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基于IEEE1588的通信设备时间同步系统设计

作　者: 张文丽
导　师: 郭勇；罗运先
学　校: 成都理工大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 时钟同步 IEEE1588 3G 时间戳最佳主时钟算法
分类号: TN929.53
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 255次
引　用: 3次
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内容摘要

随着科学技术的发展,人民的生活水平日益提高,第二代通信体制下的语音通话,简单数据业务的处理已经不能满足人民大众的日常需求,3G的出现正好解决了这一问题。视频通话、上网速度的提高以及流媒体点播等业务,3G通信体制正在为人们的生活提供最大的便利。由于3G是基于全IP的网络,视频通话、流媒体点播等业务对实时性有非常高的要求,因此网络设备间的精确时钟同步就显得尤为重要。本文简要介绍了各种网络时间协议例如NTP协议、SNTP协议,并比较这两者之间的优缺点,着重介绍了IEEE1588PTP时间协议,并说明PTP协议通过偏移量和传播延迟的校正如何使系统中的任意两个时钟达到时钟同步。对于一个通信系统来说,能够保证通话质量是十分重要的。如果客户在通话过程中过多的出现掉话、串话以及较大的延迟,客户的投诉率就会增加,并直接影响到商家的服务质量。为了能够保证通话质量,在系统中使设备之间达到时钟同步是必要的也很重要的。IEEE1588时间协议,可以使系统中的任意两个时钟对时之后,其时间的差值达到纳秒级的精度,这就大大提高了通话过程中的延迟。对于无线上网的客户来说,时钟同步就更重要了,可以提高主机与服务器的连接速度,大大提高了上网的速度。本文还介绍了PTP协议中报文的分类、设备类型以及时间戳的产生,着重说明PTP协议的各种报文,尤其是对时过程中使用到的同步报文、跟随报文、延迟请求报文和延迟应答报文。本文设计了通信设备的时钟板,其中主要的时钟模块包括:极窄带锁相环模块、时钟合成模块、实时时钟模块、双机控制模块和1588时钟模块。使用IEEE1588精确时钟同步协议来控制和校正各个设备之间时钟不同步问题,并通过基于同步以太网和IEEE1588精确时间协议的芯片,来得到网络中精确的时间戳,提高时钟同步的精度。对于最佳主时钟算法,是对进入网络中的时间报文进行第一次的鉴别,这个算法分为两个部分,首先对两个或者多个时钟自身的数据设置进行比较,来确定他们在系统中应该是主时钟、从时钟或者非主非从时钟,然后再通过状态决定算法来确定他们在系统中的状态。最后在网络同步时钟开发板上进行时钟同步。作者所做的工作对以后研究通信系统中各个设备之间精确的时钟同步技术提供了借鉴作用。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-10
第1章引言  10-13
  1.1 选题依据及研究意义  10
  1.2 课题的国内外研究现状  10-11
  1.3 本文的主要研究内容  11-12
  1.4 论文内容安排  12-13
第2章网络时钟同步协议分析  13-23
  2.1 时钟源的选取  13-14
  2.2 NTP 协议  14-16
    2.2.1 概述  14-15
    2.2.2 NTP 的基本原理  15-16
  2.3 网络测量和控制系统的精确时间协议的IEEE 标准  16-22
    2.3.1 简介  17-18
    2.3.2 同步概述  18-22
  2.4 本章小结  22-23
第3章 IEEE1588PTP 协议的关键技术  23-34
  3.1 PTP 报文分类  23-24
  3.2 PTP 设备类型  24-25
    3.2.1 概要  24
    3.2.2 普通时钟  24-25
    3.2.3 边界时钟  25
  3.3 产生报文时间戳  25-26
  3.4 PTP 报文  26-33
    3.4.1 报头  27-30
    3.4.2 后缀  30
    3.4.3 通知报文  30-31
    3.4.4 同步和延迟请求报文  31
    3.4.5 跟随报文  31
    3.4.6 延迟应答报文  31-32
    3.4.7 Signaling 报文  32-33
  3.5 本章小结  33-34
第4章网络同步时钟板的设计  34-51
  4.1 时钟板的设计  34-37
    4.1.1 结构描述  34
    4.1.2 时钟模块  34-37
    4.1.3 处理器模块  37
    4.1.4 BMC53115 模块  37
    4.1.5 IPMI 模块  37
  4.2 1588 时钟模块的硬件实现  37-50
    4.2.1 ZL30310 功能模块  38-42
    4.2.2 参考时钟的选择  42-45
    4.2.3 同步串行接口  45-46
    4.2.4 时间软件  46-47
    4.2.5 ZL30310 工作模式  47-48
    4.2.6 时间服务器模式  48-49
    4.2.7 时间客户端模式  49
    4.2.8 时间转发器模式  49-50
  4.3 本章小结  50-51
第5章最佳主时钟算法  51-55
  5.1 BMC 数据设置比较算法  52-54
    5.1.1 数据设置比较算法的输入参数  52
    5.1.2 数据设置比较算法的返回值  52
    5.1.3 数据设置比较算法的宏定义  52-53
    5.1.4 数据设置比较算法的软件实现  53-54
  5.2 BMC 状态决定算法  54-55
    5.2.1 状态决定算法的输入参数  54
    5.2.2 状态决定算法的返回值  54
    5.2.3 状态决定算法的软件实现  54-55
总结与展望  55-56
致谢  56-57
参考文献  57-59
攻读硕士学位期间发表的论文  59

基于IEEE1588的通信设备时间同步系统设计

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