时间敏感网络标准与研究综述

基于标准以太网的时间敏感网络通过增强时间同步、确定性流调度以及高可靠无缝冗余能力实现多业务流高质量共网传输.它能提供高可靠与确定有界低时延流传送服务,是未来工业自动化系统、车载通信、智能电网等垂直行业应用的核心网络技术之一.本文首先从时间同步、低时延流控、可靠性、网络管控以及应用场景五个方向对时间敏感网络相关标准及其最...     

时间敏感网络中确定性传输技术综述

时间敏感网络是工业互联网基础设施转型升级的重要研究方向,确定性传输技术是时间敏感网络面向工业控制支撑确定性实时传输需求的核心关键技术,主要包括控制面的时间触发调度技术、转发面的混合传输技术以及确定性时延分析技术.调研了近年来时间敏感网络中确定性传输技术的研究现状并进行了系统地梳理和总结,首先介绍了时间敏感网络不同种类业务流的流量模型;然后基于该流量模型,介绍了控制面的时间触发调度模型、研究现状及其挑战,介绍了转发面时间敏感网络交换机的体系结构、多业务流混合传输策略以及当前方案的不足与改进方向;接着,对整个时间敏感网络的时延模型进行建模分析,介绍基于网络微积分的确定性时延分析技术、研究现状以及可能的改进方向;最后,总结时间敏感网络确定性传输技术所面临的挑战以及未来的研究展望.     

TSN中时间感知整形器测试方案设计及实现

时间敏感网络(TSN)是支持工业互联网的以太网新标准。TSN通过引入时间感知整形器(TAS)来精确控制不同优先级别的数据帧转发,使以太网能够支持低时延、低时间抖动的确定性服务。对TSN的目的、发展现状以及主要标准进行了叙述,结合TAS的基本原理和工作流程,提出了TAS的测试方案,将其划分为几个独立的部分,采用观察测试流量通过每个部分后特征变化的测试方法,并完成了测试设计和测试验证,测试结果证明了测试方案的有效性。     

车载时间敏感网络技术综述

车载时间敏感网络是介于时间触发的实时网络和异步传输的以太网之间的网络,核心是音视频桥接网络技术(Ethernet AVB),在各种新兴的驾驶辅助系统和车载多媒体等方面有广泛的应用,具有带宽高,扩展性强,成本低等优点。说明分析了Ethernet AVB技术协议栈的主要内容,并对网络运行过程中的技术特点和性能进行归纳总结。横向比对车载网络的各项技术规范,分析其适用情况和研发热点。鉴于越来越开放的车载网络环境,阐述了车载网络的信息安全问题。最后讨论了Ethernet AVB技术面临的问题和挑战,并展望了下一步研究方向。     

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。     

一种基于时间感知整形器的TAS-WRR调度算法研究与实现

随着工业4.0概念的提出,工业自动化生产对工业以太网的通信性能提出了更高的要求.当不同类型数据在工业以太网中的交换设备进行转发时,会在发送端口存在排队等待现象,数据通信的实时性和确定性难以保证.针对上述问题,本文将时间敏感网络(Time sensitive network,TSN)引入工业以太网,基于TSN时间感知整形...     

时间敏感网络研究进展

首先介绍了时间敏感网络的发展历程、技术内容;然后介绍了时间敏感网络标准协议中的部分重要机制,并重点回顾了近年来国内外关于时间敏感网络的研究状况,分析了不同场景下的应用特点;最后指出了时间敏感网络未来可能的发展方向。     

面向时间敏感网络的控制管理机制研究综述

时间敏感网络可以为应用提供有界低时延的确定性传输服务,为异构的实时以太网提供更加统一通用的架构与标准,然而IEEE802.1 Qcc标准下的时间敏感网络在各种应用场景中的实现部署存在各种挑战.对时间敏感网络中的控制管理机制研究进行了总结叙述,从传输性能、可扩展性、技术融合3方面分析归纳了所面临的问题,并介绍控制管理机制...     

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。     

煤矿井下时间敏感网络分布式精确时间同步算法

为满足煤矿井下网络海量节点间时间同步高精度、低能耗需求,基于多Sink节点非均匀分簇结构的煤矿井下时间敏感网络(TSN),提出了一种分布式精确时间同步算法。煤矿井下TSN分为3层:包含所有Sink节点的TSN汇聚层;Sink节点与各自通信半径内所有簇首节点组成的主网络;簇首节点与簇中普通节点组成的次网络。TSN汇聚层应用gPTP算法实现Sink节点间纳秒级时间同步;主网络中采用基于卡尔曼滤波的优化算法预测并补偿频偏、相偏和噪声误差,提高网络时间同步精度;次网络利用基于广播的单双向混合同步算法减少同步消息包数。仿真结果表明,该算法能有效提高网络时间同步精度与稳定性,减少网络时间同步能耗。     

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...     

基于NTP的网络时间服务系统的研究

随着计算机网络的飞速发展,网络中服务器和工作站的时间无序问题日益突出。同时,很多应用领域对时间同步的需求又很迫切,比如网络基础设施、网络安全、系统审计和账户结算等方面。因此,建立基于NTP的网络时间服务系统成为目前解决这些问题的合理选择。文章就系统的层状结构、时间延迟和时钟偏移的测量、消息格式以及实现机制进行了介绍和讨论。     

基于单时间服务器的IP专用网络的时间同步

Intemet中常见的时间同步方法有两种，GPS法和NTP法。GPS法精度高，但价格昂贵且受自然条件影响；N11P法简单易用．但精度较低无法满足一些特殊场合的需求。相对于Intemet，专用网络可以为时间同步做出一些专门的设置，从而保证较高的时间同步精度。本文针对IP专用网络，提出了一种时间同步方法。该方法综合了GPS法和N11P法的优点，在降低成本的同时能够保证较高的同步精度。     

电网卫星驯服时钟的网络时间同步服务器设计

在分析网络时间同步协议的基础上,设计了一种ARM＋FPGA的网络时间同步服务器。研究了用卫星驯服时钟的方法解决了网络时间服务器中时钟源精度不高,易受干扰的特点,采用了PI调节器的时钟驯服模型。通过实验测试,该服务器可满足对电力系统二次设备的同步授时。     

基于冗余时钟源的工业无线网络时钟同步方法

所有设备的时钟同步是大规模工业无线网络系统的重要问题.为了提高同步精度,提出了通过基于TPSN算法的冗余主时钟同步偏差线性反馈算法,实现在多次同步过程的累积误差反馈补偿.理论分析与实验结果均表明,该算法对工业无线网络时钟同步精度的提高有明显作用.     

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。     

基于时间敏感网络的变电站通信网络低时延控制方法

以降低变电站通信网络时延为目标,基于时间敏感网络设计了一种低时延控制方法。首先,在变电站通信网络的站控层和过程层中,利用时间敏感网络交换机组建时间敏感子网络,再将不同交换机终端辨识为多个线性参数模型。然后,利用模糊控制方法控制交换机同步时钟的误差,根据模糊C均值聚类方法确定低时延控制的模糊规则前件,利用时间敏感网络的参数辨识获取模糊规则后件。最后,依据模糊控制前件与后件,结合模糊控制与广义预测控制,实现时间敏感网络时延的反馈校正。实验结果表明,采用该方法控制变电站通信网络时延量后,网络通信最大时延被控制在100 μs以内,最大时延抖动被控制在20 μs以内,说明该方法有效实现了设计预期。     

A Survey on Clock Synchronization in the Industrial Internet

Journal of Computer Science and Technology - Clock synchronization is one of the most fundamental and crucial network communication strategies. With the expansion of the Industrial Internet in...     

网络时间协议实现分布式系统内时钟同步的原理分析

在某些关键应用中，分布式系统对系统内时钟的一致性要求是比较高的．网络时间协议作为一个Internet标准协议，可以作为分布式系统时钟同步的有效工具．本文介绍了网络时间协议的基本模型和体系结构，并着重分析了使用网络时间协议实现时钟同步的基本原理．     

民航西南地区传输网时钟同步系统设计与探讨

时钟同步网作为当前异地时钟同步实现的主要方式,在当前民航西南地区有着广阔的应用前景。介绍了民航西南地区传输网的技术现状及时钟同步面临的问题,阐述了利用现有的传输设备来实现构建西南地区传输同步时钟网的设计。