基于PTP时钟协议的电梯空载检测装置设计研发

随着科技的飞速发展,计算机和现场总线技术迅速发展,通信设备和主控制设备也在不断改进,并且采用最新的现场总线技术。升降机是保证电梯安全、可靠的先决条件,而能够及时、精确地完成升降机控制与各辅机的通信是目前升降机行业亟待解决的重要课题。

基于灰预测的PTP协议改进方法

随着无线网络节点时钟同步需求的日益增加和实时性应用的增多,时钟同步的地位越来越突出,在改善用户体验、提高节点资源的使用率、提高系统稳定性等方面,时钟同步也有着重要意义。精确时钟同步协议(precision time protocol,PTP)广泛运用在时钟同步机制,然而,由于无线网络中存在随机不对称时延,使得PTP的精确度下降。尽管通过统计和估计的方法可以提高同步精度,但需要收集大量的样本,这将导致收敛速度减慢,对于资源有限的设备节点还会引发内存占用问题。首先给出了无线网络中节点之间时钟偏差的特性分析,然后提出了一种基于GM(1,1)的灰预测模型的快速时钟同步方法,该方法基于灰预测理论,灰理论是针对既无经验,数据又少的不确定问题。而对于资源有限的无线网络节点的时钟同步,不对称时延是不确定性的,同时样本很少,非常适合用灰理论进行时延估计。实验结果表明所提解决方案可以实现高精度的快速时钟同步。

用于船舶综合电力系统同步测量的高精度PTP混合时钟同步方法

为了满足船舶综合电力系统同步测控亚微秒级的精度要求,通过分析各种时钟同步协议的优缺点和传统时钟同步方法对船舶同步测量的局限性,提出一种基于IEEE1588协议的卫星时钟同步与时钟同步频率补偿算法相结合的混合时钟同步方案以实现同步测量。所提方案以环星型拓扑结构的交换式以太网为背景,基于集成IEEE1588协议功能的以太网收发器设计了同步测量节点,并研究了一种频率补偿算法,可以动态地对时钟节点的晶振频率进行补偿,使时钟具有良好的守时性,保证了主从时钟的偏差恒定。通过仿真分析和试验对同步偏差性能进行测试,结果显示同步精度维持在±200 ns以内,达到了IEC61850关于同步测量的标准,满足了船舶综合电力系统时间同步的需要。

一种基于PTP协议的局域网高精度时钟同步方法

PTP协议是IEEE-1588中定义的一种精密时钟同步协议,广泛应用于分布式系统中。但当采用纯软件实现时,同步精度受到网卡的缓存效应、网络的平稳性和操作系统的进程调度等多种因素的影响,难以达到亚毫秒的精度。本文通过分析各种影响因素的特点,结合PTP协议时钟同步机制,提出了一种高精度时钟同步方法,通过采用握手机制以及对测量数据进行处理,有效减弱了各种因素的影响,并结合基于CPU定时器构造的高精度时钟,实现了亚毫秒精度的时钟同步。

PTP网络非对称时延抖动修正算法设计与分析

为了改进PTPV2时间同步网络非对称时延抖动对主从时钟同步精度的影响,设计了传输报文的非对称时延抖动修正算法;基本思路是在主从时钟交换报文信息中,找出最佳报文用于从时钟的调整;采用两级过滤先进增强时间恢复算法,即使发生网络传输阻塞,也能筛选出未受阻塞的幸运报文用于时钟偏差估计;新算法能够很容易集成到PTPV2协议中,而不会影响基本的报文信息交换;实际测试结果表明,新设计的时间恢复算法,在普通交换机网络中,可有效抑制非对称时延抖动,主从时钟同步精度也可优于100ns。

基于PTPd2的精密时钟同步软件实现方法

针对软件实现方式在协议栈网络驱动层获取时间戳,易受协议栈延时和抖动影响导致同步精度较低的问题,提出一种精密时钟同步软件实现方法。基于开源代码PTPd2采用纯软件方式实现IEEE 1588协议,通过Linux系统的内核函数在网络驱动层获取报文时间戳,相比网络时间协议在应用层获取时间戳可有效避免协议栈的干扰,同时利用Wireshark抓包软件捕获报文经过介质访问控制(MAC)层的时间,在PTPd2中补偿报文从网络驱动层传输到MAC层产生的延时和抖动,提高了时钟同步精度。实验结果表明,当主-从时钟设备直接相连时,合理设置P、I值和同步周期并补偿出边界时间,时钟同步精度可达19μs,可满足大部分分布式控制系统的要求。

基于PTP协议的列车通信网络时间同步优化研究

目前列车通信网络支持的网络时钟协议,时间同步精度只能达到亚微秒,无法满足当前列车各节点时间同步精度的需求。针对上述问题,本文提出将精确时钟协议应用在列车通信网络中。为了实现低偏差范围情况下的高同步精度,本文在传统PI控制算法基础上,在改进的时钟伺服系统中提出多模型PI控制优化算法,设定比例系数KP和积分系数KI的阈值极限值,推导阈值极限值与PI输出补偿值的定量关系,进而补偿从节点的时间偏差。最后,以某列车通信网络场景为研究对象在OMNeT++仿真平台进行建模仿真,分析主从节点时间偏差值。与传统PI控制算法得到的时间偏差值相比,列车通信网络中各节点的时间偏差的改进值均在30 ns以内,同步偏差最低可达1.38 ns,验证了所提算法的优越性。

基于PTP协议的提高工业以太网时钟同步精度的方法研究

介绍了PTP系统模型及其时间传播过程、点对点透明时钟的精确时钟同步原理,应用点延时机制计算路径延时。针对晶振频率漂移对硬件打时间戳的影响,用频率补偿算法来获得更准确的时间戳,从而提高工业以太网的时钟同步精度。

PTP技术分析与应用

在通信系统全网IP化的大背景下,分组网络作为统一承载网将面临新的同步需求问题。传统的同步技术精度较低,无法满足新应用对高精度同步的需求。IEEE 1588标准精密时间同步协议(PTP)的提出,成为一种有效解决高精度同步问题的方案。首先分析了PTP技术的同步原理,接着通过综合比较当今几种常用的同步技术的特点得出PTP技术的优势,最后提出了应用方案,并分析了实施过程和部署灵活性。PTP技术可方便灵活地应用于分组网络中,同步精度可达亚微秒级,将成为GPS的有效替代。

基于PTP的加权时钟同步算法

时钟同步在计算机网络领域中应用广泛,是实现许多网络功能的重要基础。软件定义网络(SDN)作为一种新兴的网络架构,其中的确定性时延、同步传输、网络虚拟化等研究都依赖于网络协议进行软件时钟同步。研究如何通过软件方式提升时钟同步精度在SDN系统中有着重要的意义。本文对现有的PTP的时钟同步方式进行了介绍与分析,在此基础上提出了一种改进的时钟加权算法,通过利用网络中上一层多个节点的时钟信息来提升多跳同步的时钟精度。在对典型网络的仿真测试中,每个节点时钟同步精度的提升幅度从1倍到2.6倍不等。网络中的链路越多,算法提升效果越明显。

一种高精度PTP 时钟同步方法及应用

PTP是实现网络精确时钟同步的热门技术之一,在工业以太网领域应用广泛。在IP流媒体传输领域,时钟同步至关重要。因此,介绍PTP时钟同步原理,提出一种时钟同步的具体实现方法,并将此方法应用于SMPTE ST 2110标准的SDI over IP技术,取得了满足产品实际应用的高精度时钟同步效果。

家庭基站时间同步需求导航卫星授时和PTP1588

本文介绍了家庭基站(Femtocell)的概念及应用场景,比较了实现Femtocell时间同步的三种手段:侦听宏基站的时钟信号、用导航卫星信号定时、通过(网络)精密时间(同步)协议PTP-1588V2进行时钟同步,同时介绍了PTP-1588V2的时间同步原理,并给出典型网络环境下家庭基站同步的大量测试数据,结果表明与北斗授时相结合的PTP-1588V2时钟同步技术,业已达到家庭基站同步需求的商用水平。

频率漂移对PTPV2链路延迟计算精度的影响与分析

针对基于PTPV2的网络化测试系统中,时钟频率漂移对链路延迟的影响问题,分析了IEEE1588时间同步过程的原理和拓扑结构图,给出了点对点PTP系统中影响同步性能的机理;在此基础上,通过引入频率变化率补偿因子CRF,获得了链路延时误差计算模型;结果表明,均衡提高主从时钟频率稳定度可改善系统同步精度,合理选择报文传递参数可减少时延计算误差。

基于PTP协议的分布式解码系统视频输出同步的研究

大型显示墙通常由多个LCD显示器拼接而成,或者由小间距LED显示模块拼接成大面积显示墙。这种显示墙的图像通常是按单个LCD或按一个特定LED区域输出驱动的,比如一块LCD屏或者一个分辨率为1920×1080的LED点阵区域对应一路HDMI输入,当一个视频图像跨越多个显示屏(或LED显示区域)时,为了保证图像质量,要求每个屏上的图像输出的是同一帧图像,并且要求各路输出的帧同步的相位也是同步的,否则就可能产生图像的“撕裂效应”,这种现象尤其在分布式解码系统上尤为突出并且难于解决。研究了如何在特定的嵌入式解码板上实现基于软件的PTP协议,以及在此基础之上如何实现解码板之间相同帧号的视频同步输出,并且保证各路视频帧同步的相位也基本相同,通过这两种同步的实现,可以完全消除图像的“撕裂效应”。

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。

基于FPGA的IEEE 1588时钟同步系统的设计与实现

IEEE 1588精密时钟协议用于分布式系统中各节点上独立时钟的同步,纯软件实现的IEEE 1588精密时钟协议的时间戳只能标记在数据链路层,受网络传输延迟以及网络抖动的影响,时钟同步精度一般只能达到微秒级。本文设计了一种基于FPGA的IEEE 1588协议的时钟同步系统,采用EP4CE6E22C8和RTL8201CP芯片,通过编程实现IEEE 1588报文识别、时钟偏移补偿算法等。该方法进一步降低了网络传输延迟的不确定性,提高了时间戳捕获的精度。通过实验对主从时钟同步精度的一致性进行测试,满足设计要求。

基于IEEE1588的时钟同步算法软件实现

基于工业以太网通信技术,本文给出了一种精准时间协议的软件实现方法。它基于划分时隙的以太网确定性调度通信机制,有效地消除了以太网冲突的影响,并通过硬件定时、中断补偿等手段,大大提高了时钟同步的精度。经测试的结果表明,它可以达到亚微秒级的时钟抖动精度,满足大部分工业系统的要求。

基于精密时间协议的时钟同步技术

IEEE 1588协议的精密时间协议提供了一种网络控制系统中主从时钟交换报文达到时钟精准同步的有效方法。基于精密时间协议,在网络驱动中对时戳进行采集和处理,采用最佳主时钟算法选取网络主时钟对从时钟进行同步,使用Java语言和C语言混合编程实现软件网络时钟同步,并采用A llan方差公式对时钟性能进行描述。

计及链路传输时延的智能变电站精准时间同步技术

鉴于监测电网稳定和保护控制需要,精确时钟同步在电力系统中的应用需求愈来愈迫切。针对智能变电站基于IEC 61588协议精确同步对时协议,介绍了对时系统和时钟源冗余配置策略,详细阐述了智能变电站精准时间同步原理,并提出基于对称链路与非对称链路时延假设条件下时间同步计算方法。仿真结果表明,基于IEC 61588协议的智能变电站时间同步算法在对称链路假设条件下有效,当考虑非对称链路时需修正原有算法才能获得较高精度的同步效果。

面向测量与控制的精确时间同步实现方法

IEEE1588协议的不同实现方法对时间同步精度具有重要影响。该文分析了PTP引擎模块体系结构,实现PTP协议状态机、最佳主时钟算法、时钟变量算法、本地时钟同步算法,优化PTP报文发送与接收的控制过程。测试表明,该精确时间同步实现方法可使同步精度达到10微秒级,能有效满足测量与控制领域对时间同步的高精确度要求。