國際圖書分類號： Ｔ Ｐ ３１６． ２國際圖書分類號： Ｔ Ｐ ３１６． ２西南交通大學碩士研究生學位論文基于分組網絡的時間同步技術的研究與實現年姓專業 讓簋扭應旦．二零一一年五月 三十日密級： 公開論文博士論文論文碩士論文Ｃ ｌａ ｓｓｉｆ ｉｅｄＩｎ ｄ ｅｘ ： Ｔ Ｐ ３１ ６． ２Ｕ ． Ｄ ． Ｃ ： Ｔ Ｐ ３１６． ２Ｓ ｏ ｕ ｔｈ ｗ ｅｓｔＪｉａ ｏ ｔｏ ｎ ｇＵ ｎ ｉｖ ｅｒｓｉｔｙＭ ａ ｓｔｅｒＤ ｅｇ ｒｅｅＴ ｈ ｅｓｉｓＰ ａ ｃｋ ｅｔ－ ?ｂａ ｓｅｄｎ ｅｔｗ ｏ ｒｋｔｉｍ ｅｓｙ ｎ ｃｈ ｒｏ ｎ ｉｚａ ｔｉｏ ｎｔｅｃｈ ｎ ｏ ｌｏ ｇ ｙｒｅｓｅａ ｒｃｈａ ｎ ｄｉｍ ｐ ｌｅｍ ｅｎ ｔａ ｔｉｏ ｎＧ ｒａ ｄ ｅ： 墊盟Ｃ ａ ｎ ｄ ｉｄ ａ ｔｅ： Ｚ ｈ ａ ｎ ｇ Ｈ ｅＭ ｉｎ ｇｆ ｏ ｒ： ． Ｍ ａ ｓｔｅｒＭ ａ ｙ ． ３０， ２０１Ａ ｃａ ｄ ｅｍ ｉｃＤ ｅｇ ｒｅｅＡ ｐ ｐ ｌｉｅｄＤ ｅｇ ｒｅｅ．Ｓ ｐ ｅｃｉａ ｌｉｔｙ ： ． Ｃ ｏ ｍ ｐ ｕ ｔｅｒＡ ｐ ｐ ｌｉｃａ ｔｉｏ ｎＳ ｕ ｐ ｅｒｖ ｉｓｏ ｒ： Ｐ ｒｏ ｆ ｅｓｓｏ ｒＹ ａ ｎ ｇ Ｂ ｉｎ１論文博士論文論文碩士論文西南交通大學曲南父逋大罕學位論文版權使用授權書本學位論文作者完全了解學校有關保留、 使用學位論文的規定， 同意學校保留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和電子版， 允許論文被查閱和借閱。
本人授權西南交通大學可以將本論文的全部或部分內容編入有關數據庫進行檢索， 可以采用影印、縮印或掃描等復印手段保存和匯編本學位論文。本學位論文屬于１． 保密口， 在年解密后適用本授權書：２． 不保密日； 使用本授權書。（ 請在以上方框內打“√” ）指導安雌名： 卞≥斌略吖日期： 沙１１－ｂ陷 湖搠●● 名－ 二簽訓 糙陽作璣 劃幻日位 摯、 Ｉ論文博士論文論文碩士論文： ｌ本人在學位論文中所做的主要工作或貢獻如下：（ １）在了解分組網絡常見的頻率同步技術和時間同步技術的基礎上， 分析了ＩＥ Ｅ Ｅ ｌ５８８Ｖ ２協議的基本原理及工作機制， 并且熟悉掌握了基于Ｖ ｘ Ｗ ｏ ｒｋ ｓ應用程序設計流程及開發要點；（ ２）在某通信公司提供的Ｘ 系列路由器工作板上， 移植Ｂ Ｃ Ｍ 公司最新推出的軟件開發支持包Ｓ Ｄ Ｋ ５． ７ ． ０； 為上層能夠方便有效的訪問交換芯片提供了標準的Ａ Ｐ Ｉ接口；（ ３）Ｌ Ｐ Ｕ 控制平面軟件系統以現有路由產品軟件系統為基礎， 增加在接收／發送Ｐ Ｔ Ｐ報文時， 對時間戳信息的獲取、 處理流程， 并設計有效的時間戳修正算法， 最大限度的保證時問戳信息的精確性；（ ４ ）Ｍ Ｐ Ｕ 控制平面軟件系統在現有路由交換產品軟件系統的基礎上， 擴充對１５８８ｖ ２協議的支持， 在Ｍ Ｐ Ｕ 卡完成工作主要包括時間協議處理子系統模塊設計和Ｐ Ｔ Ｐ 協議狀態機的設計；（ ５）根據ＩＴ Ｕ ． Ｔ 對仿真電路時鐘同步指標的規定， 結合中國移動對３Ｇ 應用的同步測試要求， 設計測試方案， 并對測試結果分析總結。
本人鄭重聲明： 所呈交的學位論文， 是在導師指導下獨立進行研究工作所得的成果。除文中已經注明引用的內容外， 本論文不包含任何其他個人或集體已經發表或撰寫過的研究成果。 對本文的研究做出貢獻的個人和集體， 均已在文中作了明確說明。 本人完全了解違反上述聲明所引起的一切法律責任將由本人承擔。學位論文作者簽名：地骼喀７，？礦日期： ≯ｌＩ． ６’ ？ Ｓ 西南交通大學碩士學位論文主要工作（ 貢獻）聲明論文博士論文論文碩士論文西南交通大學碩士研究生學位論文第１頁摘要同步分為頻率同步和時間同步兩種， 在數據通信、 測量和自動控制等領域都需要同步技術的支持。 今天， 伴隨著移動業務的口化趨勢， 分組通信網絡（ 例如Ｐ Ｔ Ｎ ， Ｐ ａ ｃｋ ｅｔＮ ｅｔｗ ｏ ｒｋ 分組傳送網）正在逐步取代傳統的Ｔ Ｄ Ｍ 通信網絡。 一方面新的應用對分組網絡的同步性能提出更高的要求， 另一方面在通信網絡的更迭交替過程中， 對新業務的支持以及與傳統Ｔ Ｄ Ｍ 網絡的互連互通， 都需要分組通信網絡能夠提供高質量的同步性能。ＩＥ Ｅ Ｅ ｌ５８８ｖ ２又稱Ｐ Ｔ Ｐ 協議， 是一套用于網絡測量和控制系統中的精確時鐘同步標準， 采用主從時鐘方案， 對時間信息進行編碼傳送； 利用網絡鏈路的對稱性和延時測量技術， 實現頻率、 相位的精確同步， 同步精度預期可以達到亞微秒級別，目前華為、 中興等多家公司都在做此方面的研究分組網絡中的時鐘同步方法分析， 本文就是在某通信公司的支持下， 研究并實現１５８８ｖ ２時間同步協議。
文章以分組網絡面臨的同步問題為切入點， 從分析移動通信網絡對時鐘同步的需求出發， 緒論部分詳細分析了同步在分組傳送網絡中的重要性， 然后對常見的頻率同步技術和時間同步技術做了簡要的介紹。 設計部分分為三個階段： 第一為時間戳的獲取， 該階段工作需要特殊的硬件支持， 主要在Ｌ Ｐ Ｕ 卡上完成； 第二為時間協議處理系統的模塊設計， 模塊的劃分和代碼的執行效率直接影響到時鐘同步的精度， 需要軟件可調節的全局時問模塊的支持； 第三階段為Ｐ Ｔ Ｐ 協議狀態機的設計， 包括工作狀態的切換和狀態動作的執行兩節。 最后根據分組網絡的時鐘同步指標， 在現有的測試條件下， 制訂出完備的測試方案。 測試結果表明， 經過頻率和相位的雙重調節， 主從時鐘的同步精度可以達到亞微秒級別， 完全滿足高精度同步系統的要求。關鍵詞： Ｉ５８８ｖ ２； 精確時鐘同步協議： 頻率同步； 時間同步； 最佳主時鐘算法Ｔ ｒａ ｎ ｓｐ ｏ ｒｔＥ Ｅ Ｅ ｌ論文博士論文論文碩士論文Ａ Ｂ Ｓ ＴＲ Ａ Ｃ ＴＴ ｉｍ ｅｓｙ ｎ ｃｈ ｒｏ ｎ ｏ ｕ ｓｉｎ ｃｌｕ ｄ ｅｓｔｗ ｏｋ ｉｎ ｄ ｓ， ｆ ｒｅｑ ｕ ｅｎ ｃｙｓｙ ｎ ｃｈ ｒｏ ｎ ｉｚａ ｔｉｏ ｎａ ｎ ｄｐ ｈ ａ ｓｅｓｖ ｎ ｃｈ ｒｏ ｎ ｉｚａ ｔｉｏ ｎ ． Ｉｎｔｈ ｅｆ ｉｅｌｄ ｓｏ ｆｄ ａ ｔａｃｏ ｍ ｍ ｕ ｎ ｉｃａ ｔｉｏ ｎ ，ｍ ｅａ ｓｕ ｒｅｍ ｅｎ ｔａ ｎ ｄａ ｕ ｔｏ ｍ ａ ｔｉｃｉｔｔｉｍ ｅｓｙ ｎ ｃｈ ｒｏ ｎ ｏ ｕ ｓ． Ｗ ｉｔｈｔｈ ｅＩＰｔｒｅｎ ｄｏ ｆｍ ｏ ｂｉｌｅｓｅｒｖ ｉｃｅｓ， ｔｈ ｅｐ ∞ｋ ｅｔｎ ｅ帆ｏ ｒｋａ ｒｅ鱸ｌｄ ｕ ａ ｌｌｙｒｅｐ ｌａ ｃｉｎ ｇｔｒａ ｄ ｉｔｉｏ ｎ ａ ｌＴ Ｄ Ｍｃｏ ｍ ｍ ｕ ｎ ｉｃａ ｔｉｏ ｎ ｓｎ ｅｔｗ ｏ ｒｋ ， ｆ ｏ ｒｅＸ 瓤啦ｅＰ Ｔ Ｎ ?Ｆ ｒｏ ｍａ ｓｐ ｅｃｔ， ｎ ｅｗａ ｐ ｐ ｌｉｃａ ｔｉｏ ｎ ｓｐ ｕ ｔｆ ｏ ｒｗ ａ ｒｄｈ ｉｇ ｈ ｅｒｓｙ ｎ ｃｈ ｒｏ ｎ ｉｚａ ｔｉｏ ｎｐ ｅｒｆ ｏ ｒｍ ａ ｎ ｃｅｐ ａ ｃｋ ｅｔｎ ｅｔｗ ｏ ｒｋ ． ｏ ｎｔｈ ｅｏ ｔｈ ｅｒｈ ａ ｎ ｄｔｈ ｅｓｕ ｐ ｐ ｏ ｒｔｆ ｏ ｒｎ ｅｗｂｕ ｓｉｎ ｅｓｓａ ｎ ｄｔｈ ｅｉｎ ｔｅｒｃｏ ｎ ｎ ｅｃｔｉｏ ｎｗ ｉｔｈ 妣Ｔ Ｄ Ｍｐ ｅｒｆ ｏ ｒｍ ａ ｎ ｃｅ?ｋ ｎ ｏ 啪ａ ｓｎ 印Ⅳｏ ｒｋ ｅｄｍ ｅａ ｓｕ ｒｅｍ ｅｎ ｔａ ｎ ｄｉ疵衄ａ ｔｉｏ ｎａ ｎ ｄａ ｎ ｄｔｅｃｈ Ｉｌｉｑ ｕ ｅｓ， ｓｙ ｎ ｃｈ ｒｏ ｎ ｏ ｕ ｓＣ ａ ｎｒｅａ ｃｈａ ｄ ｊｕ ｓｔｍ ｅｎ ｔ， ｗ ｈ ｉｃｈａ ｒｅａ ． Ｗ ｉｔｈｃｏ ｍ ｐ ａ ｎ ｙ ，ｔｈ ｉｓｒｅｓｅａ ｒｃｎ 觚ｄｓｙ ｎ ｃｈ ｒｏ ｎ ｉｚａ ｔｉｏ ｎｓｙ ｎ ｃｈ ｒｏ ｎ ｉｚａ ｔｉｏ ｎｄ ｅｍ ａ ｎ ｄｎ ｅｔｗ ｏ ｒｋｐ ｏ 峨ａ ｎ ａ ｌｙ ｚｅｄｓｙ ｎ ｃｈ ｒｏ ｎ ｉｚａ ｔｉｏ ｎｎ ｅｔｗ ｏ ｒｋｓｙ ｎ ｃｈ ｒｏ ｎ ｉｚａ ｔｉｏ ｎｔｅｃｈ ｎ ｏ ｌｏ ｇ ｙ 砌ｐ ｈ ａ ｓｅｏ ｆ 恤ｅｅｉｎ ｆ ｏ ｒｍ ａ ｔｉｏ ｎ ， ｗ ｈ ｉｃｈｓｕ ｐ ｐ ｏ ｒｔ， 鋤ｄｓｕ ｐ ｐ ｏ ｒｔ， ｆ ｏ ｒｄ ｉｒｅｃｔｌｙｍ ａ ｃｈ ｉｎ ｅ， ｗ ｈ ｉｃｈａ ｎ ｄｏ ｐ ｅｒａ ｔｉｏ ｎｌ戤ｔｉｍ ｅｂｅｐ ｅｒｆ ｅｃｔｌｙａ ｄ ｊｕ ｓｔｍ ｅｎ ｔａ ｄ ｊｕ ｓｔｍ ｅｎ ｔ，ｃｏ ｎ ｔｒ． ０ｌ， ｅｔｃ，ｉｓ ｉｎ ｓｅｐ ａ ｒａ ｂｌｅ舶ｍｎ ｅｔｖ ｖ ｏ ｒｋａ ｌｓｏｎ ｅｅｄｔｈ ｅｎ ｅｔｗ ｏ ｒｋｐ ｒｏ ｖ ｉｄ ｅｑ ｕ ａ ｌｉｔｙＰ Ｔ Ｐ ，ｗ ｈ ｉｃｈａ ｐ ｐ ｌｉｅｄｔｏｓｙ ｓｔｅｍ ． Ｕ ｓｉｎ ｇｍ ａ ｓｔｅｒ－ ｓｌａ ｖ ｅｓｃｈ ｅｍ ｅ分組網絡中的時鐘同步方法分析， ｔｌＩｎ ｃｂｅｃｏ ｄ ｅｄｔｒａ ｎ ｓｆ ｅｒｒｅｄｓａ ｆ ｅｌｙ ，ａ ｃｃｏ ｒｄ ｉｎ ｇｔｈ ｅｌｉｎ ｋｓｙ ｍ ｍ ｅｔｒｙｍ ｅａ ｓｕ ｒｅｍ ｅｍｐ ｒｅｃｉｓｉｏ ｎｓｕ ｂ＿ ｍ ｉｃｒｏ ｓｅｃｏ ｎ ｄｌｅｖ ｅｌｂｙａ ｄ ｉｕ ｓｔｒｎ ｅｍａ ｎ ｄｏ ｆ ｆ ｓｅｔｈ ａ ｓｍ ｅｔｔｈ ｅｒｅｑ ｕ ｉｒｅｄｓｏ ｍ ｅｌａ 唱ｅｅｎ ｔｅｒｐ ｒｉｓｅｓａ ｓＨ ｕ ａ ｗ ｅｉａ ｎ ｄｅｒｅ?ａ ｒｅａ ｌｓｏｃａ ｒｒｙ ｉｎ ｇＯ ｉｌ． ｒｅ∞ａ ｒｃｎｍｆ ｒｏ ｍｉｍ ｐ ｌｅｍ ｅｎ ｔｔｉｍ ｅｐ ｒｏ ｔｏ ｃｏ ｌ?ｓｙ ｎ ｃｈ ｒｏ Ｉｌｉｚａ ｔｉｏ ｎｐ ｒｏ ｂｌｅｍ ｓｆ ａ ｃｉｎ ｇａ ｎ ａ ｌｙ ｓｉｓａ ｕ ｔｈ ｏ ｒｉｍ ｐ ｏ ｒｔａ ｎ ｃｅｉｎｐ ａ ｃｋ ｅｔｓｅｃｄ ｏ ｎ ， ａ ｎ ｄｔｈ ｅｎｂｒｉｅｆ ｌｙｉｎ ｔｒｏ ｄ ｕ ｃｅｄｆ ｒｅｑ ｕ ｅｎ ｃｙｓｙ ｎ ｃｈ ｒｏ ｎ ｏ ｕ ｓｔｅｃｈ ｎ ｏ ｌｏ ｇ ｙ ． Ｔ ｈ ｅＣ Ｏ ｒｅｏ ｆｃｏ ｎ ｓｉｓｔｓＦ ｉｒｓｔ， ｃａ ｐ ｔⅢｅｏ ｆｔｈ ｅｔｉｍ ｅｓｔａ ｍ ｐｒｅｑ ｕ ｉｒｅｓｓｐ ｅｃｉａ ｌｈ ａ ｒｄ ｗ ａ ｒｅａ ｃｌｌｉｅｖ ｅｄＬ Ｐ Ｕｃａ ｒｄ ； Ｓ ｅｃｏ ｎ ｄ ， ｍ ｏ ｄ ｕ ｌｅｄ ｅｓｉｇ ｎｏ ｆｔｈ ｅｔｉｍ ｅｐ ｒｏ ｃｅｓｓｍ ｇｓｙ ｓｔｅｍ ，ｇ ｌｏ ｂａ ｌｔｉｍ ｅｍ ｏ ｄ ｕ ｌｅ、 ｓｔｈ ｅｍ ｏ ｄ ｕ ｌｅｄ ｉｖ ｉｓｉｏ ｎａ ｎ ｄｔｈ ｅｃｏ ｄ ｅｉｍ ｐ ｌｅｍ ｅｎ ｔｅｆ ｆ ｉｃｉｅｎ ｃｙｗ ｉｌｌａ ｆ ｆ ｅｃｔｔｈ ｅａ ｃｃｕ ｒａ ｃｙｏ ｆｔｈ ｅｃｌｏ ｃｋｓｙ ｎ ｃｈ ｒｏ ｎ ｉｚａ ｔｉｏ ｎ ； Ｔ ｈ ｉｒｄ ， ＆ ｓｉｇ ｎｏ ｆ 。
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３１． ４ 本文結構………………………………………………………………………………． ４第２章分組網絡同步原理……………………………………………………………………………． ６２． １頻率同步技術…………………………………………………………………………６２． １． １同步以太網技術……………………………………………………………………６Ｔ ｏ ｐ 技術……………………………………………………………………………………………………７Ｃ Ｅ Ｓ 業務的時鐘恢復技術………………………………………………………。 ７２． ２時間同步技術…………………………………………………………………………９２． ２． １時間同步的傳遞方式……………………………………………………………． ９Ｎ Ｔ Ｐ 技術…………………………………………………………………………………………………１０Ｐ Ｔ Ｐ 技７ Ｒ …………………………………………………………………………………………………． １１Ｐ Ｔ Ｐ 的技術優勢………………………………………………………。 ……………． １３． １硬件支持………………………………………………………………………………１９３． １． １消息時間戳點……………………………………………………………………１９３． １． ２時間戳點捕獲流程………………………………………………………………２０３． ２報文接收……………………………………………………………………………。
２０３． ２． １收包工作描述……………………………………………………………………２０３． ２． ２針對Ｐ Ｔ Ｐ 報文的處理設計………………………………………………………２１３． ２． ３收包時間戳的修正算法…………………………………………………………２２３． ３報文發送………………………………………………………………………………２５３． ３． １發包工作描述……………………………………………………………………． ２５３． ３． ２發包時間戳的獲取設計…………………………………………………………２６２． １． ２２． １． ３２． ２． ２２． ２． ３２－ ３８ 第３章Ｌ Ｐ Ｕ 卡收發包針對時間戳的處理設計………………………………………晶…‰…。 １９論文博士論文論文碩士論文西南交通大學碩士研究生學位論文第Ｖ 頁３． ３． ３發包時間戳獲取流程……………………………………………………………２７３． ４ 本章小結……………………………………………………………………………． ． ２８第４ 章時間協議處理子系統模塊設計………………………………………………………………２９４ ． １硬件支持……………………………………………………………………………． ． ２９４ ． １． １本地時鐘的誤差要素分析………………………………………………………３０４ ． １． ２全局時間模塊工作原理…………………………………………………………３０４ ． ２時鐘啟動模塊………………………………………………………………………。
３２４ ． ２． １時鐘啟動模塊行為設計…………………………………………………………３３４ ． ２． ２啟動模塊關鍵點分析……………………………………………………………３４４ ． ２． ３啟動模塊主要數據依賴關系……………………………………………………． ． ３４４ ． ３Ｂ Ｍ Ｃ 模塊……………………………………………………………………………． ３５４ ． ３． １Ｂ Ｍ Ｃ 信息來源…………………………………………………………………． ． ３５４ ． ３． ２性能關鍵點設計…………………………………………………………………． ３６４ ． ３． ３Ｂ Ｍ Ｃ 模塊行為設計……………………………………………………………。 ３７４ ． ４ 通信模塊………………………………………………………………………………３８４ ． ４ ． １性能關鍵點設計…………………………………………………………………３８４ ． ４ ． ２通信模塊啟動流程………………………………………………………………． ３９４ ． ４ ． ３模塊重要數據結構間依賴關系…………………………………………………４ ０４ ． ５高精度運算支持模塊…………………………………………………………………４ ０４ ． ６報文處理模塊…………………………………………………………………………４ ２４ ． ６． １Ｏ Ｃ ／Ｂ Ｃ 報文處理子模塊內部結構………………………………………………４ ３４ ． ６． ２Ｔ Ｃ 報文處理子模塊內部結構…………………………………………………． ． ４ ４４ ． ６． ３模塊行為設計……………………………………………………………………４ ５４ ． ６． ４ 性能關鍵點Ｔ Ｃ 的調諧設計……………………………………………………５４第５章協議狀態機設計………………………………………………………………………………。
５５５． １狀態機的功能單元……………………………………………………………………５６５． ２定時器設計……………………………………………………………………………５６５． ３狀態行為設計…………………………………………………………………………５７５． ３． １初始化狀態………………………………………………………………………５７５． ３． ２監聽狀態…………………………………………………………………………５８５． ３． ３未校準狀態………………………………………………………………………． ５９５． ３． ４ 從時鐘狀態………………………………………………………………………６０論文博士論文論文碩士論文西南交通大學碩士研究生學位論文第Ｖ ｌ頁５． ３． ５準主時鐘狀態……………………………………………………………………６１５． ３． ６主時鐘狀態………………………………………………………………………６２５． ３． ７ 待機狀態…………………………………………………………………………６２５． ３． ８故障狀態…………………………………………………………………………６３５． ３． ９ 禁止狀態…………………………………………………………………………６４５． ３． １０狀態機主要數據結構及依賴關系……………………………………………． ． ６５５． ４ 本章小結………………………………………………………………………………６６第６章Ｐ Ｔ Ｐ 在分組網絡中的應用模型分析…………………………………………………………６７６． １層次應用模型…………………………………………………………………………６７６． ２Ｅ ２Ｅ 線型應用模型……………………………………………………………………６７６． ３支持網絡快速重構的Ｐ ２Ｐ 應用模型………………………………………………。
６８第７ 章測試方案及結果分析…………………………………………………………………………． ６９７ ． １時間同步接口………………………………………………………………………． ． ６９７ ． ２Ｂ Ｍ Ｃ 算法測試………………………………………………………………………． ． ７ ｌ７ ． ２． １測試環境…………………………………………………………………………７ １７ ． ２． ２測試方案…………………………………………………………………………７ １７ ． ２． ３測試結論…………………………………………………………………………７ ２７ ． ３時鐘相對恢復精度測試……………………………………………………………． ． ７ ２７ ． ３． １測試環境…………………………………………………………………………． ７ ２７ ． ３． ２測試方案…………………...