输报文的非对称时延抖动修正算法。基本思路是在主从时钟交换报文信息中,找出最佳报文用于从时钟的调整。采用两级过滤先进增强时间恢复算法,即使发生网络传输阻塞,也能筛选出未受阻塞的幸运报文用于时钟偏差估计。新算法能够很容易集成到PTPV2协议中,而不会影响基本的报文信息交换。实际测试结果表明,新设计的时间恢复算法,在普通交换机网络中,可有效抑制非对称时延抖动,主从时钟同步精度也可优于100ns。     

遥测网络时间同步技术实现及检测方法研究

为了解决飞行试验复杂遥测网络系统中各子系统间的时间同步问题,文章从探讨遥测网络中试验对象节点之间的时间同步概念着手,介绍了使用网络时间同步协议（NTP）或精确时钟同步协议（PTP）实现遥测网络试验对象节点间时间同步的原理和方法,提出了一种基于IEEE 1588协议的遥测网络时间同步技术实现方案和时间同步检测方法,分析了遥测网络传输时延和影响试验对象节点之间时间同步的主要因素,并给出了修正思路。该技术和方法为未来空地一体化综合测试网络时间同步提供了借鉴作用。     

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.     

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。     

基于精确时间协议的工业无线传感器网络时间同步方法

针对工业无线传感器网络（IWSNs）中复杂链路环境、温度波动等造成的链路时延动态变化、时钟计时干扰、时间戳获取不确定等问题,提出一种基于精确时间协议（PTP）的IWSNs时间同步方法。首先,融合PTP双向时间同步过程的时钟计时干扰、非对称链路时延噪声,建立时钟状态空间模型和观测模型;其次,构建反向自适应卡尔曼滤波算法以滤除噪声干扰;然后,利用反向估计和正向估计的时钟状态归一化新息比值来评估噪声统计模型的合理性;最后,在设定检测阈值后,动态调整时钟状态过程噪声,以实现时钟参数的精确估计。仿真结果表明,相较于经典卡尔曼滤波算法和PTP,在不同时钟计时精度下,反向自适应卡尔曼滤波算法估计的时钟偏移和偏移率均有较小且更稳定的误差标准差,有效解决了噪声不确定等原因造成的卡尔曼滤波发散问题,提高了时间同步的可靠性。     

精确时间同步协议在空间无线信道下的适应性研究

IEEE1588协议定义的精确时间协议（Precision Time Protocol,PTP）能够实现地面以太网网络节点中的时钟同步,达到亚微秒级时间同步精度。相比于稳定的地面以太网环境,深空网络环境具有长时延、时延抖动及信道不对称等特点。对PTP协议在深空邻近空间无线信道下的时间同步性能进行了研究。首先,介绍了PTP协议的同步原理。其次,对深空邻近无线网络信道环境对于适用于地面以太网环境的PTP协议时间同步性能的影响进行了分析,并提出采用卡尔曼滤波算法和设定主从时钟钟差阈值相结合的方法,对PTP协议进行适应性改进。最后,采用损伤仪和测试仪模拟深空邻近无线网络信道环境,利用时钟分析仪对软件结合硬件实现的PTP协议进行了时间同步性能测试。测试结果表明,改进后的PTP协议提高了在深空邻近空间无线信道下时间同步的精度和稳定性。     

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。     

无线传感器网络时间同步综述

无线传感器在网络应用时要求传感器节点保持时间同步,但传统的时间同步方法并不适用于无线传感器网络。为此,指出设计时间同步协议所面临的问题,对现有无线传感器网络时间同步算法进行总结,分析典型算法对时钟偏差和时钟漂移的处理,并给出进一步的研究方向。     

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。     

基于链路稳定度的车载网路由协议研究

针对车载网中节点移动速度快,拓扑结构变化速度快的特点,以及AODV协议广播式路由链路存活时间短、平均端到端时延大等问题,提出了一种通过计算链路稳定度的方式来改进AODV协议.在节点进行广播时,首先计算转发角度,然后,再将投影最长和链路生存时间最长作为综合选择条件,以此高效地选择路径相对较短以及链路相对稳定的路由.通过这种方式,改进后的AODV协议很好地解决了网络中链路易断裂的问题,提高了数据包的投递率,降低了平均端到端的时延.利用NS2仿真软件进行性能仿真,结果表明:改进后的AODV协议在包递率、平均时延和吞吐量方面优于传统模型.     

一种采用时隙对准方式的TDMA自组网同步协议

通过对TDMA方式下的同步协议STS和TISS进行研究,提出一种基于时隙对准方式的TDMA自组网同步协议MFSS。该协议以工作周期为自组网节点之间同步的标准,在节点初入网时采用双向交互和时隙对准方法,消除了传输时延误差和初始时间偏差,从而实现了快速初始同步;随后通过监测过程保证了节点之间产生的时钟漂移误差可自适应控制,同时减小了重新同步带来的开销。仿真结果证明,相比于STS协议和TISS协议,MFSS协议在同步收敛速度、同步精度以及同步开销上都取得了更好的性能。     

一种基于数据驱动链路估计的传感器网络实时路由协议

提出了一种适用于无线传感器网络的基于数据驱动链路估计的实时路由协议。此协议基于地理位置感知,依据前向路径距离矢量构造路由下一跳节点的候选集,同时协议引入数据驱动的思想,结合延时、投递率以及单跳距离构造速度矢量,并以速度矢量和剩余能量来选择下一跳节点,提供端到端的软实时数据传输。协议以实时性和能耗作为主要评价指标。利用ns2仿真平台实现了此路由协议,当数据速率为50数据报文/s时,此协议比AODV和DSR的延时减少50%以上,能耗降低30"0,可以看出协议可以有效地提高实时性,降低网络能耗。     

通过链路失效预测机制提高AODV协议的性能

将链路预测机制引入AODV协议中,使节点利用接收分组的能量及时发现并删除缓存中的失效路由,并在此基础上利用跳数值进行了优化。仿真结果表明,改进后的AODV协议在高负载网络中明显降低了端到端分组平均时延,提高了网络中的报文投递率。     

一种基于方向天线和时间同步机制的多信道无线网状网MAC协议

在城市小区和广阔的农村建立低成本的无线网状网,为无线终端用户提供高速的接入服务,是一项极具现实意义的工作.设计了一种适合于此类网络的MAC层协议称为Mesh-MAC,该协议建立在已有的IEEE 802.11硬件产品基础上,每两个节点之间的通信是由一对方向天线完成,通过一种全新的时间同步方案,可以实现M ESH网内高效的数据转发.仿真结果表明,与IEEE 802.11及2P协议相比,Mesh-MAC协议在吞吐量和端到端传输延时等方面,都有明显的改善.     

一种多向链路感知的车载Ad Hoc网络传播协议

为了提高车辆自组织网络（Vehicular Ad Hoc Network,VANET）的数据传输效率,并使车辆间的数据通信能够持续进行,提出一种多向链路感知的车载Ad Hoc网络传播协议。为了保证车辆节点在执行通信任务的过程中实现数据的持续传输,防止通信链路频繁断连影响传输质量,提出了车辆网络的时间关联模型来讨论车辆间的速度差与通信持续时间的关系。为了缩短VANET中用于数据传输任务的总时间,协议基于改进蚁群的方法进行了多向链路感知,从而寻找在保证通信需求时间下的最短传输路径。实验结果分析表明,相比基于改进地理信息路由和基于优化链路状态路由的VANET数据传输算法,该算法的数据传输任务完工时间分别缩短了38.4%和27.3%,平均传输延迟分别降低了25.5%和12.1%。     

基于NTP的交通控制系统时钟同步技术研究

在城市区域交通控制系统中,引入时间服务器、时间中介节点和外部时间基准GPS,设计一种基于网络时间协议(NTP)的系统时钟同步算法.该方法采用主动对时机制,消除了网络竞争机制对系统对时精度的影响,避免了网络"冲突"造成的交通信息传输延时,可方便经济地为交通控制系统各设备提供精确的时间,实现系统时钟的统一.     

基于ZigBee和AODV协议的无线体域网性能仿真

作为无线传感器网络的一个重要分支,无线体域网以其巨大的应用前景,受到学术界和产业界的广泛关注。文章依据采集人体主要生理指标的传感器节点位置,采用ZigBee无线通信协议和AODV路由协议,构建了无线体域网人体模型;并通过无线网络主流仿真软件NS2仿真了基于ZigBee的无线体域网的数据传输时延和丢包率,探究了ZigBee协议对无线体域网的适用性。     

基于NTP的网络时间服务测量

时间同步技术是现代网络应用和分布式系统中的核心技术。首先分析了Internet网络时间协议NTP(Network Time Protocol),并开发了基于Java的NTP客户端。通过对客户端采集数据的分析可以看到,随着网络链路延迟的增加, NTP协议的时间偏差和方差也会逐渐增茄。     

基于精细梯度策略的多链路协同数据转发协议

实验表明,无线传感网的链路存在短时时变特性.链路估计方法对中长时链路变化具有路由指示能力,而对短时变化链路表现不佳.在精细梯度模型下提出一种基于ARQ(automatic repeat-request)的多链路协同转发协议(multi-link cooperative forwarding protocol on fine-grain gradient strategy,简称MCFS),通过单发多收和基于随机同步竞争窗的自举应答算法来消除链路短时变化的影响.通过基于非齐次马尔可夫链的短时时变链路模型上的NS2仿真,实验结果表明:MCFS协议能够有效适应短时链路变化;在可控条件下,具有比基于HOP/PRR的单链路优化协议、分离和缠绕多路径更好的网络抵达率和能量效率;这种性能优势与网络规模和部署密度无关.