《分布式测试网络精密时钟同步关键技术研究》

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自2002年IEEE1588协议颁布后,以其能达到高精度和低开销的特点越来越被人们所重视。IEEE1588协议是建立在网络基础上的,但它并不需要为时钟传递建立特别的网络,实现IEEE1588协议只需在原有网络上添加时钟同步报文,这些报文只占用少量网络资源,它们只是和控制数据包或者信息包共享网络。基于上述原因,分布式测试系统的高精度时钟同步技术已成为测试领域的研究热点。该项目研究了分布式测试网络的同步方法,使系统的同步时钟精度达到亚微秒级。由于其他网络协议层处理时间戳引起的波动误差大,基于IEEE1588协议研究在物理层标记时间戳的方法来消除协议栈的延时和抖动,提高时间戳的精度;研究最佳主时钟算法和时钟端口状态转换;研究采用晶振频率调整技术实现从时钟偏差调整的方法,解决网络中因从时钟本地时间的跳变难同步主时钟的难题。该研究成果可应用于网络化分布式测试系统中,对于提高分布式网络测试系统中节点之间的同步精度具有重要的理论及实际意义。基于该项目的研究,完成了如下方面的研究工作: 在设计过程中,采用在物理层标记时间的方法,使用支持IEEE1588协议的DP83640芯片代替传统的FPGA在物理层标记时间戳,可以有效地降低协议栈和操作系统造成的延迟和抖动,极大地提高同步精度。 该项目根据IEEE1588协议标准配置出标准的报文格式,包含报文头和报文体,符合以太网UDP协议的网络消息帧,可以在不同的平台上移植使用,极大地提高协议的易用性及可移植性。 根据IEEE1588协议标准,构造出最佳主时钟算法,最佳主时钟算法包含数据集比较算法和状态判决算法,通过最佳主时钟算法选出一个最佳主时钟是进行同步的前提,根据协议规定每种端口拥有九种状态,根据引擎状态机进行状态。 在主从时钟校准中,采用多种校准方法,包含频率和相位等调整算法,使主从时钟同步精度达到亚微秒级。

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