基于DTS和IEEE1588v2協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)跳變同步技術(shù)研究

王賢德， 賈連興

(1. 國防信息學(xué)院八系， 湖北 武漢 430010； 2. 國防信息學(xué)院四系， 湖北 武漢 430010)

基于DTS和IEEE1588v2協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)跳變同步技術(shù)研究

王賢德1， 賈連興2

(1. 國防信息學(xué)院八系， 湖北 武漢430010；2. 國防信息學(xué)院四系， 湖北 武漢430010)

在對以往跳變同步技術(shù)進(jìn)行梳理分析的基礎(chǔ)上，針對軍事信息網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際情況，借鑒分布式時(shí)間戳(DistributedTimestampSynchronization，DTS)技術(shù)，提出分布式改進(jìn)型PTP同步(DistributedImprovedPTP(PrecisionTimeProtocol)Synchronization，DIPS)技術(shù)，通過改進(jìn)型IEEE1588v2協(xié)議進(jìn)行全網(wǎng)時(shí)間同步，并利用GPS/北斗授時(shí)系統(tǒng)和本地高精度晶振對主時(shí)鐘進(jìn)行智能時(shí)鐘糾正，不僅提高了時(shí)間同步精度，而且有效提高了系統(tǒng)可靠性，可很好地適應(yīng)復(fù)雜惡劣的軍事斗爭環(huán)境。

分布式時(shí)間戳技術(shù)；IEEE1588v2協(xié)議； 分布式改進(jìn)型PTD同步技術(shù)； 智能時(shí)鐘糾正

軍事信息網(wǎng)絡(luò)存在諸多漏洞和缺陷，而當(dāng)前的靜態(tài)防護(hù)體系經(jīng)不起敵方的長期觀察、分析和反復(fù)攻擊，變靜為動(dòng)則可以大幅提高敵方攻擊難度[1-2]，使得運(yùn)用跳變技術(shù)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)安全防護(hù)系統(tǒng)具有重要意義。同步技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)跳變中極其重要，它不僅能夠使通信雙方達(dá)成同步跳變，而且會(huì)對整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的安全功能和服務(wù)性能產(chǎn)生直接影響。目前,常見的同步技術(shù)有嚴(yán)格時(shí)間同步、ACK(ACKnowledgement)應(yīng)答同步和時(shí)間戳同步等技術(shù)。嚴(yán)格時(shí)間同步技術(shù)廣泛應(yīng)用于跳頻通信，但在網(wǎng)絡(luò)通信中，因傳輸時(shí)延、網(wǎng)絡(luò)堵塞和其他原因往往會(huì)導(dǎo)致傳輸時(shí)間不固定，另外時(shí)鐘漂移現(xiàn)象也不容忽視，這就很容易導(dǎo)致同步失敗[3-5]。ACK應(yīng)答同步技術(shù)只有在收到ACK應(yīng)答消息后發(fā)送方才會(huì)改變跳變信息[6-7]。它能夠很好地避免嚴(yán)格時(shí)間同步的缺陷，然而如果發(fā)送端一直沒有收到ACK應(yīng)答消息，則跳變信息就可能因保持不變而存在安全隱患。為了克服以上2種同步方式的弊端，石樂義等[8-9]提出時(shí)間戳同步機(jī)制。服務(wù)器收到時(shí)間戳請求報(bào)文時(shí)，當(dāng)即生成時(shí)間戳并發(fā)送給客戶端，而后二者各自根據(jù)該時(shí)間戳和密鑰生成同樣的跳變信息，從而達(dá)成同步。但服務(wù)器一般要與多個(gè)客戶端同時(shí)進(jìn)行通信，大量的時(shí)間戳將會(huì)對網(wǎng)絡(luò)傳輸性能造成嚴(yán)重影響。另外，服務(wù)器的唯一性也會(huì)降低系統(tǒng)的可靠性。為了緩解時(shí)間戳同步技術(shù)存在的問題，林楷等[10]提出了分布式時(shí)間戳(Distributed Timestamp Synchronization，DTS)技術(shù)。它主要采用一組分布式部署的時(shí)間戳服務(wù)器來提供服務(wù)，并利用網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議(Network Time Protocol，NTP)進(jìn)行時(shí)間校準(zhǔn)。與以上技術(shù)相比，DTS技術(shù)具有極大的優(yōu)勢，然而它依賴軟件實(shí)現(xiàn)，時(shí)間精度有限。

筆者在前人研究成果的基礎(chǔ)上，以服務(wù)器和客戶端進(jìn)行單工跳變通信為例，提出一種改進(jìn)的跳變同步技術(shù)——分布式改進(jìn)型PTP同步(Distributed Improved PTP (Precision Time Protocol) Synchronization，DIPS)技術(shù)。其跳變機(jī)制為：在網(wǎng)絡(luò)中分布式部署多個(gè)相互獨(dú)立的時(shí)間戳服務(wù)器，用于獨(dú)立自主地向服務(wù)器和客戶端提供時(shí)間戳服務(wù)。服務(wù)器和客戶端均維護(hù)著一份時(shí)間戳服務(wù)器列表，根據(jù)預(yù)置規(guī)則從列表中選擇相應(yīng)的時(shí)間戳服務(wù)器作為主時(shí)鐘，并利用GPS/北斗授時(shí)系統(tǒng)和本地高精度晶振對主時(shí)鐘進(jìn)行智能時(shí)鐘糾正，利用改進(jìn)型IEEE1588協(xié)議[11]與之通信，以便對本地時(shí)間進(jìn)行校準(zhǔn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)服務(wù)器和客戶端的同步，這就提高了時(shí)間同步精度和系統(tǒng)可靠性。

1 DIPS技術(shù)

1.1IEEE1588協(xié)議及存在的問題

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，日期查詢協(xié)議、時(shí)間協(xié)議和NTP協(xié)議等同步技術(shù)因精度較低而不能滿足需要，GPS或北斗系統(tǒng)雖然信號穩(wěn)定且同步精度高，但購置成本大、不易安裝維護(hù)且容易遭受干擾，IEEE1588因其高精度、低成本和易維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)而得到了日益廣泛的應(yīng)用。

IEEE1588協(xié)議現(xiàn)已發(fā)展到v2版本，具有事件報(bào)文和通用報(bào)文2類報(bào)文，并定義了5種網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)模型。它屬于主從同步類技術(shù)，在單步模式的同步過程中，主時(shí)鐘master周期性發(fā)送時(shí)間同步報(bào)文，從時(shí)鐘slave接收master發(fā)來的報(bào)文，然后根據(jù)報(bào)文計(jì)算主從時(shí)鐘之間的時(shí)間延遲和時(shí)間偏差，進(jìn)而利用時(shí)間延遲和時(shí)間偏差來糾正本地時(shí)間，使主從時(shí)鐘保持同步[12-15]。其同步過程如圖1所示。

圖1 IEEE1588v2協(xié)議同步過程

這里用Toffset表示主從時(shí)鐘之間的偏差，用Tdelay12和Tdelay34分別表示發(fā)送sync時(shí)間同步報(bào)文和delay_req延遲請求報(bào)文的網(wǎng)絡(luò)延遲，則

Toffset=[(T2-T1)-(T4-T3)+

(Tdelay12-Tdelay34)]/2。

(1)

假設(shè)主從時(shí)鐘之間的網(wǎng)絡(luò)延遲是雙向?qū)ΨQ的，即Tdelay12=Tdelay34，用Tdelay表示主從時(shí)鐘之間的網(wǎng)絡(luò)延遲，則

Toffset=[(T2-T1)-(T4-T3)]/2，

(2)

Tdelay=[(T2-T1)+(T4-T3)]/2。

(3)

IEEE1588v2協(xié)議雖然相比其他時(shí)間同步技術(shù)具有很大優(yōu)勢，但也存在如下一些問題[16-18]：

1)同步報(bào)文內(nèi)的時(shí)間戳不精確。主時(shí)鐘master向從時(shí)鐘slave發(fā)送sync時(shí)間同步報(bào)文時(shí)，首先對當(dāng)前時(shí)間取值，此值為T1，然后將T1放入報(bào)文內(nèi)再發(fā)送出去，由于對當(dāng)前時(shí)間取值、將時(shí)間值放入報(bào)文和發(fā)送報(bào)文均需要耗時(shí)，因此報(bào)文內(nèi)的時(shí)間戳T1并不是報(bào)文的實(shí)際發(fā)送時(shí)間，兩者之間的差值會(huì)影響同步精度。

2)主從時(shí)鐘間的雙向網(wǎng)絡(luò)時(shí)延不同且不穩(wěn)定。在上面的公式中，假設(shè)主從時(shí)鐘之間的雙向網(wǎng)絡(luò)時(shí)延相等，然而這只是理想情況下的正常推理，在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中不可能存在。目前有些網(wǎng)絡(luò)電纜采用了非對稱設(shè)計(jì)，不少收發(fā)器也采用不對稱的發(fā)送和接收路徑，而且網(wǎng)絡(luò)負(fù)載不均衡、不確定，因而不同方向上的網(wǎng)絡(luò)延遲一般不同，同一方向的網(wǎng)絡(luò)延遲也不會(huì)一直不變。而上述公式假定它們都是相等的，這自然影響時(shí)間同步精度。

3)同步報(bào)文丟失導(dǎo)致誤差增大。無論是主時(shí)鐘master還是從時(shí)鐘slave，都有可能因自身故障、敵方攻擊或網(wǎng)絡(luò)堵塞而導(dǎo)致同步報(bào)文丟失。當(dāng)報(bào)文丟失后，從時(shí)鐘不能正常進(jìn)行時(shí)間校準(zhǔn)，不能及時(shí)對時(shí)間偏差進(jìn)行糾正，自然也會(huì)影響時(shí)間同步精度。

1.2IEEE1588v2協(xié)議的改進(jìn)措施

針對這些問題，筆者借鑒前人成果，提出如下改進(jìn)措施：

1)在報(bào)文中增加相應(yīng)處理時(shí)間以進(jìn)行補(bǔ)償。主時(shí)鐘master計(jì)算出從T1到報(bào)文真實(shí)發(fā)送時(shí)刻之間所有操作所耗費(fèi)的時(shí)間，將該值也放入sync時(shí)間同步報(bào)文中，從時(shí)鐘收到報(bào)文后再將該值加到T1上即可[19]。假設(shè)從T1到報(bào)文真實(shí)發(fā)送時(shí)刻之間主時(shí)鐘master需要取當(dāng)前時(shí)間值、將該值放入報(bào)文和發(fā)送報(bào)文3個(gè)操作，對應(yīng)的耗費(fèi)時(shí)間分別為t1、t2、t3，則耗費(fèi)總時(shí)間為t=t1+t2+t3。因此，公式需要改為

T2-(T1+t)=Toffset+Tdelay12。

(4)

2)通過糾正相應(yīng)指標(biāo)來改進(jìn)雙向網(wǎng)絡(luò)時(shí)延不同的問題。雙向網(wǎng)絡(luò)延遲不同對主從時(shí)鐘之間的偏差具有一定影響。如果對時(shí)間偏差進(jìn)行糾正，則可以提高時(shí)間同步精度。由于主從時(shí)鐘之間時(shí)間偏差Toffset的實(shí)際測量值和理論計(jì)算值不一致，為了提高同步精度，一般對已經(jīng)取得的大量測量值進(jìn)行加權(quán)平均。但在時(shí)間源保持穩(wěn)定的情況下，主從時(shí)鐘之間的時(shí)間偏差值近似服從正態(tài)分布。如果只是對時(shí)間偏差進(jìn)行加權(quán)平均求值，當(dāng)采集的實(shí)際測量值不理想時(shí)，加權(quán)平均值與期望值可能會(huì)有偏差，或者主時(shí)鐘master的源時(shí)間發(fā)生輕微的時(shí)間跳變時(shí)，此時(shí)對從時(shí)鐘slave進(jìn)行調(diào)相操作就可能使得從時(shí)鐘的相位發(fā)生位移，從而降低時(shí)間同步精度和運(yùn)行穩(wěn)定性。因此這里采用方差濾波的方法進(jìn)行改進(jìn)[20]。當(dāng)n個(gè)時(shí)間偏差的方差D小于某一個(gè)閾值Dthreshold時(shí)，即

(5)

第n個(gè)時(shí)間偏差Toffset[n]才被接受，然后進(jìn)行下一步運(yùn)算。為了保證算法速度和系統(tǒng)穩(wěn)定，可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)調(diào)整n的大小，以盡快與主時(shí)鐘master保持同步。

3)針對同步報(bào)文丟失而導(dǎo)致的從時(shí)鐘無法進(jìn)行時(shí)間校準(zhǔn)問題，進(jìn)行如下設(shè)置：在從時(shí)鐘建立一個(gè)計(jì)時(shí)器，若一定時(shí)間內(nèi)未收到主時(shí)鐘發(fā)來的sync時(shí)間同步報(bào)文，由計(jì)時(shí)器來觸發(fā)時(shí)間校準(zhǔn)?？梢砸罁?jù)之前時(shí)間偏差的平均值進(jìn)行時(shí)間校準(zhǔn)。

1.3DIPS的同步流程

基于GPS/北斗的時(shí)鐘同步技術(shù)可以有效解決全網(wǎng)時(shí)鐘同步問題，但GPS/北斗授時(shí)信號不穩(wěn)定，不僅具有隨機(jī)誤差，且易受外界干擾。本地時(shí)鐘(本地晶振)雖不存在上述問題，但經(jīng)過長時(shí)間運(yùn)行后容易出現(xiàn)累積誤差，需要定期糾正。本文利用GPS/北斗授時(shí)具有隨機(jī)誤差但正常條件下誤差不累計(jì)、高精度晶振沒有隨機(jī)誤差但具有累計(jì)誤差的特點(diǎn)，并充分考慮GPS/北斗授時(shí)信號可能被干擾的情況，提出GPS/北斗授時(shí)與本地高精度晶振相結(jié)合的智能糾偏技術(shù)，提供優(yōu)于二者本身的時(shí)鐘同步機(jī)制，以滿足高速跳變對高精度時(shí)鐘同步的要求。本系統(tǒng)采用上海奇微公司生產(chǎn)的IEEE1588v2 PTPGRAND-1000系列時(shí)鐘和西安同步電子科技有限公司研發(fā)的GPS/北斗雙模授時(shí)設(shè)備。DIPS的具體流程如下：

1)由GPS/北斗授時(shí)系統(tǒng)對多個(gè)時(shí)鐘進(jìn)行授時(shí)，協(xié)調(diào)世界時(shí)

UCT=ft(Bi，Ni)；

(6)

式中：Ni為一段時(shí)間內(nèi)高精度晶振的計(jì)數(shù)平均值；Bi為接收到GPS/北斗時(shí)鐘的i個(gè)秒脈沖序列，其誤差服從正態(tài)分布；并將其中一個(gè)設(shè)為主時(shí)鐘，其他幾個(gè)均為備選主時(shí)鐘，以便在主時(shí)鐘不能正常運(yùn)行時(shí)接替主時(shí)鐘繼續(xù)提供服務(wù)。

2)GPS/北斗授時(shí)，系統(tǒng)定期再次進(jìn)行授時(shí)的時(shí)候，各(備選)主時(shí)鐘智能判斷GPS/北斗授時(shí)信息的有效性，屏蔽信號不穩(wěn)定或被干擾時(shí)對時(shí)鐘同步的影響。計(jì)算當(dāng)前接收的GPS/北斗時(shí)鐘i個(gè)秒脈沖序列Bi的方差D(Bi)。當(dāng)D(Bi)≤正常GPS/北斗授時(shí)精度要求時(shí)，Bi為有效時(shí)鐘序列，表明當(dāng)前GPS/北斗時(shí)鐘脈沖序列未受外部干擾，代入式(6)，更新時(shí)鐘值；否則，重新選取一組GPS/北斗時(shí)鐘脈沖序列。

3)邊界時(shí)鐘(Boundary Clock，BC)、透明時(shí)鐘(Transparent Clock，TC)混合組網(wǎng)模式可以有效利用2類時(shí)鐘的優(yōu)點(diǎn)，并且可以避免單一種類時(shí)鐘帶來的問題。按照這種方式進(jìn)行部署，并建立主從時(shí)鐘層次。在一個(gè)時(shí)鐘域內(nèi)，普通時(shí)鐘(Ordinary Clock，OC)和BC的各個(gè)端口檢查其收到的Announce報(bào)文，利用最佳主時(shí)鐘算法(Best Master Clock Algorithm，BMCA)對報(bào)文中的內(nèi)容進(jìn)行分析，以此判定各個(gè)端口的狀態(tài)。

4)主時(shí)鐘master定期(周期為T)向從時(shí)鐘slave發(fā)送sync時(shí)間同步報(bào)文，slave根據(jù)預(yù)置閾值1T設(shè)置定時(shí)器，以便判斷主時(shí)鐘 master 發(fā)來的報(bào)文是否發(fā)生延遲或丟失。

5)在定時(shí)器報(bào)警，也就是時(shí)間閾值到點(diǎn)之前，如果從時(shí)鐘slave正常收到報(bào)文，則使用此報(bào)文進(jìn)行時(shí)間校準(zhǔn)，復(fù)原定時(shí)器并重新開始計(jì)時(shí)，并根據(jù)上述公式計(jì)算時(shí)間偏差。如果之前與主時(shí)鐘master有過通信記錄，則使用歷次網(wǎng)絡(luò)延遲的平均值代替測量值(為了對網(wǎng)絡(luò)狀況保持及時(shí)跟蹤和提高計(jì)算速度，可將歷次網(wǎng)絡(luò)延遲測量值的記錄保存次數(shù)限定在一個(gè)數(shù)值，如只保存前100次網(wǎng)絡(luò)延遲測量值)來進(jìn)行時(shí)間偏差計(jì)算，即

(7)

從時(shí)鐘再根據(jù)對歷次時(shí)間偏差測量值進(jìn)行方差測量的結(jié)果決定是否將該時(shí)間偏差值放入歷次時(shí)間偏差數(shù)據(jù)庫，測量標(biāo)準(zhǔn)為

(8)

式中：Dthreshold為方差閾值。然后執(zhí)行步驟8)。

7)如果在定時(shí)器到點(diǎn)前收到上一個(gè)周期對應(yīng)的同步報(bào)文，則可認(rèn)定報(bào)文延時(shí)，不予接收處理。

8)從時(shí)鐘slave用本地當(dāng)前時(shí)間減去計(jì)算所得出的時(shí)間偏差值，則可得到與主時(shí)鐘master同步的時(shí)間。

由于現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備一般不支持IEEE1588v2協(xié)議，本文提出先將一部分關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行升級，使其支持IEEE1588v2協(xié)議，之后再根據(jù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展?fàn)顩r逐步進(jìn)行更新?lián)Q代。整個(gè)時(shí)間同步系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 時(shí)間同步系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2 有效性分析

2.1理論分析

由于主時(shí)鐘master發(fā)送的sync時(shí)間同步報(bào)文內(nèi)所含的時(shí)間戳T1與報(bào)文實(shí)際發(fā)送時(shí)間不一致，設(shè)兩者之間的差值為Δt，則實(shí)際的時(shí)間偏差為

Toffset-true=T2-Δt-T1-Tdelay34。

(9)

由于本文對此進(jìn)行了改進(jìn)，則DIPS技術(shù)中的時(shí)間偏差為

(10)

而在IEEE1588v2協(xié)議中，時(shí)間偏差計(jì)算公式為

Toffset-1588=T2-T1-Tdelay-1588。

(11)

設(shè)同步誤差為DIS，則

DIS=Toffset-value-Toffset-tue。

(12)

由此可得

(13)

DIS1588=Δt-Tdelay-1588+Tdelay34。

(14)

在發(fā)生報(bào)文丟失的情況下，IEEE1588v2協(xié)議的主從時(shí)延會(huì)增大，而本文的改進(jìn)方法可以通過定時(shí)器自動(dòng)進(jìn)行校時(shí)，用于計(jì)算的數(shù)值為以往延遲的平均值，則有如下公式：

(15)

IEEE1588v2協(xié)議采用硬件打時(shí)間戳，相對來說t的大小一般可忽略，則由式(13)、(14)可得

DIS1588>DISDIPS。

(16)

誤差越小，同步精度越高，所以本文設(shè)計(jì)的DIPS同步策略要優(yōu)于IEEE1588v2協(xié)議所描述的同步策略。

2.2實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

本文通過如下實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所提方法的有效性。

1)非對稱時(shí)延改進(jìn)實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)主要是對比非對稱時(shí)延糾正前后的時(shí)間同步精度。為了更形象地展示實(shí)驗(yàn)效果，該實(shí)驗(yàn)的測試環(huán)境如圖3所示。

路由器中的調(diào)試工具較多，便于進(jìn)行測試。本實(shí)驗(yàn)使用其中的ptp debug命令行工具，在主機(jī)上可以直接顯示結(jié)果。采用ATMEL出品的ARM9260芯片來完成本文所設(shè)計(jì)的算法，并與路由器相聯(lián)。主機(jī)通過串口服務(wù)器登錄多個(gè)路由器。主從時(shí)鐘端口在全雙工模式下工作，端口間的光纖長度分別為5、14 km。

記主從時(shí)鐘端口間的傳輸時(shí)延分別為tms和tsm,由于光的傳輸速度是固定的，則非對稱延遲delayasy為

圖3 非對稱時(shí)延糾正實(shí)驗(yàn)

(tms-tsm)/2= [(14-5)/(3×108)]/2=

1.5×10-8(s)=15(ns)。

通過對主從時(shí)鐘端口進(jìn)行配置后，主從時(shí)鐘建立主從關(guān)系，從時(shí)鐘對本地時(shí)間進(jìn)行糾正以同步主時(shí)鐘，糾正過程可通過命令行查看，其中的Correction(s,ns)表示與主時(shí)鐘的偏移程度，即同步精度，根據(jù)是否對IEEE1588v2協(xié)議進(jìn)行改進(jìn)可得糾正前后的時(shí)間同步精度對比，如圖4所示?？梢钥闯?經(jīng)過改進(jìn)后，同步精度及穩(wěn)定性明顯提高，能夠降低對鏈路對稱性的依賴。

圖4 非對稱時(shí)延改進(jìn)前后同步精度對比圖

2)時(shí)間同步系統(tǒng)原型實(shí)驗(yàn)

分別對DIPS和IEEE1588v2單步模式算法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測試。主時(shí)鐘由GPS/北斗授時(shí)系統(tǒng)和頻率為100 MHz的高精度恒溫晶振通過智能糾正算法提供時(shí)間， CPU采用由ATMEL出品的ARM9260芯片，用于完成本文所設(shè)計(jì)的算法，采用ACTEL公司出品的A3P125當(dāng)作FPGA芯片以便在PHY(物理)層打時(shí)間戳。從時(shí)鐘由頻率為100 MHz的高精度恒溫晶振時(shí)間，并采用A3P125當(dāng)作FPGA芯片。由3個(gè)路由器組成模擬網(wǎng)絡(luò)，路由器由ARM9260實(shí)現(xiàn)本文所設(shè)計(jì)的同步機(jī)制，從時(shí)鐘根據(jù)策略從2個(gè)主時(shí)鐘中優(yōu)選一個(gè)進(jìn)行同步，主從時(shí)鐘硬件設(shè)計(jì)及整個(gè)測試環(huán)境如圖5-7所示。

圖5 主時(shí)鐘設(shè)計(jì)圖

圖6 從時(shí)鐘設(shè)計(jì)圖

圖7 DIPS技術(shù)的測試環(huán)境

連續(xù)多次利用示波器比較主從時(shí)鐘硬件電路的脈沖輸出，可以得到主從時(shí)鐘之間的誤差，實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果如圖8所示。在網(wǎng)絡(luò)通暢時(shí)，由于增加了處理時(shí)間，對主時(shí)鐘發(fā)送sync時(shí)間同步報(bào)文的時(shí)間進(jìn)行了修正，因此能夠縮小主從時(shí)鐘之間的誤差，也驗(yàn)證了本文所做改進(jìn)的有效性。經(jīng)過測試驗(yàn)證可知：該同步系統(tǒng)的時(shí)間同步精度可以達(dá)到10 ns等級，能夠?qū)崿F(xiàn)比較精準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)同步，而且具有較強(qiáng)的可靠性和環(huán)境適應(yīng)性，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。

圖8 IEEE 1588v2改進(jìn)前后對比圖

3 結(jié)論

本文通過對IEEE1588v2協(xié)議進(jìn)行改進(jìn)，提出DIPS同步技術(shù)，并通過理論推導(dǎo)和原型實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了其優(yōu)越性。下一步將根據(jù)網(wǎng)絡(luò)堵塞、網(wǎng)絡(luò)時(shí)延抖動(dòng)等情況，設(shè)置不同的復(fù)雜場景進(jìn)行仿真或?qū)嶒?yàn)，分析存在的問題，以便進(jìn)一步改進(jìn)。

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(責(zé)任編輯: 牛燕平)

ResearchofNetworkHoppingSynchronizationTechnologyBasedonDTSandIEEE1588v2Protocol

WANG Xian-de1, JIA Lian-xing2

(1. The Eighth Department, Defense Information Academy, Wuhan430010, China；2. The Fourth Department, Defense Information Academy, Wuhan430010, China)

According to the actual situation of military information network, we analyze the previous hopping synchronization technologies and learn from Distributed Timestamp Synchronization (DTS) firstly. Then Distributed Improved PTP(Precision Time Protocol) Synchronization(DIPS)technology is proposed to realize the whole network time synchronization using improved IEEE1588v2protocol, and the master clock is intelligently corrected using GPS/Beidou timing system and local high precision crystal oscillator. It not only improves the precision of time, but also the reliability of the system, and can well adapt to the complex and harsh environment of military struggle.

Distributed Timestamp Synchronization(DTS); IEEE1588v2protocol; Distributed Improved PTP(Precision Time Protocol) Synchronization(DIPS); intelligent clock correcting

1672-1497(2017)04-0087-06

2017-05-09

國家重大專項(xiàng)基金資助項(xiàng)目

王賢德(1986-)，男，博士研究生。

TN915

：ADOI：10.3969/j.issn.1672-1497.2017.04.017