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

1、21世紀(jì)是一個(gè)以網(wǎng)絡(luò)為媒介的信息交互時(shí)代,網(wǎng)絡(luò)深刻地影響科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。時(shí)鐘同步是網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)中的一個(gè)經(jīng)典論題,伴隨著現(xiàn)代工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)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(duì)全局網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性提出了更加嚴(yán)格的要求。因此,研究高精度的網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步技術(shù)及理論具有重要意義和實(shí)踐價(jià)值。本文以工業(yè)以太網(wǎng)為基礎(chǔ),給出了一種高性價(jià)比的基于IEEE1588協(xié)議組網(wǎng)的精密時(shí)鐘同步技術(shù)實(shí)施方案及流量擁塞在線預(yù)報(bào)模型的路由調(diào)度策略。
　　首先,詳細(xì)介紹

2、高精密時(shí)間同步協(xié)議IEEE1588的原理。由于IEEE1588的報(bào)文時(shí)間戳標(biāo)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(diǎn)。本文在深入分析理論基礎(chǔ)之上,搭建了硬件測(cè)試平臺(tái),該平臺(tái)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(jì),主要包括PTP系統(tǒng)初始化、報(bào)文收發(fā)模塊配置、定時(shí)器模塊配置、測(cè)試信號(hào)源配置(1PPS信號(hào)、基準(zhǔn)信號(hào))等。
　　其次,考慮在有限帶寬下,時(shí)延和流量相互關(guān)聯(lián),流量越大,則時(shí)延滯后越明顯。針對(duì)單播式通信網(wǎng)絡(luò),依據(jù)PTP本地時(shí)鐘延遲測(cè)量機(jī)制,提出一種基于動(dòng)態(tài)突發(fā)流量模型預(yù)報(bào)的擁塞路由優(yōu)化算法。該方法依靠最小二乘支持向量機(jī)的強(qiáng)大泛化能力對(duì)未來一段時(shí)間內(nèi)的混沌流量序列在線回歸預(yù)估,由此衡量時(shí)鐘節(jié)點(diǎn)的擁塞程度,以便

4、PTP源節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘選擇延時(shí)受約束路由,從而提高同步報(bào)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(shí)鐘同步測(cè)試平臺(tái)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(hào)及基準(zhǔn)信號(hào),對(duì)主從時(shí)鐘間同步精度進(jìn)行了測(cè)試,驗(yàn)證了本文策略的有效性。測(cè)試結(jié)果表明運(yùn)用該套系統(tǒng)及機(jī)制可使以太網(wǎng)系統(tǒng)之間的時(shí)鐘在背靠背條件下,主從同步精度達(dá)到40ns;在單播式5跳50％單向