精确时间协议的软件设计与实现

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:bobo20092009
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计算机技术和网络技术的飞速发展,极大的改变了人们的生活方式。在这种大环境背景下,航天航空、工业自动化等产业也迅猛发展,这些领域中,时间同步是一个最基本但又是最重要的环节,科学家们对计算机技术和网络技术投入很多精力,以期待可以找到解决这种问题的好方法,因此逐渐诞生了NTP、PTP等时间同步协议。PTP较NTP相比:首先网络环境拓扑发生变化时,最佳主时钟算法可以实现一定程度的自动重配置;其次PTP具有更高的精度。本文重点工作是开发一个可以在局域网中实现自配置的时钟同步软件,且可以运行在IPv4和IPv6环境下。本文在论文开头介绍了时间同步的一些背景知识和相关理论,从概念上对时间同步有了了解之后;接着引入IEEE1588标准,从它的起源说起,然后介绍了IEEE1588中PTP协议的特点、同步原理,并描述了PTP系统的网络系统结构和设备类型;最后根据标准,开发了一个使用软件时间戳的PTP同步软件。本文第四章详细描述了PTP同步软件设计实现时各个组件的设计细节,包括协议引擎、最佳主时钟算法、软件时间戳、时钟服务器、PTP报文处理流程和NetLayer处理流程六个部分。本文独特之处是在应用层产生软件时间戳,改进时间同步算法的同时并借鉴滤波器技术过滤软件时间戳在通过协议栈和网络时产生的抖动等噪音,从而使得精度更高。最后在局域网中对PTP软件的功能和性能分别进行了测试,最终可以看到最佳主时钟算法可以实现时钟自动重配置过程,并且我们设计的PTP软件精度可达到百微秒级,甚至超过了NTP的毫秒级精度。
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