一种基于PTP协议的局域网高精度时钟同步方法

PTP协议是IEEE-1588中定义的一种精密时钟同步协议,广泛应用于分布式系统中。但当采用纯软件实现时,同步精度受到网卡的缓存效应、网络的平稳性和操作系统的进程调度等多种因素的影响,难以达到亚毫秒的精度。本文通过分析各种影响因素的特点,结合PTP协议时钟同步机制,提出了一种高精度时钟同步方法,通过采用握手机制以及对测量数据进行处理,有效减弱了各种因素的影响,并结合基于CPU定时器构造的高精度时钟,实现了亚毫秒精度的时钟同步。     

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。     

矿山物联网时间同步系统设计与实现

基于现有煤矿井下物联网各业务对不同精度的时间同步性能的需求,提出了一种应用于矿山物联网环境下的时间同步系统方案及实现。时间同步硬件设备通过采用STM32F407的片上系统、LWIP及PTPd协议栈实现,并采用噪声滤波方法优化了资源占用。实验结果表明,提出的设计方案稳定可靠,且在背靠背状态下可达到纳秒级的同步精度。     

精确时钟同步协议分析及实现

测量和控制工程正在越来越多地使用网络通讯、本地化计算、分布式设备等分布式系统技术。IEEE 1588(PTP)利用以太网或其他支持多播技术的网络使终端设备同步,最高精度可以达到亚微秒级。可以很好的支持测量和控制应用。针对IEEE 1588协议的以太网应用,对协议进行了分析,研究了IEEE 1588协议的优点和核心算法以及漂移测量和延迟测量。针对IEEE 1588的3种实现方式:软件实现、硬件实现、软件和硬件结合实现,研究了3种方式的优缺点。     

嵌入式Linux设备的高精度IEEE 1588时钟同步实现

IEEE 1588时钟同步协议用于解决分布式网络测控系统中远距离仪器设备之间的同步问题;在分析IEEE 1588时钟同步实现原理的基础上,提出一种嵌入式Linux设备的高精度IEEE 1588时钟同步实现方案;采用专用PHY芯片DP83640在物理层为PTP报文加盖硬件时间戳,设计网络设备驱动与PTP硬件时钟控制驱动,并在用户层利用Linux系统标准API实现IEEE 1588协议软件;实验结果表明,两台设备直接相连时,时钟同步精度可稳定在±100ns以内。     

基于LAN的嵌入式系统精密时钟同步的纯软件实现

详细讲述了PTP(precise time protocol)的时钟同步原理,分析了影响时钟同步精度的因素,并给出了一种在基于LAN的ARM硬件平台上纯软件实现IEEE1588协议的方案.     

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。     

面向测量与控制的精确时间同步实现方法

IEEE1588协议的不同实现方法对时间同步精度具有重要影响。该文分析了PTP引擎模块体系结构,实现PTP协议状态机、最佳主时钟算法、时钟变量算法、本地时钟同步算法,优化PTP报文发送与接收的控制过程。测试表明,该精确时间同步实现方法可使同步精度达到10微秒级,能有效满足测量与控制领域对时间同步的高精确度要求。     

基于IEEE 1588的智能变电站时钟同步技术研究

介绍了基于IEEE 1588协议的高精度时间同步原理,描述了数字化变电站PTP同步对时系统组织结构。研究了PTP的最佳主时钟算法、本地时钟同步算法及硬件时间戳的实现,分析了影响同步性能的因素。最后对时钟同步精度进行了测试,结果表明可满足IEC 61850所有等级的对时精度要求。     

基于Truetime的无线分布式测试系统时钟同步研究

提出了无线分布式测试系统的构架,介绍了PTP协议的时钟同步工作过程.引入一种新的无线网络仿真工具Truetime,结合PTP协议在其中的实现,讲解了其建模的关键步骤.通过仿真给出了PTP协议在无线分布式测试系统中时钟同步的精度性能.     

Performance evaluation of portable time synchronization method using eBPF

The Precision Time Protocol (PTP) is a widely used protocol for high-precision time synchronization, but it requires hardware or driver support for network interface card. Therefore, we propose a portable time synchronization method that is independent of them. Our method uses eBPF to synchronize time by recording timestamps of PTP packets in the kernel. eBPF is provided by the kernel and is backward-compatible, making it independent of hardware or other software. To demonstrate the portability and high-precision time synchronization capabilities of our method, we compared the time synchronization precision in physical environment and virtual machine. We also modified server settings that could affect time synchronization precision, and clarified the effects of these changes. The experiments showed that our method can achieve the similar level of time synchronization precision as conventional methods while remaining portable and independent of other components.     

PTP精密时间同步协议的实现方法与应用

介绍了基于IEEE 1588的PTP时钟同步原理,PTP协议实现中具体的软硬件设计.同时,介绍了PTP精密时间同步协议实现方法的:工作流程.最后,提出了PTP在电力系统中的应用场合.     

基于FPGA的高精度同步时钟系统设计

介绍了精密时钟同步协议（PTP）的原理。本文精简了该协议,设计并实现了一种低成本、高精度的时钟同步系统方案。该方案中,本地时钟单元、时钟协议模块、发送缓冲、接收缓冲以及系统打时标等功能都在FPGA中实现。经过测试,该方案能够实现ns级同步精度。该方案成本低,并且易于扩展,非常适合局域网络时钟同步的应用领域。     

一种基于数据链路层的局域网时间同步新机制

常用的网络时间协议在应用层实现时精度较低,而在物理层实现时虽精度高但有一定的硬件要求。借鉴著名的网络抓包软件——WinPcap时间戳管理机制,在数据链路层以纯软件方式实现了一种高精度的局域网(LAN)相对时间同步算法。在Windows XP 环境下的小型局域网内的测试结果表明,该算法可达100μs以内的同步精度。     

基于IEEE1588协议同步技术的研究

随着网络技术的快速发展,分布式测试系统正在测试领域中得到广泛应用,而系统中的时钟同步是分布式测试系统的关键问题。同时,随着测试技术的发展,对分布式测试的同步精度的要求也越来越高。IEEE1588协议颁布后,特别是它可能达到的高精度和较低的开销为人们实现这个要求提供了现实可行的途径。首先分析了IEEE1588的基本原理,然后提出了一种使用硬件时间戳实现IEEE1588的方案,最后对本地时钟校准的方法进行比较分析,并通过实验对两种校准方法的效果进行了验证。     

矿用分布式采集系统时钟同步方案设计与实现

单一的时钟同步技术由于其精度及应用局限性,无法满足矿用分布式采集系统高精度、高可靠性的时钟同步性能要求。针对上述问题,提出了基于北斗+IEEE 1588V2+本地后备时钟的三级协同时钟同步方案。选用部署在地面的T600-BDGOCXC型北斗授时服务器作为主时钟,为系统提供纳秒级精度的绝对时钟;采用STM32F407+DP83848及PTPd协议栈实现支持IEEE 1588V2协议的采集节点,通过井下工业环网将北斗的绝对时钟同步到各采集节点;本地后备时钟采用STM32F407内部RTC(实时时钟)实现,给各采集节点提供秒级精度的时间戳初值,便于各采集节点用最短时间实现与主时钟的同步。测试结果表明,北斗授时服务器与采集节点通过交换机直连的情况下,1 min后时钟同步精度达162 ns;北斗授时服务器与采集节点通过三级交换机连接的情况下,时钟同步精度为565 ns;在北斗授时服务器失效的情况下,优先级高的采集节点升级为主时钟并为其余采集节点授时,具有较强的可靠性。     

基于PTP协议时钟同步系统的实现

由于校区的扩大,对时钟精度的要求越来越高。为了解决这个问题,采用基于PTP协议的时钟同步系统来实现对时钟的精确同步控制,确保了校区内时间的同步性和精确性。     

IEEE 1588 based time synchronization system for a seafloor observatory network

An IEEE 1588 based application scheme was proposed to achieve accurate time synchronization for a deep seafloor observatory network based on the communication topological structure of the Zhejiang University Experimental and Research Observatory. The principles of the network time protocol （NTP） and precision time protocol （PTP） were analyzed. The framework for time synchronization of the shore station, undersea junction box layer, and submarine science instrument layer was designed. NTP and PTP network signals were decoded by a PTP master clock on a shore station that receives signals from the Global Posi- tioning System and the BeiDou Navigation Satellite System as reference time sources. These signals were remotely transmitted by a subsea optical-electrical composite cable through an Ethernet passive optical network. Accurate time was determined by time synchronization devices in each layer. Synchronization monitoring experiments performed within a laboratory environment indicated that the proposed system is valid and has the potential to realize microsecond accuracy to satisfy the time synchronization requirements of a high-precision seafloor observatory network.