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基于IEEE1588协议的网络同步时钟技术的研究

张城  
【摘要】:IEEE1588协议在时间同步中起到了关键性的作用,取决于其协议规范的灵活和简易的实现条件,以及在同步时间服务上的高精度的保证。在不加重网络传输负荷的情况下,对各种不同精度,不同分辨率和稳定性需求的系统提供一整套同步实时性解决的方法。 第1章介绍PTN网络传输技术的发展现状,列出各种网络时间同步技术并进行比较。为满足PTN网络高精度的网络同步传输精度的要求,提出了基于IEEE1588时钟同步协议的方案。 第2章详尽描述了PTN网络同步时钟技术的内容,包括其基本原理、PTN分组传送网技术的应用情况以及在PTN网络中应用IEEE1588的实际需求,为本论文提出实际应用的背景。 第3章首先给出了IEEE1588同步时钟网络的电路设计方案,包括IEEE1588时钟协议内容原理、协议本身的报文结构、协议的规格和链路承载方式;然后给出基于FPGA总体逻辑的IEEE1588协议实现的设计方案,对FPGA逻辑模块进行了功能划分和功能细化。 第4章提出了基于IEEE1588同步时钟协议的从时钟同步算法的仿真,用Matlab对反馈神经网络PID控制算法进行仿真验证,实现从时钟跟踪同步主时钟的功能。并对可能导致主时钟和从时钟之间时间误差产生的原因作出了分析,通过仿真结果验证本算法具较高的精度和有效性。并设计了一种基于N10SⅡ嵌入式软核系统,将算法进行软件和硬件的协同设计,具有实际应用价值。 第5章分析了由于网络中的传输噪声可能对IEEE1588时间同步精度带来的影响,并对这种影响产生的各种原因做分析,在从时钟端分别采用平均滤波和卡尔曼滤波的方法设计FPGA模块,并对其做滤波仿真测试,添加了滤波模块的IEEE1588从时钟端系统可以有效提高同步网络的时间戳精度信息。


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