精确时间同步协议的软件模型研究

发布时间：2017-08-18 11:02

  本文关键词：精确时间同步协议的软件模型研究

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【摘要】：目前,测控系统多基于分布式的网络技术。在分布式网络测控系统中时钟同步问题是非常重要的,在网络测控系统中存在的全局意义上的精确时钟,可以提高分布式测控系统的同步精度以及性能。IEEE1588v2是面向网络测控系统的时钟同步标准,以PTP为核心。由IEEE协会正式发布,相对于2002年的第一版本IEEE1588v1进行了改进与完善,扩大了应用范围,IEEE1588v2在硬件支持的环境下可以达到纳秒级的同步精度,软件实现下也可以达到微妙级的同步精度。本文针对PTP协议内容进行了详细地分析,分别介绍了NTP协议与PTP协议,且对PTPvl与PTPv2版本的协议进行了比较,阐述了在Linux系统环境下,软件实现PTP协议的方法。针对硬件支持下的硬件时间戳,提出了软件生成时间戳的方式。由于软件时间戳的实现方式相较于硬件时间戳,大大节省了设计成本、且同步精度能达到微妙级,能满足对于同步精度不是非常苛刻的测控系统。其为一种低成本、高精度的解决方案。本文还提出了另一种在Qt这个跨平台环境下实现PTP协议的方法,其同样具有低成本的设计优势,而且其可移植性更好,由于Qt的跨平台优势,在不同系统环境下不用做较大修改,就能满足应用要求。最后文章对PTP协议给出了各模块的软件实现,搭建了测试环境。对Linux系统和Qt环境下进行了该协议的实现,并对结果进行了测试。
【关键词】：时钟同步 NTP协议 PTPv2协议 Qt 软件模型
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP393.06
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 论文的研究背景11-12
• 1.1.1 选题背景11-12
• 1.1.2 研究意义12
• 1.2 研究的现状12-14
• 1.2.1 国外的研究现状13-14
• 1.2.2 国内的研究现状14
• 1.3 论文的研究内容14-15
• 1.4 论文的组织结构15-16
• 1.5 本章小结16-17
• 第二章 时间同步协议技术阐述17-33
• 2.1 NTP协议概述17-20
• 2.1.1 NTP协议的同步原理17-19
• 2.1.2 NTP协议的体系结构19-20
• 2.2 PTP协议概述20-24
• 2.2.1 PTP协议的同步原理21-23
• 2.2.2 PTP协议的体系结构23-24
• 2.3 PTPv1与PTPv2协议的比较24-25
• 2.4 PTP协议的特性25-29
• 2.4.1 协议的域25
• 2.4.2 设备的端口25-27
• 2.4.3 涉及的报文27
• 2.4.4 数据类型规范27-29
• 2.5 PTP设备类型29-31
• 2.5.1 普通时钟29-31
• 2.5.2 边界时钟31
• 2.6 基于Qt的PTP协议方法31-32
• 2.7 本章小结32-33
• 第三章 BMC最佳主时钟算法33-39
• 3.1 最佳主时钟算法概述33-38
• 3.1.1 数据集比较算法33-37
• 3.1.2 状态决定算法37-38
• 3.2 本章小结38-39
• 第四章 PTP协议的软件模型39-61
• 4.0 PTP协议总体框图39-40
• 4.1 PTP协议控制部分40-43
• 4.2 UDP网络通信服务43-45
• 4.3 PTP报文发送流程45-47
• 4.3.1 报文数据结构45-47
• 4.4 PTP报文处理程序设计47-54
• 4.4.1 报文处理控制流程48-49
• 4.4.2 Announce报文处理流程49-50
• 4.4.3 Sync同步报文处理流程50-51
• 4.4.4 Follow_Up报文处理流程51-52
• 4.4.5 Delay_Req报文处理流程52-53
• 4.4.6 Delay_Resp报文处理流程53-54
• 4.5 最佳主时钟算法控制流程54-56
• 4.5.1 PTP协议状态机模型55-56
• 4.6 伺服时钟的同步机制56-58
• 4.7 基于Qt的PTP协议实现58-60
• 4.8 本章小结60-61
• 第五章 实验及测试61-73
• 5.1 测试方案61-62
• 5.2 基于Qt的PTP协议测试62-63
• 5.2.1 同步结果测试(一)62
• 5.2.2 同步结果测试(二)62-63
• 5.3 基于Linux的PTP协议测试63-72
• 5.3.1 同步结果测试(一)64-67
• 5.3.2 同步结果测试(二)67-72
• 5.4 本章小结72-73
• 第六章 总结和展望73-75
• 6.1 总结73-74
• 6.2 展望74-75
• 致谢75-77
• 参考文献77-81
• 附录A：硕士学习期间的科研成果及参与的项目81

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本文编号：694205