面向无线传输环境的ieee1588协议优化系统及其方法

xiaoxiao2020-9-10  13

专利名称:面向无线传输环境的ieee1588协议优化系统及其方法
技术领域
本发明涉及一种通信领域中时间同步技术,尤其涉及一种面向无线传输环境的IEEE1588协议优化系统及其方法。
背景技术
随着网络通信技术的发展,分布式系统中的时钟同步的作用越来越重要。目前,为实现高精度的分布式时钟的同步,公知的且比较有效的方法是通过IEEE1588同步协议来实现以太网络中的时钟同步。IEEE1588全称是“网络测量和控制系统的精密时钟同步协议标准”,它既使用软件,又同时使用硬件和软件配合,从而获得更精确的定时同步。该协议可用于所有支持组播功能的网络,比如以太网络。以太网具有广泛应用,通信速率高和成本 低廉等优势,但是由于以太网采CSMA/⑶的访问机制,所以具有通信延迟不确定的特点,这使得以太网成为时钟同步领域应用的一个障碍。IEEE1588的主要原理是通过一个主时钟周期性的发送时间同步信号,从而对网络中多个节点的时钟进行周期性地同步,其同步精度可远远闻于NTP的同步精度。一套IEEE1588系统由许多设备(节点)组成,每个设备都有自己的时钟系统,时钟之间通过网络相连,通过周期性地发布带有时间戳的信息包,使各个节点的时钟得到同
止/J/ O按照工作原理可以将IEEE1588的时钟分为两类普通时钟(Ordinary Clock)和边界时钟(Boundary Clock)。只有一个PTP通信端口的时钟是普通时钟,有大于一个PTP通信端口的时钟是边界时钟,每个PTP端口提供独立的PTP通信。按照通信关系又可将时钟分为主时钟和从时钟,理论上任何时钟都能实现主时钟和从时钟的功能,但一个PTP子网内只能有一个主时钟。主时钟担任时间发布者的角色,从时钟担任时间接收者的角色。PTP采用主从(Master-Slave)模式,主要定义了四种多点传送的时钟报文类型同步报文Sync、跟随报文FollowUp、延迟请求报文DelayReq和延迟请求响应报文DelayResp0在进行时钟同步时,首先对子网中所有时钟应用最佳主时钟算法(BMC,BestMaster Clock)确定子网中的主时钟。整个系统中的最优时钟为最高级时钟(GMC,Grandmaster Clock),它应当有着最好的稳定性、精确性、确定性等,是整个同步网络的时 间源。PTP同步过程一般可分为两个阶段偏移测量阶段和延迟测量阶段。第一阶段偏移测量阶段,修正主时钟和从时钟之间的时间偏差。主时钟周期性(一般为2s)地给从时钟发送Sync报文,这个同步报文包括该报文离开主时钟的时间估计值。主时钟随后发送FollowUp报文,该报文携带发送Sync报文的准确时刻从时钟在收到Sync报文后记下报文的精确到达时间t2。根据h和t2可计算出主时钟和从时钟之间的时间偏差(offset),由于此时对同步报文的传输延时(delay)未知,先假设其为零;第二阶段延迟测量阶段,从时钟向主时钟发送一个延迟请求DelayReq报文,同时记录该报文的实际发送时间t3。主时钟记录延迟请求报文到达的准确时间t4,然后在延迟请求响应报文DelayResp中把t4送回到从时钟。根据t3和t4可计算出报文的传输延时delay,再次对本地时钟进行调整。延迟测量是不规则进行的,其测量间隔时间为4_60s之间的随机值,这样可以使网络的负荷不会太大。假设报文由主时钟到从时钟所用的时间与报文由从时钟到主时钟所用的时间相同,则
权利要求
1.一种面向无线传输环境的IEEE1588协议优化系统,其特征在于,包括 主时钟节点,其用于发出带有导频信息的基带信号; 信道调制解调模块,其用于对所述带有导频信息的基带信号进行调制; 发射天线模块,其用于发射调制后的带有导频信息的基带信号; 接收天线模块,其用于接收所述调制后的带有导频信息的基带信号; 功率调整模块,其用于对所述调制后的带有导频信息的基带信号进行功率调整;同步处理模块,其用于对所述功率调整后的信号进行同步,以获得信号的时域及频域特征; 信号处理模块,其用于根据所述同步处理后的信号求出信道冲激响应; 以及从时钟节点,其用于根据所述信道冲激响应获取信号的多径路径; 其中,所述主时钟节点、信道调制解调模块、发射天线模块、接收天线模块、功率调制模块、同步处理模块、信号处理模块以及从时钟节点依次相连。
2.一种面向无线传输环境的IEEE1588协议优化方法,其特征在于,包括以下步骤 步骤一,主时钟将带有导频信息的基带信号调制后发送至发射天线模块,并进行能量辐射; 步骤二,接收天线模块接收所述发射天线模块发射的信号,接收到的所述信号经过功率调制和同步处理后传送到信号处理模块中; 步骤三,信号处理模块根据插入的导频信号进行主从时钟节点间的无线信道估计,获得信道冲激响应的理想最优值H ; 步骤四,利用所述信道冲激响应H计算信号功率和估计噪声功率,并设置一个门限值,然后提取信号功率大于所述门限值的信号,并将受到抑制的噪声设置为零; 步骤五,计算有效多路径的平均有效时延信号的平均有效时延,其中,多径信道的冲激响应如下
3.根据权利要求2所述的面向无线传输环境的ΙΕΕΕ1588协议优化方法,其特征在于,步骤二通过二维维纳滤波插值的方式求取所述信道冲激响应。
4.根据权利要求3所述的面向无线传输环境的ΙΕΕΕ1588协议优化方法,其特征在于,步骤二中,计算所述信道冲激响应时,在不考虑定点误差。
5.根据权利要求2所述的面向无线传输环境的ΙΕΕΕ1588协议优化方法,其特征在于,步骤五中,通过不同多径路径到达的信号有不同的时延,只计算有效多径路径的时延而忽略其它无效多径路径的时延。
6.根据权利要求2所述的面向无线传输环境的ΙΕΕΕ1588协议优化方法,其特征在于,步骤七中,所述移动端利用所述无线基站监测的变化来补偿多径分量时延的变化的方法如下根据从时钟节点的运动速度估计出在步骤六中选择出的路径A的时延变化量AtA,根据得到的时延变化量Λ tA来对步骤六存储的路径A的时延tA进行补偿, = t,+ At,。
全文摘要
本发明公开一种面向无线传输环境的IEEE1588协议优化系统及其方法,该系统包括主时钟节点,信道调制解调模块,发射天线模块,接收天线模块,功率调整模块,同步处理模块,信号处理模块,以及从时钟节点,其中,所述主时钟节点、信道调制解调模块、发射天线模块、接收天线模块、功率调制模块、同步处理模块、信号处理模块以及从时钟节点依次相连。本发明的面向无线传输环境的IEEE1588协议优化系统及其方法针对现有的IEEE1588时间同步协议在无线环境中应用的局限进行了拓展和改进,提高无线网络中时间同步的精度。
文档编号H04J3/06GK102664696SQ20121008835
公开日2012年9月12日 申请日期2012年3月29日 优先权日2012年3月29日
发明者周思捷, 唐崇毅, 宋欢, 王翔宇, 王若擎 申请人:上海交通大学

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