单向时延测量的时钟同步技术及测量方法

单向时延测量是分析和评价网络端到端性能的重要参数,主机之间的时钟偏移和时钟频差会给单向时延测量引入不可忽视的误差.针对传统消除时钟频差中线性规划法对误差判别和处理数据量的不足,提出了极限类比的方法来估计时钟频差系数,并采用类PTP技术构造时钟同步来消除时钟偏移对测量结果的影响,本方法相比传统线性规划法有计算复杂度小、计算快捷的优点,在网络时延固定变化时,该方法更能准确反映网络时延变化,最后针对实际的网络时延测量结果进行了分析,验证了该方法的通用性和可行性.     

时延测量中估算时钟时滞的方法

时延测量是分析网络性能的一个重要因素。在实际测量中,由于终端系统的时钟不能完全同步,尤其是存在时钟时滞,将导致时延测量的不精确性,严重的会误导对网络性能的分析。本文通过对时延测量,特别是对单向时延的具体研究,提出了一种行之有效的且较为简单的时钟时滞的估算算法,并验证了算法的可行性和总结了它的优点。     

单向延迟测量的在线实时时钟调整检测算法

在网络单向性能指标分析中,使用软件方法对单向延迟时间序列进行分析,在线检测时钟调整位置,消除端系统间的时钟偏差,实现在线时钟同步是提供准确网络单向测量的前提保证.根据端系统间单向时延的结构特征,分析时延在大扰动的情况下,使用滑动窗和自底向上算法进行在线实时时间序列分段来检测时钟调整,存在的分段不准确问题.提出一种基于离线分段和在线检测的时钟调整检测算法,其时间复杂度为O（w）,解决了对单向延迟的时间序列进行实时分段准确性低的问题.仿真及实际测试实验表明,该算法是行之有效的.     

链路分布式数据采集系统中时间同步技术研究

在高速数据传输的分布式数据采集系统中,各个组成单元间的时钟同步是保证系统正常工作的关键.本文对于时延的测量采用改进的线性规划算法来进行测量,利用前向和反向两个单向测量可以估计出消除收发时钟频差和初始偏差的端到端的时延.提出了在采用Sue B.Moon的方法基础上进行改进实现收发时钟的同步技术,提高了测试的精度和准确性.     

基于航电总线的分布式实时监控系统同步算法

随着航空技术、计算机软硬件技术的高速发展,航电综合系统的高精度时钟同步越来越重要,针对多总线分布式实时监控系统要求各设备高度时间同步的问题,本文在分析国内外已有时钟同步算法的基础之上综合考虑了传输时延、时钟偏移误差及网络排队时延,并将实时监控流量带来的网络抖动现象作为重要因素引入到同步算法中,设计了基于TSC的高精度软时钟服务机制,提出一种基于航电总线的分布式实时监控系统时钟同步算法CSA-RTMS,并详细分析了误差范围等性能.实验结果表明,与传统的NTP同步协议相比,该同步方法精度更高,同步效率快,而且受网络抖动影响小.     

端到端单向时延主动测量工具的设计与实现

要求高质量服务的网络应用越来越普遍,单向延时作为衡量网络服务质量的一个主要指标,其测量显得尤为重要。该文给出了在不依赖于外部时间同步源的情况下解决测量两端时钟同步误差和线上时间与机器时间误差的方法,使用过程形式化的协议开发模式ITU-T/ETSI,设计并实现了主动单向时延测量工具Ting。     

基于推后补偿的时钟同步算法研究

时钟同步精度是网络时间同步的重要指标。目前网络节点的增多及涉及行业领域的扩大,给时钟同步精度提出了更高的要求,因此需要研究新的时钟同步算法提高时钟同步精度。本文以网络时钟同步的单向比较法为研究对象,针对其在时钟同步精度上的不足,提出了一种新的时钟同步算法,并给出了此算法在PPS信号同步中的应用,实验结果表明所提出的时钟同步算法提高了PPS信号的传递精度。该算法简单明了,易于工程实现。     

基于FPGA和DSP网络单向时延测量系统设计与实现

时延是了解网络运行状态,评价网络QoS的重要指标。本文在研究CoMPACT网络单向时延测量方法的基础上,提出了一种无需使用GPS就可以实现高精度时钟同步的方法;设计并研制了由FPGA、EPM7128、晶振DM9000、D5509和SD存储卡等组成的测量系统,实现了端到端网络时延测量,结果表明网络时延的大小会受到交换机的处理能力、传输路径的远近以及网络负载情况的影响。     

单向延迟测量中时钟动态性检测算法

延迟是评价网络性能的重要指标,也是进行其他网络性能指标测量的基础.基于全球定位系统(GPS)的端到端(end-to-end)时钟同步是测量网络单向指标的常用方法,但是其代价昂贵且缺乏灵活性.在无端到端时钟同步机制下进行网络单向延迟指标测量的关键是消除时钟偏差效应的影响.基于对时间序列分段技术的分析,提出了一种新的时间序列分段标准与改进的分段算法,实现序列的自动聚类,其时间复杂度为O(N²).将该算法应用于检测端到端时钟的动态性,识别测量过程中时钟跳变和时钟频率调整位置,实现对网络单向延迟的测量,弱化了同类工作中对时钟动态性的严格假设.同时提出了基于滑动窗的在线实时时钟动态性检测算法.实际测试实验表明,该算法是行之有效的.     

面向单向延迟测量的时钟同步技术研究

为测量网络传输中的单向延迟等性能参数以准确提供和分析网络的性能状况,时钟同步的精度要求已非时钟同步协议(NTP)所能完成。该文对近年来出现的各种针对此问题的时钟同步技术研究和实现展开综述性陈述,并在此基础上提出Altair&Vega(A&V)方法。该方法修正了Moon方法中理论推导的欠妥之处,建立两主机之间同步模型,能提供高精度的相对时钟偏移修正。     

Clock synchronization for Internet measurements: a clustering algorithm

Clock synchronization is a crucial issue for scalable and accurate network performance measurements, especially when no external time sources are introduced. The paper presents a clustering based efficient and robust algorithm Optimized Top-Down Time series Segmentation (OTDTS) for clock synchronization between end-to-end systems. The computational complexity of OTDTS is of order O(KN²). Based on the one-way probe delay traces, the algorithm segments the delay time series at proper points, at which clock dynamics occur. End systems could achieve relative clock synchronization by estimating and removing the clock skew of each segment. Simulations on artificial data set and practical Internet measurement illustrate the availability and efficiency of OTDTS.     

基于概率同步算法的计算机外时钟同步系统设计与仿真

在计算机软件时钟同步系统中，网络延迟的测量与建模、同步算法的设计及算法性能的评估是要解决的三个主要问题。该文研究了基于概率同步算法的计算机外时钟同步系统设计。首先研究了基于PC高分辨计数器接口的网络延迟精确测量方法，对几种典型网络环境进行了测量，建立了网络延迟的对数正态分布统计模型。然后推导了网络延迟为对数正态分布模型下的同步包数目的计算公式，研究了基于该公式的概率同步算法参数设计。最后，对单个从节点情况下改进的概率同步算法的性能进行了仿真检验。结果表明，基于网络延迟的对数正态模型的推导和设计是正确、可靠的。改进的概率同步算法具有较高的同步效率和同步精度，可以用于实际的仿真系统。     

基于RTEthernet改进的时钟同步算法

以太网其庞大的网络系统在复杂的环境中存在网络链路延迟,节点时钟的漂移,同步能力差等问题。通过研究RTEthernet协议的起源和工作原理,考虑到影响实时以太网时间同步精密度的时钟拜占庭故障、网络传输延迟和漂移率等三个因素,建立了符合RTEthernet协议的通信模型。对FTA时钟同步算法在故障下时钟同步精密度损失率提升较少的问题进行了研究,引入了滑动窗口技术,提出了容错滑动窗口（Fault-Tolerant Sliding Window, FTSW）算法。容错滑动窗口算法能进一步提高分布式系统在进行时钟同步是对故障节点的容错能力。最后,使用CANoe仿真工具对FTSW算法进行仿真验证, FTSW算法的容错性优于FTA时钟同步算法算法,且在系统（七个节点）中存在两个拜占庭故障的情况下,同步后的精密度损失率降低了7.1%。     

网络主机时钟相对漂移模型研究

时钟同步是网络测量、管理的要求,由于时钟漂移现象的存在,难以实现精确的时钟同步。论文采用相对时钟代替绝对时钟,分析主机时钟相对漂移,建立了主机时钟相对漂移的线性模型,并由此推导出单向延迟修正模型。通过局域网范围内的主机时钟相对漂移和东南大学和瑞士之间的国际信道两端主机时钟漂移建立模型发现,相对漂移线性模型能很好地反映时钟漂移现象,并能够对两主机间的单向延迟进行修正。以相对时钟代替绝对时钟大大提高了时钟测量精度,减少了时钟同步的次数,降低了网络带宽的负担和主机资源的利用。     

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。     

一种处于任意时延非线性动态网络中的时钟振荡器快速平均同步算法

研究了处于任意时延非线性动态网络中的时钟振荡器的同步问题. 首先, 提出了一种基于一致性控制策略的动态同步算法, 即快速平均同步算法(FASA)来找到同步解. 该算法能够补偿时钟节点间的时钟偏移和时钟偏差, 使得和以前的同步方法比较后在较短的时间内实现时钟节点的同步. 其次, 由于FASA的动态特性, 我们从具有任意时延的分割动态系统角度来刻画这个算法. 该算法保证在动态网络中的所有时钟节点收敛到李亚普诺夫稳定平衡点. 最后, 数值仿真和实验结果证明了FASA的正确性和有效性, 这意味着时钟节点能达到全局一致, 并且使同步误差精度达到纳秒级别.     

一种双参数拓扑推测方法

针对采用单一性能参数推测网络拓扑结构算法的问题, 如有效性与网络负载有关以及测量节点性能参数时大多需要节点间时钟的同步等, 在现有的测量方法基础上, 提出了一种不需要节点间时钟同步可以测量端到端时延抖动和丢包相关性的紧接分组对序列测量方法, 同时设计了一种综合端到端时延抖动和丢包相关性的双参数拓扑推测算法, 该算法能够适应不同的网络负载环境。最后通过NS-2仿真实验验证了该算法的有效性和准确性。