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.     

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。     

基于卡尔曼滤波估计的一致性时钟同步算法

针对无线传感器网络（WSN）的众多应用都需要依赖时钟同步的节点协同完成,而由于节点的晶体震荡器受自身以及外界环境的影响,使得节点时钟偏斜和时钟偏移两个参数发生变化导致时钟不同步问题,提出了基于分布式卡尔曼滤波估计的一致性补偿时钟同步算法DKFCC。该算法首先利用双向信息交换机制以及分布式卡尔曼滤波实现时钟偏斜和偏移两个参数的最优估计,然后基于时钟参数的最优估计值采用一致性补偿方法实现节点的时钟同步。实验结果表明：在100个节点随机部署的WSN中,采用虚拟全局一致性方式的DKFCC同步算法比异步一致性同步（AC）算法的同步均方根误差（SRAMSE）值降低了约95%,具有较高的同步精度;同时,所提出算法从时钟参数层面实现同步,无需频繁地进行时钟同步操作,相比AC算法更节能。     

基于卡尔曼一致滤波器的WSN时间同步算法

提出一种基于分布式卡尔曼一致滤波器的无线传感器网络时间同步算法.该算法不需要将网络分层,每个节点都和它的相邻节点交换时间消息,通过分布式卡尔曼一致滤波器估计本节点的时钟偏移和频率偏移,使得全网所有节点的虚拟全局时钟逐渐收敛一致.仿真实验表明,提出的算法在多跳网络中误差累积较小,具有较高的同步精度,同时对存在节点失效或新节点加入的动态网络具有良好的可扩展性.     

基于卡尔曼滤波的网络精确时钟同步研究

在网络化分布式测试与控制系统中,时钟同步是一项重要的课题研究指标.在基于IEEE 1588协议主从时钟的时钟同步中,时钟偏差和时钟漂移的精确测量是主从时钟同步的重要保证.提出了基于卡尔曼滤波的时钟同步方法,该方法不仅能对主从节点之间的时钟漂移进行估计、优化时钟模型,还能实现对时钟偏差的估计,消除传输网络中的干扰.实验结果表明,在时钟同步中引入卡尔曼滤波算法能显著提高时钟同步精度.     

基于CAN总线时钟同步机制的研究

随着分布式控制网络的发展,对控制的精度和准确度的要求越来越高。分布式控制网络系统中的核心问题之一就是时钟同步问题。近年来,CAN总线作为控制系统的一种通讯网络在分布式网络控制系统中发展较快。因此文章主要研究CAN网络中的时钟同步问题的解决方法。     

网络测量及其关键技术

讨论网络流量测量的常用方法和常用测量指标以及网络流量测量中的关键技术。介绍了时延测量、“噪声”分组过滤、丢包率测量、时钟偏移影响的消除等几种网络测量中常用的关键技术。通过对这些关键技术的分析，探讨了各种测量模型以及存在的问题。由于网络快速发展，新应用不断提出，网络正变得越来越复杂。为了应付日益复杂的网络．必须提出新型的网络测量方案，为整个网络稳健、可靠、高效的运行提出重要依据。     

普通交换机在IEEE1588时钟同步系统中的应用

探讨了在通信网络结构相对简单的分布式测控系统中,采用普通以太网交换机实现IEEE1588时钟同步应用方案。通过大量的实验数据来分析IEEE1588系统中使用普通交换机所导致的同步报文延迟对于时钟同步精度的影响,以及使用不同性能交换机的IEEE1588系统所能够实现的时钟同步效果。研究结果表明,在主从时钟节点通过交换机直接连接以及网络流量很小的情况下,仍可以实现微秒级的时钟同步精度,由此验证了普通交换机的可行性。本文的工作可以为IEEE1588协议在分布式测控系统中的进一步推广普及提供参考依据。     

无线传感器网络整合时钟同步方案

针对多数无线传感器网络时钟同步方案存在的仅纠正时钟偏移问题,提出一种新的解决方案,整合时钟偏移同步和时钟速率同步,通过3个连续的消息传输实现单跳同步,采用分层的生成树实现多跳同步。仿真实验结果表明,与现有的同步方案比较,该方案的同步错误更小,能够获得更长的再同步周期。     

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.     

混合时钟同步技术在船舶电力系统同步相量测量中的应用研究

针对船舶电力系统相对于陆地广域电力系统的不同特性,分析传统时钟同步方法对于船舶同步向量测量单元(SPMU)的局限性,采用一种基于IEEE1588协议的卫星时钟同步与局域网时钟同步相结合的混合时钟同步技术实现SPMU的时钟同步,通过实验对同步偏差性能进行测试,结果表明时钟同步偏差维持在±500ns以内,可以满足电力系统对电力参数测量的同步精度要求。     

基于NTP的时钟调整策略分析

时钟同步是分布式系统中的经典问题.本文采用本地节点的时间信息和来自于参考时钟服务器的时间戳信息构造时钟偏差趋势方程,并利用线性拟合方法建立时钟漂移率数学模型.提出采用拟合偏差方法进行时钟调整的策略,以有效克服网络延迟和抖动对时钟同步的影响.实验证明该策略不仅有效减少了本地节点的非必须时钟调整次数,提高了客户端时钟同步的稳定性,并且对网络传输性能较差环境下的时钟同步有更好的适应性.     

无线传感器网络时钟参数追踪与一致性同步*

针对无线传感器网络分布式时钟同步问题,本文提出了基于卡尔曼滤波的最大一致性时钟同步算法。在获得硬件时钟参数后,通过设置预定偏斜目标,各节点可不通过网络交换来调整时钟偏斜。为了进一步使节点间时钟偏移达到同步,本文设计了最大一致性控制方案来补偿节点,并基于图论给出算法收敛性证明。仿真结果表明本文的算法能够快速跟踪硬件时钟参数,较加权最大一致性时钟同步算法收敛速度更快,全局平均同步误差下降了一个数量级。     

基于空间应用的TTE时钟同步算法研究

时间触发以太网络(time-triggered ethernet, TTE)作为新型的分布式交换网络具有强实时、高带宽、高安全性的特点,而TTE时钟同步是TTE网络实现的前提条件,本文通过分析TTE时间同步过程以及其过程中存在的噪声,建立了时钟噪声模型,并且采用kalman滤波等滤波算法得到了良好效果,最后在滤除噪声影响之后使用两种渐进时钟补偿算法进行时钟补偿,并通过仿真验证了算法的可行性。     

Modeling distributed real-time systems with MAST 2

Switched networks have an increasingly important role in real-time communications. The IEEE Ethernet standards have defined prioritized traffic (802.1p) and other QoS mechanisms (802.1q). The Avionics Full-Duplex Switched Ethernet (AFDX) standard defines a hard real-time network based on switched Ethernet. Clock synchronization is also an important service in some real-time distributed systems because it allows a global notion of time for event timing and timing requirements. In the process of defining the new MAST 2 model, clock synchronization modeling capabilities have been added, and the network elements have been enhanced to include switches and routers. This paper introduces the schedulability model that will enable an automatic schedulability analysis of a distributed application using switched networks and clock synchronization mechanisms.     

An Accurate and Scalable Clock Synchronization Protocol for IEEE 802.11-Based Multihop Ad Hoc Networks

This paper studies the fundamental problem of clock synchronization in IEEE 802.11-based multihop ad hoc networks. Clock synchronization is important for power saving, network throughput, and efficiency of many protocols in an IEEE 802.11-based mobile ad hoc network. The scalability problem of 802.11 timing synchronization has been studied extensively in single hop ad hoc networks, and good solutions are available. These solutions, however, do not perform well in a multihop environment. A few multihop solutions for clock synchronization have been proposed recently, but the performances are still not very good. The maximum clock offset is still more than 200 mus for these protocols. This paper proposes an adaptive protocol through beacon transmission prioritization, frequency adjustment, and construction of dominating set. The frequency adjustment is proved to be bounded. Simulation studies show that the proposed protocol is able to limit the maximum clock offset to under 50 mus after protocol stabilization. The improvement is more than 400 percent over the current solutions. The proposed protocol also shows great long-term stability, and it handles mobility very well.     

Low-complexity time synchronization for energy-constrained wireless sensor networks: Dual-Clock delayed-message approach

Due to the ability of sensor nodes to collaborate, time synchronization is essential for many sensor network operations. With the aid of hardware capabilities, this work presents a novel time synchronization method, which employs a dual-clock delayed-message approach, for energy-constrained wireless sensor networks (WSNs). To conserve WSN energy, this study adopts the flooding time synchronization scheme based on one-way timing messages. Via the proposed approach, the maximum-likelihood (ML) estimation of time parameters, such as clock skew and clock offset, can be obtained for time synchronization. Additionally, with the proposed scheme, the clock skew and offset estimation problem will be transformed into a problem independent of random delay and propagation delay. The ML estimation of link propagation delay, which can be used for localization systems in the proposed scenario, is also obtained. In addition to good performance, the proposed method has low complexity.     

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。     

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%。