学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

长时延网络时间同步技术的研究

作　者: 王艇
导　师: 周军
学　校: 上海交通大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: 长时延网络时间同步资源受限网络算法仿真
分类号: TN915.01
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 17次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

长时延网络指的是指节点之间的信息传播时间远大于传输时间的通信网络,如水声通信网和深空通信网。前者是由于在水中的传播速率较低所致,后者是由于传播距离非常长而导致传播的时延增大。由于传播时延较长,在长时延网络的时间同步过程中,会产生较大的时钟偏移,并且网络中各个节点之间的传播延时也不一致,使得传统的网络时间同步技术不适用于长时延网络,所以有必要对长时延网络中的时间同步技术进行研究,提出适用于长时延网络的时间同步方案。长时延网络是一种资源受限的网络,所以长时延网络的时间同步技术的目标是高精度、低成本。本文首先提出了一种基于Tri-Message协议的平滑时间同步算法,在保证同步精度的同时进一步减少了资源的消耗。该算法是使用Tri-Message进行单次同步,对多次同步计算的时钟频率偏移进行加权平滑计算,并将Tri-Message发送频率降低W倍,在同步的计算过程中利用时钟频率偏移和时间偏移的的变化规律在没有同步信号时周期性进行主动时间偏移补偿。本文将提出的平滑时间同步协议应用于OMNET++网络仿真平台,并评估其性能。仿真结果表明,在W=3时,平滑时间同步协议消耗的数据率为Tri-Message的50%。其次,由于现有的适用于长时延网络的时间同步技术都是针对传播时延稳定或是短期稳定的情况,所以本文提出了一种运用于长时延网络中移动节点间的动态跟踪时间同步算法,对传播时延呈匀速变化的长时延网络进行时间同步。该算法利用节点间多次的信息交互计算出传播时延变化的速率,然后对时延变化进行估算来进行时间偏移的补偿以达到时间同步。仿真结果显示,该算法在传播延时变化率为10ms/s的长时延网络中能够达到10微秒的同步精度。最后,本文对长时延网络的时间同步模式以及多节点同步方案进行了分析与研究,为了防止节点时刻倒退提出了一种缓同步的时钟偏移补偿模式。针对多节点网络提出了一种基于中心节点的交互同步方案,该方案可以使得从节点之间利用相对时钟频率偏移进行时刻信息的同步。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-9
英语缩略语  9-10
目录  10-13
第一章绪论  13-25
  1.1 研究背景  13-19
    1.1.1 水声通信网  13-16
    1.1.2 深空通信网  16-19
  1.2 研究的目的与意义  19-21
    1.2.1 长时延网络的特点  19-20
    1.2.2 长时延网络时间同步的特点  20-21
    1.2.3 长时延网络时间同步的目的与意义  21
  1.3 国内外研究现状  21-22
  1.4 论文的内容与结构  22-25
第二章长时延网络的时间同步技术  25-54
  2.1 时间同步技术  25-28
    2.1.1 时钟模型  25-27
    2.1.2 时间同步技术要求  27
    2.1.3 长时延网络的时间同步技术  27-28
  2.2 传统网络的时间同步技术  28-37
    2.2.1 时间同步技术介绍  28-31
    2.2.2 NTP 介绍  31-33
    2.2.3 RBS 介绍  33-37
  2.3 现有的长时延网络时间同步技术  37-44
    2.3.2 TSHL 介绍  37-40
    2.3.3 Tri-Message 介绍  40-44
  2.4 现有长时延网络时间同步算法的仿真  44-53
    2.4.1 仿真工具 OMNeT++介绍  44
    2.4.2 Tri-Message 仿真  44-47
    2.4.3 TSHL 仿真  47-50
    2.4.4 Tri-Message 与 TSHL 的仿真分析与比较  50-53
  2.5 本章小结  53-54
第三章平滑时间同步协议  54-69
  3.1 平滑时间同步算法介绍  54-57
  3.2 算法资源消耗分析  57-58
  3.3 算法的优缺点  58-59
  3.4 算法的仿真与分析  59-68
    3.4.1 节点行为设计  59-60
    3.4.2 时钟频率偏移误差  60-61
    3.4.3 同步间隔对时钟偏移和同步误差的影响  61-63
    3.4.4 传播延时对时钟偏移误差的影响  63-64
    3.4.5 传播延时对同步误差的影响  64-65
    3.4.6 不同的时钟频率偏移对同步误差的影响  65-66
    3.4.7 资源消耗对比  66-68
  3.5 本章小结  68-69
第四章动态跟踪同步算法  69-85
  4.1 动态跟踪算法介绍  69-74
    4.1.1 长时延网络中的移动节点  69-70
    4.1.2 传播时延匀速变化的长时延网络  70-71
    4.1.3 动态跟踪算法  71-74
  4.2 同步误差分析  74-75
  4.3. 资源消耗分析  75-76
  4.4 算法的优缺点  76
  4.5 算法的仿真与分析  76-84
    4.5.1 节点行为设计  76-78
    4.5.2 移动节点间的时间同步仿真  78-79
    4.5.3 同步间隔对时钟偏移和同步误差的影响  79-81
    4.5.4 延时变化比对同步性能的影响  81-82
    4.5.5 时钟频率偏移的计算误差  82-83
    4.5.6 算法的资源消耗  83-84
  4.6 本章小结  84-85
第五章长时延网络时间同步方案分析  85-95
  5.1 长时延网络中的同步模式  85-90
    5.1.1 时钟偏移补偿  85-86
    5.1.2 时钟频率偏移、时钟偏移综合补偿  86-87
    5.1.3 一种缓同步的时钟偏移补偿模式  87-90
  5.2 长时延网络的多节点同步方案  90-94
    5.2.1 长时延网络的多节点同步特点  90-91
    5.2.2 中心节点广播同步方案  91-92
    5.2.3 基于中心节点的交互同步方案  92-94
  5.3 本章小结  94-95
第六章结论及展望  95-97
  6.1 论文主要内容总结  95-96
  6.2 后续工作展望  96-97
参考文献  97-99
致谢  99-100
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  100

相似论文

移动机器人路径规划研究及仿真实现,TP242
通信网端到端单向时延测量技术的研究,TN915.06
无线传感器网络中时间同步算法的研究,TN929.5
基于IEEE802.16e的WiMAX系统物理层同步算法研究,TN929.531
同步发电机励磁控制器研究与开发,TM31
药品安全监管系统的研究与实现,F203
一种对等网络文件共享算法仿真与性能分析比较,TP393.09
NCUC-Bus现场总线技术研究及实现,TP273.5
用于认知过程的视力分配监测技术研究,V328.1
基于误差修正的无线传感器时间同步协议的研究,TP212.9
4G通信系统中MIMO-OFDM同步技术的研究,TN929.5
综合干扰下导航卫星授时的时间误差分析及仿真研究,V474.2
基于ARM7平台的zigbee协议MAC层的实现与改进,TP212.9
无线传感器网络时间同步算法研究,TP212.9
晶体生长炉PID神经网络温度控制研究,TP13
基于无线传感器网络的目标跟踪研究,TP212.9
相控阵雷达自适应调度算法研究,TN958.92
基于IGS系统的导航卫星自主定轨仿真计算,P228.4
提钒—炼钢生产调度的优化与仿真研究,F426.31
汽轮发电机组调速系统动态模型参数辨识与仿真研究,TM311