基于水下接驳盒的深海海底观测网络设计

针对深海海底环境的长期连续观测问题,设计一种基于水下接驳盒的深海海底观测网络。该网络由基站监控中心、水下接驳盒和海底观测传感器3个部分组成。采用嵌入式工控机和单片机相结合的方法,实现水下接驳盒的数据采集和电能管理,并给出系统的硬件、软件设计方案。实验结果证明,该系统适用于深海海底高压特殊环境下长期连续的实时观测。     

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。     

Use of a coded voltage signal for cable switching and fault isolation in cabled seafloor observatories

Cabled seafloor observatories play an important role in ocean exploration for its long-term, real-time, and in-situ observation characteristics. In establishing a permanent, reliable, and robust seafloor observatory, a highly reliable cable switching and fault isolation method is essential. After reviewing the advantages and disadvantages of existing switching methods, we propose a novel active switching method for network configuration. Without additional communication path requirements, the switching method provides a way to communicate with a shore station through an existing power transmission path. A coded voltage signal with a distinct sequence is employed as the communication medium to transmit commands. The analysis of the maximum bit frequency of the voltage signals guarantees the accuracy of command recognition. A prototype based on the switching method is built and tested in a laboratory environment, which validated the functionality and reliability of the method.     

深海海底观测网络信息采集监测系统设计与实现

设计了一套深海海底观测网络信息采集监测系统.提出了一种由监控中心层、传输主干网层和采集子网层构成的监测系统分层总体结构,并设计了相应的信息采集通信协议及控制策略.进行了高压环境下的通信实验,实验结果表明在40MPa的压力下,监测系统能够正常工作,实验测试数据亦表明系统能够用于深海海底观测网络的实时信息采集监测.     

一种用于网络同步的授时时统设计与实现

针对众多领域的网络用户在组网时对高精度时间同步的需求,介绍了授时时统以及B码、NTP、PTP的基本原理,设计实现了一种用于网络时间同步的授时时统,并利用专业测试仪器完成了授时精度实验验证。实验结果表明:授时时统具有毫秒级到纳秒级的授时精度,可以为网络用户提供B码、NTP、PTP等高精度的授时服务,特别为距离较远的分布式用户提供了实现远程组网时间同步的可行手段。     

嵌入式分布系统中网络设备的时间同步

针对航电系统中报文的处理需要时间同步的要求,采用VxWorks嵌入式操作系统,设计并实现了网络授时协议(NTP)服务器,建立了可靠的处理机制。重点对NTP协议进行介绍,包括其工作原理、网络结构、工作模式以及处理流程。最后对课题的分布式系统性能进行测试并作出详细的分析,阐明建立网络时间服务体系的必要性。NTP协议用于同步分布式系统中的计算机时间,对于分布式系统的网络应用有着重要的参考价值。     

以太网时间同步技术的研究进展及其应用

精确的时间同步是网络化测试和控制的一项关键技术.分析比较了几种主要的以太网时间同步协议,并重点介绍了IEEE 1588协议(精确同步时钟协议)如何实现以太网的时间同步,分析了该协议在武器装备领域的应用前景.     

基于ORBUS时间系统的网络时间同步

分布式计算环境中计算机间高可靠、高精确的协同工作,时间同步是关键和基本的问题。基于ORBUS时间系统提出的应用NTP/SNTP协议的网络时间同步组织方式,能够有效减少跨网段时间同步节点数,降低网络开销。通过深刻分析和比较NTP和SNTP协议的网络时间同步方式,论证了在小型局域网中,SNTP协议的同步方式具有高精度、高性能的特点;NTP协议的同步方式更加适用于复杂的分布式网络中,以高精度和高稳定度进行网络时间同步。因此应用NTP/SNTP协议的网络时间同步组织方式对任何一种复杂的分布式网络可以得到很好的解决。     

基于无线HART网络的时钟同步算法研究

无线HART是一种适用于过程自动化领域的TDMA无线通信网络,全网节点的时钟同步是通信安全、可靠、无冲突的前提。本文首先分析了无线HART通信协议以及IEEE STD 802.15.4标准,并在其基础上设计并实现适用于无线HART通信网络的时钟同步算法。     

IEEE 1588精确时间同步协议浅析

本文研究了IEEE 1588精确时间同步协议的基本原理、核心算法和技术特点。该协议主要解决传统网络时间同步技术精度不高和安全性差等问题。相比已有的基于网络时间协议(NTP)或GPS的时间同步技术,基于IEEE 1588协议的时间同步技术具有很高的精确性、安全性和可控性,能够较好地满足通信网同步、电力系统、工业控制、高精密测量等应用领域的时间同步要求。     

基于UDP的局域网内时钟同步协议

当前在网络应用中,广泛采用NTP和SNTP进行时钟同步,但NTP协议非常复杂且精度受限于外部条件.在分析某类网络应用特性的基础上,提出一个新的适合于此类应用的时钟同步协议.该协议实现简单而且可以达到很高的时钟精度.     

基于NTP的Ad Hoc网络时隙同步算法

基于无线Ad Hoc网络时分多址接入机制,设计一种多信道时隙结构。根据网络时间协议(NTP)的基本原理,提出基于该时隙结构的全网时隙同步算法。该算法继承了点对多点无线通信系统的时隙同步方式,在完成时隙主从同步调整后,实现全网时隙的初始对齐,然后进入时隙互同步调整阶段,根据网络节点时钟偏差、节点移动速度和保护时隙的长度,设置合理的互同步调整周期,既不增加网络流量负荷,又可保证各节点发射时隙不碰撞。仿真结果表明,该算法具有较小的时间同步偏差,能快速实现全网的时隙同步,可应用于基于TDMA方式的Ad Hoc网络。     

无线传感器网络时钟同步技术研究

详细分析了无线传感器网络（WSN）中时钟同步技术的特点、种类及其在WSN设计中的作用．给出了一种全面的研究体系内容．提出了两种技术方案：一种是以在传统局域网范围内实现的精度达100ns的同步技术为基础进行无线电媒介下的改造；另一种是Internet的NTP协议的精简及向WSN的移植．     

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.     

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。     

海底观测网络研究进展

海底观测网络已成为海洋科学研究的重要数据获取平台.首先简要介绍了世界各国在海底观测网络研究领域的发展历史,然后对各国海底观测网络的研究进展进行了详细介绍,指出了海底观测网络系统的关键技术和初步解决方案,探讨了海底观测网络下一步的发展.     

无线传感器网络环境下基于卡尔曼滤波的PTP协议

作为分布式系统的重要组成部分,精确时间同步是对时间敏感的工业无线网络的核心技术.基于时间信息包交换的IEEE 1588精确时间同步协议（PTP）主要针对有线网络提出,其同步精度受制于时间戳的精度和传输延迟抖动.在无线传感网中,节点难以获取精确时钟戳,同时由于信道共享、包冲突和信道衰落,无线网络的传输延迟抖动非常明显. 研究了无线网络中PTP的性能与时间戳精度之间的关系,提出了一个自回归模型来描述时钟漂移,将PTP中的包交换过程抽象为一组状态空间方程,将延迟抖动等作为观测噪音,从而利用卡尔曼滤波器予以滤除.仿真结果表明,在不同时间戳精度和延迟抖动下,卡尔曼滤波能有效改善时钟误差和稳定性.     

一种NTP协议隐蔽通道

网络隐蔽通道技术是一种被广泛应用的网络攻击技术.掌握隐蔽通道的构建机制,对制定相应网络防御策略具有指导意义.利用互联网不可或缺的NTP时间同步协议,提出了基于NTP协议的隐蔽通道构建机制.通过分析NTP协议查询/应答机制的特点,并研究可被用作载荷的NTP协议数据单元,设计了下行通道和上行通道分离的NTP隐蔽通道,它将隐藏信息伪装成普通NTP报文,进行隐秘消息的传递.NTP报文的普及性和不可替代性,使得基于NTP的隐蔽通道具有穿透能力强、隐蔽性好的优点.试验表明,提出的NTP隐蔽通道可以携带较多的秘密信息,穿透网络监测设备.下一步的工作将围绕NTP隐蔽通道的认证、加密等安全机制进行研究.     

A client-driven media synchronization mechanism for RTP packet-based video streaming

Media synchronization is used to correctly playback a video stream with its associated audio. To support synchronization between video and audio streams transported over IP networks, an RTP/RTCP protocol suite is usually employed. In conventional server-driven media synchronization, the server needs to periodically transmit an RTCP sender report (SR) packet to provide the client with a UTC time in NTP format corresponding to the RTP timestamp carried by each RTP packet. In this paper, we propose a precise client-driven media synchronization mechanism for an RTP packet-based multimedia streaming service. In the proposed method, the server does not need to send any RTCP SR packets for synchronization. Instead, the client device derives the precise normal play time (NPT) for each video and audio stream from the received RTP packets containing an RTP timestamp. Simulations show that the proposed client-driven synchronization method can provide accurate media synchronization without employing an RTCP SR packet and accordingly reduce the initial synchronization delay, the processing complexity at the client device, the number of required user datagram protocol ports, and the amount of control traffic injected into the network.     

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.