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高精度网络定时传输协议的研究与应用

作　者: 王莉
导　师: 高西全; 韩卫占
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 电子与通信
关键词: IEEE1588协议 时钟 同步 IP专网
分类号: TN915.04
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


随着通信网络的传输平台逐渐向基于分组的IP/Etherent架构发展,测控系统也随之由传统TDM网络传输平台转向IP网络传输平台。然而,对于测控系统微秒量级时间同步精度的要求,P网目前普遍采用的定时协议(如NTP等)都无法满足,因此IP网的高精度时间同步成为基于分组交换网络的一个急需解决的问题。本文主要研究了以下内容：1.对IEEE1588协议进行了详细研究,通过把μ C/OS-Ⅱ和LwIP移植到LM3S8970硬件平台上,做到了在LM3S8970的软、硬件平台上实现IEEEI588协议。2.利用LM3S8970实现的时钟设备,采用仿真实验的方法对IEEE1588协议性能进行了评估,得出了IEEE1588协议在局域网上可以实现微秒量级的时间同步的结论。3.笔者认为采用IEEE1588协议与同步以太网技术相融合的方法,是实现高精度网络定时传输的最佳方案,并对IEEE1588协议在IP专网中的应用做出了设想。通过本文的研究,为解决IP专网的高精度时间同步问题提供了技术支撑,使IEEE1588协议在IP专网中具有良好的应用前景。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章 绪论  7-13
  1.1 研究的背景  7-9
  1.2 IEEE1588协议的发展历史  9-10
  1.3 国内外发展与应用  10
  1.4 研究的意义和目标  10-11
  1.5 本论文的内容安排  11-13
第二章 网络定时技术的分析与比较  13-19
  2.1 同步以太网技术  13-15
    2.1.1 基本原理和性能  13-14
    2.1.2 网络结构和时钟质量信息  14
    2.1.3 同步以太网设备时钟规范  14-15
  2.2 NTP协议综述  15-17
    2.2.1 NTP协议的工作原理  15-16
    2.2.2 NTP协议的工作模式  16
    2.2.3 NTP协议的报文  16-17
  2.3 IEEE1588协议综述  17
  2.4 网络时钟同步协议的比较  17-18
  2.5 本章小结  18-19
第三章 IEEE1588协议及其性能分析  19-39
  3.1 报文  19-20
  3.2 时间标签的产生  20-21
  3.3 基本设备模型  21-27
    3.3.1 普通时钟  21-23
    3.3.2 边界时钟  23-24
    3.3.3 端到端透明时钟  24-25
    3.3.4 点到点透明时钟  25-27
  3.4 网络结构  27-30
    3.4.1 简单的主从结构  27-28
    3.4.2 线性级联结构  28-29
    3.4.3 多连接网络的结构  29-30
  3.5 同步机制  30-36
    3.5.1 建立主/从时钟关系  31-33
    3.5.2 最佳主时钟算法  33-34
    3.5.3 主从时钟的同步  34-35
    3.5.4 点到点链路时延的测量  35-36
  3.6 影响同步精度的因素  36-38
    3.6.1 协议栈因素  37
    3.6.2 网络元件因素  37-38
    3.6.3 时钟性能因素  38
  3.7 本章小结  38-39
第四章 IEEE1588协议的实现与评估  39-55
  4.1 PTP协议的实现  39-46
    4.1.1 系统平台设计  39
    4.1.2 设备的实现模型  39-41
    4.1.3 μC/OS-Ⅱ实时操作系统  41-42
    4.1.4 LwIP协议栈  42-43
    4.1.5 PTP协议栈的实现  43-46
  4.2 PTP协议的性能评估  46-54
    4.2.1 实验环境和方法  46-47
    4.2.2 实验测试  47-53
    4.2.3 实验结论  53-54
  4.3 本章小结  54-55
第五章 IEEE1588协议的应用  55-61
  5.1 引言  55
  5.2 PTP与同步以太网技术的融合  55-56
  5.3 PTP在IP专网中的应用  56-59
    5.3.1 PTP对网络的要求  56
    5.3.2 IP专网网络现状  56-57
    5.3.3 PTP在IP专网中的使用模式  57-58
    5.3.4 向IEEE1588协议过渡的方式  58-59
  5.4 本章小结  59-61
第六章 结束语  61-63
致谢  63-65
参考文献  65-69
研究成果  69

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 通信网 > 一般性问题 > 通信规程、通信协议
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