无线微震传感器网络高精度时间同步技术研究

时间同步技术作为无线微震传感器网络的核心技术之一,是网络协调运行的关键。首先研究了无线传感器网络时间同步原理及影响同步精度的因素;其次研究了经典无线时间同步协的实现方法;然后仿真对比了传感器网络时间同步协议(Timing-sync Protocol for Sensor Networks,TPSN)和泛洪式时间同步协议(Flooding Time Synchronization Protocol,FTSP)的同步精度;再针对FTSP协议的不足提出一种改进的G-FTSP协议,能有效提高无线传感器网络时间同步精度;最后估算由时间同步误差造成的微震震源定位误差,验证G-FTSP协议满足实际生产需求。

基于时间敏感网络的列车通信网络研究及应用

[目的]TCN(列车通信网络)拓扑结构复杂而且对传输实时性要求较高,目前列车数据传输主要采用TRDP(列车实时数据协议)进行承载,但会存在网络时延不确定的问题,故研究采用TSN(时间敏感网络)保证数据传输的有界时延,来解决TCN面临的以上问题。[方法]提出了TTAM(一种TRDP与TSN自适应的方法),以实现TRDP与TSN的协议转换,保证列车数据在网络中传输的时间确定性。[结果及结论]通过搭建TSN测试台,对TSN网络功能及性能(IEEE 802.1 AS与IEEE 802.1 Qbv协议)进行测试,验证了TTAM在TSN技术应用中的有效性。

基于精确时间协议的工业无线传感器网络时间同步方法

针对工业无线传感器网络(IWSNs)中复杂链路环境、温度波动等造成的链路时延动态变化、时钟计时干扰、时间戳获取不确定等问题,提出一种基于精确时间协议(PTP)的IWSNs时间同步方法。首先,融合PTP双向时间同步过程的时钟计时干扰、非对称链路时延噪声,建立时钟状态空间模型和观测模型;其次,构建反向自适应卡尔曼滤波算法以滤除噪声干扰;然后,利用反向估计和正向估计的时钟状态归一化新息比值来评估噪声统计模型的合理性;最后,在设定检测阈值后,动态调整时钟状态过程噪声,以实现时钟参数的精确估计。仿真结果表明,相较于经典卡尔曼滤波算法和PTP,在不同时钟计时精度下,反向自适应卡尔曼滤波算法估计的时钟偏移和偏移率均有较小且更稳定的误差标准差,有效解决了噪声不确定等原因造成的卡尔曼滤波发散问题,提高了时间同步的可靠性。

简单网络时间协议分析及实现

介绍了信息技术对时间同步技术的需求,分析了简单网络时间同步的工作原理,讨论了时间同步的客户端软件实现。软件测试的结果表明同步精度可达1～50 ms。

基于ARIMA-TCN混合模型的高速铁路时间同步方法

列控系统作为高速铁路的核心系统,保持其系统的时间同步对于行车安全至关重要。针对现有时间同步方法易受时变上下行传输时延、随机时钟跳变等影响,导致主从时钟偏移估计不准确的问题,提出一种基于差分自回归移动平均-时域卷积神经网络(ARIMA-TCN)混合模型的高速铁路时间同步方法。首先,根据上下行链路传输速率的不对称比,建立高速铁路时钟的数学理论和实际观测模型。然后,使用拉依达准则识别处理跳变异常值,完成实际时间序列的预处理。再次,使用ARIMA模型平滑时间序列中不确定时延带来的噪声抖动,获得平稳的时间序列。最后,通过提出的注意力增强TCN模型进行预测补偿,完成时钟偏移的补偿校正。通过实验仿真,得到基站区间内位置、基站间距以及车速对高速铁路时间同步的影响性分析。实验结果表明:与对比方法相比,所提方法补偿后的均方根误差较最小二乘法减少了75%、较最大似然估计方法误差减少了44.4%,较BP神经网络方法误差减少了16.7%,验证所提方法具有更低的同步误差和更高的同步精度。

Internet网络时间协议原理与实现

介绍并分析了一个互联网标准协议—网络时间协议()的系统结构与工作原理。详细研究了它的时间处理过程及对本地时间的 NTP调整过程。最后介绍了的一种软件实现并对其特点进行了分析。

无线传感器网络时间同步协议的改进策略

鉴于NTP和无线传感器网络时间同步协议的相似性，提出把NTP中的时间过滤、时间选择和时间组合算法简化后应用于无线传感器网络时间同步协议中以提高同步精度的策略．作为例证，将时间组合算法简化后引入BTS协议中．模拟的结果表明：在由81个Mica 2节点组成的8跳网络内，除抗拒节点的同步误差保持不变外，其余节点的同步误差减小至改进前的67．70％～91．58％；具有相同跳距的节点的平均同步误差随跳距的增加率由19．8减小至15．5μs／跳；同时没有额外的报文开销．理论分析表明：同步精度的提高得益于应用时间组合算法所导致的节点时间偏移量均方差的减小．

优化的网络时间协议算法及其在变电站自动化中的应用

以经济有效的方式,在变电站自动化系统中实现时间同步对电力系统稳定运行和故障分析十分重要。提出了一种优化的网络时间协议算法,介绍了该算法在变电站自动化系统中的实现。该算法在网络时间协议的基础上以纯软件的方式实现网络对时,简化了系统硬件结构,达到站控层同步时间精度要求。

网络时间协议实现分布式系统内时钟同步的原理分析

在某些关键应用中,分布式系统对系统内时钟的一致性要求是比较高的、网络时间协议作为一个Internet称准协议,可以作为分布式系统时钟同步的有效工具.本文介绍了网络时间协议的基本模型和体系结构,并着重分析了使用网络时间协议实现时钟同步的基本原理.

基于网络时间协议的时间同步实现方法

为解决局域网中的服务器与客户机与标准时间保持时间同步的现实问题,阐述了时间同步的工作原理,介绍了网络时间协议(NTP),并提出了网络中各机器同步的解决方案以及程序实现,时间精度可根据需要进行设置。该方法应用于集约化水产控制系统和超市监控系统中,实验证明是一种可行的解决方法。

基于NTP协议网络应用时间戳同步机制的研究与应用(英文)

Network Time Protocol(NTP)是用来使计算机及网络设备时间同步化的一种协议,其目的是为各种网络设备提供高精准度的时间校正。伴随着高校网络设备数量爆炸式增长,我们所依赖的文件服务器、邮件服务器、互联网网关等诸多网络设备之间都需要一个精准的时钟作为信息共享的基础,因为数据共享、设备日志和网络安全是互联网上最常用也是最易遭受攻击的信息。为确保网络设备安全,网络工程师需要精准的时间确保这些应用及其它关键网络应用的安全。本文基于NTP协议网络应用时间戳同步机制的研究,可有效应用于高校网络中,使所有网络设备的时间戳具有高度统一性。所以在互联网中设计专门的时间服务器为需要精准时间的网络设备同步成为当今日益复杂网络应用环境的现实需求。

时间依赖的混合型网络的分布式路由协议

提出了时间依赖的混合型网络模型(HTDN 模型),有效地描述了网络中链路权值随时间变化的特性,并且网络中的节点可以采用不同的等待策略;并给出了 HTDN 模型的路径优化理论。在此基础上设计了有效的分布式路由协议 DMDRP,能计算出 HTDN 模型中所有节点对之间的最短延时路径,并证明了协议的正确性。最后通过仿真试验,给出了 DMDRP 协议与传统路由方案的性能对比分析。

局域网环境的网络时间协议性能测试

网络时间协议(NTP)能够实现多节点时间和频率同步,具有简单、经济和高效等特点,但在性能测试方面的相关研究不多,使得在实际系统中是否采用NTP时缺乏参考数据。针对这一问题,开展了局域网环境下的NTP性能测试,分析了系统负载和网络负载对NTP性能的影响。在实际系统中,通过比较IRIG-B时码卡和GetLocalTimeWindows API返回的时间,近似获取了计算机基准时钟信号的频率偏差,该误差值与NTP测算的结果基本一致,表明本地一级NTP服务器时间同步和频率同步性能良好。

LiteST:一种无线传感器网络轻量级安全时间同步协议

提出了一个简单的时间同步广播报文完整性认证方法。在此基础上,结合单向链(而非复杂得多的μTESLA)提供的发送节点身份认证功能和冗余机制提供的防止内部节点攻击功能,设计了一个轻量级的安全时间同步协议LiteST(lightweight secure time)。理论分析和仿真实验结果表明,LiteST能够防御外部攻击并能容忍内部攻击节点发送错误信息,达到了目前最好的安全时间同步协议TinySeRSync类似的安全性。32个Mica2节点组成的原型系统实验结果表明LiteST协议取得了与没有安全机制的FTSP协议几乎相同的时间同步精度。LiteST协议与安全相关的计算开销大约只有TinySeRSync的五分之一;通信开销为其1/(2m+2),其中m为网络节点的平均邻居数;其存储开销在实际的场景下也显著降低。

时隙ALOHA协议(S-ALOHA)的离散时间排队网络模型的建立及性能分析

文章分析了S-ALOHA协议的模型,并分别用马尔克夫链方法及离散时间排队网络方法完成了S-ALOHA吞吐量(S)的性能分析。

应用简单时间网络的遥感卫星工作模式设计方法

传统卫星工作模式设计均由人工手动完成,主要设计依据为设计师的工程经验及工程设计约束条件,需要耗费大量人力及时间资源,且设计结果是否最优暂无验证手段。为此,文章提出一种应用简单时间网络(STN)图形表述遥感卫星工作模式的方法,对传统的定性约束条件进行定量的图形表示,进一步通过数据算法求解出STN图形表示的最优解,以得到卫星工作模式时序设计结果。结合高分七号卫星工作模式设计工作,对上述方法进行验证,结果表明:此方法可有效解决复杂情况下的卫星工作时序设计问题,合理可行,可为遥感卫星工作模式设计提供参考。

基于时变图的天地一体化网络时间确定性路由算法与协议

针对天地一体化网络时变多维资源与差异多样化业务导致网络端到端时延难保障、网络资源利用率难提升等问题,提出基于时变图的天地一体化网络时间确定性路由算法及协议。构建时变连续图模型,用于表征天地一体化网络时变拓扑、链路连通时段、节点缓存等多维资源的时空属性;提出面向业务的时间确定性路由算法,依据链路累积流量计算规则、节点流守恒约束与节点缓存约束,构建具有时间属性的最短时延路径;将所提路由算法与分段路由(SR)技术以及时间敏感网络(TSN)技术相结合,设计具有时延保障的时间确定路由协议,支持时变网络环境中拓扑发现、确定性路由的高效计算以及分组的定时转发。仿真结果表明,通过关联利用链路资源与节点存储资源,与基于快照图和接触图的路由算法相比,所提路由算法的链路资源利用率高、分组成功投递率高,保障了业务的端到端传输时延。

具有时间同步和节点定位的工业无线网络协议

针对工业无线网络WIN的特点及传输实时性和空间位置的确定性要求,引入了工业无线网络的通信参考模型和协议架构。然后简单介绍了基于令牌的控制WIN-Z的MAC协议,并对其嵌入的时间同步算法和节点定位方法做了详细介绍。最后利用改进后的GAINS平台和WSN分析与管理平台SNAMP对WIN-Z的MAC协议和CSMA/CA做了数据吞吐量和数据传输延迟的测试。测试结果表明,该协议保证了信道接入的公平性,减少了数据传输时延,适用于WIN网络。

基于NTP协议的网络时间服务系统的实现

本文介绍了网络时间协议的基本工作原理,简要分析了在网络路径对称和不对称两种情况下的网络时延问题。论述了网络时间服务器的构建方法和网络授时软件的设计流程。应用数据统计,对网络时延和时差作了详细分析,给出了在软件设计中处理与网络时延和时差相关问题的方法。最后阐明了建立网络时间服务体系的必要性。

网络时间协议在电力监控系统时钟同步中的应用

电力监测系统是一个复杂的分布式系统,对时钟同步精度有着不同层次的需求。文章在介绍实现时钟同步的3种机制(硬时钟同步、软时钟同步、混合时钟同步)以及网络时间协议(NTP)原理的前提下,针对电力监控系统的特点,给出了一个结合GPS授时和NTP对时的分层混合时钟同步方案,并指出了今后改进的方向。