IEEE1588網(wǎng)絡(luò)的時鐘同步技術(shù)及流量擁塞預(yù)報模型研究.pdf

1、21世紀是一個以網(wǎng)絡(luò)為媒介的信息交互時代,網(wǎng)絡(luò)深刻地影響科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。時鐘同步是網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)中的一個經(jīng)典論題,伴隨著現(xiàn)代工業(yè)現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)復(fù)雜程度、結(jié)構(gòu)規(guī)模、業(yè)務(wù)量的不斷膨脹,對全局網(wǎng)絡(luò)的實時性提出了更加嚴格的要求。因此,研究高精度的網(wǎng)絡(luò)時鐘同步技術(shù)及理論具有重要意義和實踐價值。本文以工業(yè)以太網(wǎng)為基礎(chǔ),給出了一種高性價比的基于IEEE1588協(xié)議組網(wǎng)的精密時鐘同步技術(shù)實施方案及流量擁塞在線預(yù)報模型的路由調(diào)度策略。
　　首先,詳細介紹

2、高精密時間同步協(xié)議IEEE1588的原理。由于IEEE1588的報文時間戳標記是基于硬件而獲得,協(xié)議具有同步精度高,占用資源少和易配置等優(yōu)點。本文在深入分析理論基礎(chǔ)之上,搭建了硬件測試平臺,該平臺由ARMCortex-M4內(nèi)核(STM32F407VGT6)的微控制器和集成IEEE1588協(xié)議的PHY芯片(DP83848)組成,介紹了有關(guān)硬件電路組成,包括主芯片外圍電路、SWD調(diào)試接口、以太網(wǎng)口等。然后,在該硬件基礎(chǔ)上完成LwIP協(xié)議棧和

3、PTP同步算法的軟件流程設(shè)計,主要包括PTP系統(tǒng)初始化、報文收發(fā)模塊配置、定時器模塊配置、測試信號源配置(1PPS信號、基準信號)等。
　　其次,考慮在有限帶寬下,時延和流量相互關(guān)聯(lián),流量越大,則時延滯后越明顯。針對單播式通信網(wǎng)絡(luò),依據(jù)PTP本地時鐘延遲測量機制,提出一種基于動態(tài)突發(fā)流量模型預(yù)報的擁塞路由優(yōu)化算法。該方法依靠最小二乘支持向量機的強大泛化能力對未來一段時間內(nèi)的混沌流量序列在線回歸預(yù)估,由此衡量時鐘節(jié)點的擁塞程度,以便

4、PTP源節(jié)點時鐘選擇延時受約束路由,從而提高同步報文遞送成功率及降低復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)下的同步精度受數(shù)據(jù)流量擁塞遲滯的影響度,并做了相關(guān)仿真。
　　最后在搭建的以太網(wǎng)時鐘同步測試平臺上,通過設(shè)置多跳路由網(wǎng)絡(luò)環(huán)境及借助系統(tǒng)中PHY芯片觸發(fā)配置輸出的1PPS信號及基準信號,對主從時鐘間同步精度進行了測試,驗證了本文策略的有效性。測試結(jié)果表明運用該套系統(tǒng)及機制可使以太網(wǎng)系統(tǒng)之間的時鐘在背靠背條件下,主從同步精度達到40ns;在單播式5跳50％單向