时钟网络

时钟网络（精选12篇）

时钟网络 篇1

一、传统时钟管理存在的问题

在默认情况下, 每台网络设备都按自己内部时钟运行, 同一网络中不同设备的时钟时间往往不统一, 导致在进行日志分析时不能正确反映事件产生的精确时间及先后次序。

二、解决方案

在网络中搭建了一台NTP服务器, 让所有的网络设备的时钟与该服务器保持同步, 从而实现所有网络设备时钟的统一。

(一) NTP时钟服务器的配置。

笔者单位采购了一台Windows Server 2003作为NTP服务器, 相比其他专业NTP软件, Windows Server的NTP服务是操作系统的内置组件, 无需单独安装, 运行稳定。配置方法如下 (如服务器是Windows域控制器, 则无须配置即可使用) :

1.通过开始菜单, 输入regedit命令打开注册表编辑器 (建议先备份注册表) , 修改以下选项的键值:

2.在服务器的CMD命令行下重启时钟服务, 确保以上修改起作用:

3.如果服务器开启了内置防火墙功能, 需放行端口为123的UPD流量。

4.当服务器时间不准时, 直接修改服务器的时间来校准NTP时钟。

(二) 网络设备端配置。

以Cisco路由交换设备为例, 需要在设备上增加如下配置:

对于部署在防火墙外部的网络设备, 还需要在防火墙上放行端口为123的UPD流量才能实现时钟的同步, 配置如下 (以ASA防火墙为例) :

(三) 验证。

配置完成后可在网络设备上通过如下命令验证:

时钟网络 篇2

24小时生理时钟说明：为了健康请忠于生理时钟

生理时钟说明：

1、00:00--01:00 浅眠期

多梦而敏感，身体不适者易在此时痛醒。

2、01:00--02:00 排毒期

此时肝脏为排除毒素而活动旺盛，应让身体进入睡眠状态，让肝脏得以完成代谢废物的作用。

3、03:00--04:00 休眠期

重症病人最易发病的时刻，常有患病者在此时死亡，熬夜最好勿超过这个时间。

4、09:00--11:00 精华期

此时为注意力及记忆力最好，为工作与学习的最佳时段。

5、12:00--13:00 午休期

最好静坐或闭目休息一下再进餐，正午不可饮酒，易醉又伤肝。

6、14:00--15:00 高峰期

是分析力和创造力得以发挥淋漓的极致时段。

7、16:00--17:00 低潮期

体力耗弱的阶段，最好补充水果来解馋，避免因饥饿而贪食致肥胖。

8、17:00--18:00 松散期

此时血糖略增，嗅觉与味觉最敏感，不妨以准备晚膳来提振精神。

9、19:00--20:00 暂憩期

最好能在饭后30分钟去散个步或沐浴，放松一下，纾解一日的疲倦困顿。

10、20:00--22:00 夜修期

此为晚上活动的巅峰时段，建议您善用此时段进行商议，进修等需要思虑周密的活动。

11、23:00--24:00 夜眠期

拨快的时钟 篇3

儿子干事总是慢慢腾腾磨磨蹭蹭，任你磨破了嘴皮他也事不关己。“没事儿，还来得及！”“还差好几分钟呢！”每天早上总要耗到最后一分钟，才慌慌乱乱“逃难”一般跑掉，真是屡教不改。有一次从杂志上面看一篇小短文，说有个孩子也是这样没有时间概念，许多事因为时间安排不好而乱了章法，他的爸爸想了一个高明的办法，把孩子的表拨快了十分钟。这样，无论孩子干什么，都会空余出十分钟，做事从容了许多，孩子也在这个过程中感受到了“有条不紊”的重要性，从此形成了良好的习惯。这个孩子现在长大成人，就是今天大名鼎鼎的比尔·盖茨。真是个好主意，我兴奋无比，回到家把所有的时钟都拨快了十分钟。第二天，孩子看看挂钟到点了慌慌张张要离开时，我才得意地告诉他：“别忙，还有十分钟呢！”孩子第一次在早上拥有这样“赚来”的十分钟，很是开心。第二天，孩子背上书包要离开时，突然自己意识到：“哦，还有十分钟呢。”第三天，他吃着早饭时猛然醒悟：“对了，我还有十分钟呢。”他居然一边吃汉堡一边看起了漫画书。第四天，我叫他起床时他开始不耐烦：“再睡会儿，反正我们家的钟快十分钟呢……”一天一天，我忽然发现，连我自己每次看到时钟，都会下意识地减掉十分钟，看到十点，我会以为刚刚九点五十。直到有一天，我去开一个重要的会议迟到了十分钟，众目睽睽之下，我在上司严厉的“注目”下惴惴不安。天啊，我忘了，办公室的挂钟是正点的！

这可能就是伟人与平庸者的差别吧，同一件事作用于比尔·盖茨，造就了良好的习惯；作用于我辈，就成了莫名其妙的错乱。

如何解决OTN网络时钟同步传递 篇4

2008年底IEEE推出的1588v2国际标准成为了最佳方案, 同年各设备厂家开始了1588v2技术的设备研发工作, 经过近两年的发展, 1588v2同步技术已经逐渐成熟。但是, 由于1588时间同步技术早期应用在工业自动控制领域, 1588v2在电信领域应用是一项崭新的技术, 稳定可靠的运行部署仍然是目前业界研究的重点。

对于目前应用广泛的OTN传输承载网络, 整个网络逐步向同步方向转型, FDD到TDD发展是大趋势。对实现时钟同步和传递提出了更高的要求, 目前, 业界的标准通过1588V2时钟同步协议对时钟进行高精度全网同步。

1 1588V2同步协议基本原理

1.1 1588V2同步协议定义

IEEE 1588V2是网络测量和控制系统的精密时钟同步协议标准, 定义了以太网络的PTP (精密时钟同步) 协议, 精度可以达到亚纳秒级, 实现频率同步和时间 (相位) 同步。通过1588 V2协议提供时钟和时间的同步是电信级IP网络为转型所做的技术变革和创新之一。1588 V2同步原理采用标准协议报文和BMC选源算法决策最佳时间源, 完成同步功能。时钟同步过程简要如图1所示:

主从时钟之间的时间差及链路延时的计算方法如下:

1.2 1588V2同步时钟

目前, 各厂家OTN设备大部分都支持1588 V2特性, 满足移动回传网络对时间和频率同步的需求。相对其他时钟处理方案, 1588V2时钟方案有其独有的优势, 时钟源支持GPS/北斗等多种时钟源, 网络中只需要配置主备两个BITS设备, 设备可以通过协议同时对时钟和时间进行同步

1588v2时钟工作模式主要采用网元工作模式类型, 共有BC、OC、TC、TC+BC四种模式, 即:普通时钟、边界时钟、透明时钟、普通时钟+透明时钟四种模式。BC节点在实际应用中, 设备本身的时间可同步于上游网元, 也可以把设备时间向下游设备分发。BC模型相当于时间中继器, 是OC两种类型的混合体, 既可以恢复上游时间, 又可以作为时钟源往下游传递时间。BC模型包含OC模型, 一般用于中间位置的网络节点。由于OTN网络处于承载网络, 一般处在网络核心层, 不进行具体客户业务接入, 所以时钟模式配置基本都为BC模式。

2 OTN网络的同步时钟

2.1 OTN网络同步方案

一个完整的1588v2同步网络由时钟/时间源、承载网、基站三部分组成, 我们OTN设备属于承载网部分, 如图2所示。承载设备一般采用分层结构, 可分为骨干层、汇聚层和接入层, 按照不同网络规模三个层次可以合并, 如某些场景, 骨干层和汇聚层融合。承载网的网络拓扑一般分为环形、树形、链形、星形等, 由于同步网络需要实现网络保护, 建议采用环形网络, 末端可以采用链形组网。承载网的OTN设备从主备BITS设备接入时钟和时间源, 通过中间网络传输至IPRAN设备, IPRAN设备再完成基站或其他用户设备对接。

图3是典型的OTN 1588V2组网, 汇聚层为OTN设备, 接入层为IPRAN设备。

同步是指两个或两个以上信号之间, 在频率或相位上保持某种特定关系, 即两个或两个以上信号在相对应的有效瞬间, 其相位差或频率差保持在约定的允许范围之内。同步可分为:

1) 时钟同步 (频率同步)

频率相同/频率锁定;相位不同/固定相位差;时间不同/UTC时间不一致

2) 时间同步 (相位同步)

频率相同/频率锁定;相位相同/无相位差;时间相同/UTC时间一致

传统的固网分为TDM网络和分组网络, TDM网络对承载网络的同步要求为频率同步, 如果承载网络两端的时钟不一致, 长期积累后会造成滑码, ITUT-G.823 (4.6ppm) 中定义了对固网TDM业务的需求和测试标准, 称为TRAFFIC接口标准。纯分组网络不需时钟同步。

无线网络对时钟的要求远比固网苛刻, 不同基站之间的频率必须同步在一定精度之内, 否则基站切换时会出现掉线。

OTN设备注入源一般为BITS设备, 中间网络通过ESC或者OSC通道进行时钟/时间传输, OTN设备与IPRAN设备, 可分为业务和1PPS+TOD对接。OTN设备可以使用支持时钟功能的业务单板通过1588V2报文进行业务端口对接, 实现时钟和时间同步的功能。也可以通过时钟板带外2M或RJ45端口时钟板和BITS设备通过1PPS+TOD对接。其中方式二为目前业界推荐使用方式。如图4:

OTN内部对接主要完成OTN层面的1588功能传输, 确保BITS的时间精度通过OTN层后, 传入IPRAN层面后到基站。OTN内部传送模式主要分为光层模式和电层模式两种, 光层模式主要通过网络中的监控信道实现时钟和时间同步传送, 电层模式主要通过网络中支持1588V2时钟传送的业务单板通过业务通道实现时钟和时间的同步传送。目前, 网络应用较多的为第一种通过监控信道完成时钟同步传递的方式。

OTN和IPRAN设备对接和BITS对接情况类似, 主要包括业务和1PPS+TOD对接两种模式, 目前应用比较普遍的是1PPS+TOD对接方式。

2.2 OTN网络时钟的规划及部署

那么该如何规划OTN网络时钟呢?时钟的规划各个厂家在配置时可能略有不同, 实际情况需要参考厂家设备特性。

首先需要确定当前OTN网络是否具备支持1588V2时钟功能, 确定原则:现网支持1588V2单板覆盖90%以上网元, 则现网支持1588V2功能开通。新网开通建议采用光层传送方案。网络配置情况确定后, 需要对BITS设备进行选址, 选取主备两个BITS, 一般放置在环网。确定同OTN设备对接的BITS设备的厂商;采用1PPS+TOD或业务对接方案。确认完成后, 需要确认IPRAN设备接入局点以及设备1588V2功能开通情况、设备厂商信息。确定OTN设备和IPRAN设备对接方案, 注意OTN设备完成调测后再同IP-RAN对接。然后完成整个网络1588V2时钟的规划和部署。主要完成:规划组网, 输出BITS对接、PTN对接、OTN对接方案, 确定OTN单板。确定时钟方案:根据OTN单板支持情况, 首先规划物理层时钟同步。启用SSM协议原则规划 (具体参考选源算法协议的SSM协议) 。BMC选源需要规划网元优先级 (具体可参考体参考选源算法协议中BMC部分) 。

完成网络时钟规划, 网络新建或改造施工完成后, 就可以进行1588V2时钟的部署了。现简要介绍一下1588v2时钟部署的方式及注意事项。

1588V2时间同步有以下两种模式, 物理层时钟+PTP时间同步开通1588V2和PTP时钟+PTP时间同步开通1588V2, 两者主要区别在于频率的同步方式不同, 由此带来的网管设置界面也有所不同。文档主要以物理层时钟+PTP时间同步开通1588V2进行说明。首先需要在OTN网元上完成配置时钟同步源模式操作。然后配置网元PTP时间同步属性, 配置网元节点工作模式, 使能或禁止时间校准模式, 如果网元只是需要用到频率同步, 不需要时间同步, 需要关闭PTP时间校准功能;如果既需要频率同步又需要时间同步, 打开PTP时间校准功能。

完成PTP时间同步属性设置后, 需要配置时钟板外接端口级联模式。与BITS/PTN设备相连的端口或手动配置源需要设置为禁止。作为主从子架时钟板级联的端口需要设置为使能。其它无网线连接的端口设置为未使用。最后添加PTP端口使能。设置完成后, 进行时钟同步源的优先级、时钟保护属性、时钟质量及恢复模式等设置。然后需要完成PTP端口配置, 配置PTP时钟同步模式, 要特别关注“配置清单”中参数, 一般要求SYNC报文周期8/1024, 其他报文采用默认值即可。另外需要配置PTP端口线缆传输偏差, 用于补偿时钟在传输过程中产生的偏移。补偿时的偏差方向 (正负) 、偏差模式 (时间/长度) 根据实际测量值进行选择。完成以上配置后, 进行时钟子网属性配置, 配置外时间接口时钟属性及传输距离。

3 结束语

总之, 在规划1588V2功能和物理层时钟时, 对于新建网络或网络1588V2改造的网络建议采用光层传送方式, 即通过网络监控信道完成时钟的传送。减小业务损伤降低工程部署和维护成本。

参考文献

[1]黄晓庆.PTN-IP化分组传送[M].北京:北京邮电大学出版社, 2009:105-120.

[2]常习海.电信技术[M].北京:人民邮电出版社, 2010.

《认识时钟》教学反思 篇5

20以内数的顺数教学反思

这一节课，本课的教学目标是使幼儿能正确数出数量在20以内的物体的个数，能正确数出20以内的数，知道这些数是由几个十和几个一组成的;能根据提供的素材，估计数量在20以内的物体的个数;通过对20以内的数的认识，进一步培养幼儿的数感。教学重点是能正确数出数量在20以内的物体的个数;知道这些数是由几个一组成。

在教学过程中根据新课程标准的理念和新的教材，主要有以下几个特点，并收到了较好的教学效果。

1、 在做中学，通过充分动手操作，让幼儿体会数是数出来的。

在课前我了解了绝大部分幼儿口头数数的能力，从反映出来的情况看，幼儿的数数只是唱数，对准确地数出物体的个数，还是有困难的，幼儿所形成的20以内的数的数感的层次还比较低。因此，我从幼儿的认知基础和生活经验出发，为幼儿提供幼儿熟悉的数量是20的实物学具，让幼儿在动手操作实际数出物体个数的过程中，体会数是数出来的。

A、向幼儿提供贴近生活的`信息资源。

选取了3样比较贴近幼儿生活和学习的物品(大豆、吸管、幸运星)，每桌一种，都是20个。

B、先估数，再让幼儿自己数一数。使幼儿充分感知20以内各数的实际含义、感受到要准确地数出事物的个数，应该边点边数，手口一致。

1、 在数前猜，通过多种形式的估数，促进幼儿的数感形成。

针对一年级幼儿的知识基础和认知特点，力求提高幼儿的估数能力，在充分动手操作的认知过程中，发展幼儿的数感。

A、 在幼儿数数、观察主题图、等各个环节中都有所体现：数数之前先估数，

让幼儿对物体的个数有个大体的感知。使幼儿了解到生活中常常需要估数，培养幼儿的估计意识。

B、 在数20个物体之前先请幼儿数出10个物品，感知10个物品是多大一

堆，再数出10个物品，让幼儿感知20个物品是多大一堆，然后以10个一堆，20个一堆为参照物，估计自己那一袋物品大约是多少。通过让幼儿实际数一数，看谁估数和数数的结果比较接近，向幼儿渗透估计的方法，使幼儿的数感得到发展。

3、自主探索，充分发挥幼儿的主体意识，培养幼儿的学习方式。

A.建构主义的学习观认为：学习不是简单的信息积累，更重要的是新旧知识经验的冲突以及由此而引发的认知结构的重组。教学中注意从幼儿已有的生活经验和认知基础出发，充分发挥幼儿的主体意识，培养幼儿自主探索的学习方式。就数数而言，幼儿能口头数到一百多，这是幼儿进一步学习数数的基础。因此，在教学过程中，就以这种经验为基础，引导幼儿充分动手操作，在反复点数的过程中，建立起百以内数的概念，在这样的学习过程中，让幼儿自主建构知识，培养幼儿自主探索、主动构建的学习方式。

B.关于教学数的组成，我认为幼儿的认知基础是对20以内各数的认识，在此基础上迁移。

在整个教学过程中，最大的特点就是引导幼儿充分动手操作，在反复点数的基础上，逐步建立起百以内数的概念，培养数感，并借助这个过程，培养幼儿积极探索、主动发现、自主建构知识的学习方式。

这节课有一些细节的地方还可以处理的更周到一些。与会的老师们也站在不同的角度，给出了宝贵的意见，确实是很中肯，经过我课后的反复思量，现在把这些内容简单的整理一下：

1.幼儿上实物展示台数星星的时候，由于手指比较粗，有几次遮住了在数的星星，使幼儿数数的节奏和演示的幼儿拨动星星的节奏出现了短暂的拖拍现象，虽然没有影响到最后数数的准确性，但还是有一些遗憾。如果能使用一个小小的长柄勺子作为工具来拨动，效果会更好。

2.作为奖励的一种手段，本节课运用了“贴红花”的方式。幼儿的积极性被调动了起来，但在实施的时候，奖励的时机和数量还要把握的更恰当一些。像最后一个环节中，奖励的数量有些多，所以作用也就不是那么明显了。

3.在最后一个环节中，要求幼儿快速的估计教室里一共有多少人?要求的表述幼儿没有很理解。我的本意是要求幼儿估计出老师和幼儿共有多少人，但部分幼儿理解成了只估计在场的老师的人数，出现了一些小偏差，没有达到预想的结果。

如果能稍微够改动一下表述的语句，“我数到3，你们回过头快速的看一看，估计一下有多少老师和幼儿?”这样效果会更好。

认识日历教学反思

让时钟转起来 篇6

1 PPT制作旋转动画

2 Authorware制作旋转课件

3 PPT层的应用

4 Authorware交互图标的种类

本文相关小知识

陀螺旋中心的定义

“陀螺旋”这一动画效果是围绕圆心做旋转运动。在本文使用“正圆+指针”的组合来使用陀螺旋，因此两者的中心就算是“陀螺旋”的圆心了。

PPT中层的应用

层能让课件立体化，并且能进行透明、显示等设计。在PPT中选中对象并右击，选择“叠放次序”，会有“置于顶层”、“置于底层”、“上移一层”和“下移一层”供你选择，可以根据自己的要求进行适当的图层设置。

Authorware的交互图标

Authorware的交互图标功能很强，用来制作具有人机交互控制的多媒体软件，比如点击该按钮或按键盘就能执行相关命令。在本文你会用到按钮响应和键盘响应。如果用了按钮响应，就可以通过点击该按钮来执行时钟的旋转。也可以用到键盘响应，通过控制键盘上的按钮，从而产生响应，比如一按键盘某键，时钟就开始旋转，再按按键盘其他键，就能让时钟停止转动。

网络大补贴

Authorware课件打包小技巧

http://www.tcbuyi.com/forum/forum_posts.asp?TID=1551

Authorware实现滚动显示的图形

http://www.xfjy.cn/dnxx/School_Other/Authware/200505/4698.html

Authorware实现图形和文本的特技

http://www.xfjy.cn/dnxx/School_Other/Authware/200504/3879.html

从小学课程《钟的认识》开始，到中学物理的《圆周运动》，都用到了旋转。旋转是一种常见的物理现象，在做旋转类课件时，可用多种方法来实现。今天我们就以制作时钟为例，看看用PPT和Authorware是如何实现的吧！

Flash也能造时钟

http://blog.cfan.com.cn/html/76/76976_itemid_144081.html

PPT造时钟

制作准备:利用PPT的绘图工具栏绘制出钟面，然后绘制出刻度，并对它们进行组合，再用“箭头”工具画出一短一长的时针和分针。

制作过程:将钟面导入到幻灯片里，并将其移动到合适位置，在钟面中间画一个正圆（按住Shift键即可绘制正圆），再绘制一根与正圆半径一样的分针，可以右击分针进行设置颜色、形状和粗细，通过旋转将指针指向12点。

组合圆和指针，将组合后的图形设置，自定义为“动画→添加效果→强调→陀螺旋”，在“效果选项”和“计时”中设置为“360”顺时针旋转；取消“平稳开始”和“平稳结束”；速度设为“2”秒。

参考上述步骤，画一个相对较小的同心圆和时针，将小圆的填充颜色和线条颜色设置为无，并设置好时针的颜色、形状和粗细（要比分针粗）；也添加“陀螺旋”效果，但在“效果选项”和“计时”中自定义为“30”顺时针旋转；取消平稳开始和平稳结束；速度同样为2秒，将“单击开始”设置为“从上一项开始”。

播放幻灯片来试试吧，是不是发现时钟转起来了？

Authorware造时钟

打开Authorware，拖入一个“计算图标”到流程线上，并命名为“Windowsize”，双击之，并输入“ResizeWindow(300,300)”。目的是将演示窗口设置长和宽均为300像素。

再拖一个计算图标到流程线上，命名为“biao”，双击之并输入如下命令：

r:=130

h:=150

k:=150

SetFrame(1,RGB(255,0,0))

Circle(1,h-3,k-3,h+3,k+3)

Circle(2,h-r,k-r,h+r,k+r)

angle:=0

repeat while angle<=12

x1:=r*COS(angle)+h

y1:=r*SIN(angle)+k

Circle(4,x1-4,y1-4,x1+4,y1+4)

angle:=angle+Pi/6

end repeat

用r来定义表的半径。用h和k来定义了表的中心。通过算法，用12个圆点来表示12小时。

拖入一个“决策图标”到流程线上，然后在其右侧放入一个“计算图标”并命名为“zhen”，双击“zhen”输入如下的命令：

xsec:=(r-20)*COS(-0.5*Pi+Sec*Pi/30)+h

ysec:=(r-20)*SIN(-0.5*Pi+Sec*Pi/30)+k

xmin:=(r-40)*COS(-0.5*Pi+Minute*Pi/30)+h

ymin:=(r-40)*SIN(-0.5*Pi+Minute*Pi/30)+k

xhour:=(r-70)*COS(-0.5*Pi+5*Hour*Pi/30+Minute/360*Pi)+h

yhour:=(r-70)*SIN(-0.5*Pi+5*Hour*Pi/30+Minute/360*Pi)+k

Line(3,h,k,xsec,ysec)

Line(5,h,k,xmin,ymin)

Line(7,h,k,xhour,yhour)

双击那个决策图标打开“Properties：Decision Icon”对话框，将“Repeat”设为“Until Click/Keypress”即可。

自适应网络中的时钟恢复 篇7

时钟恢复是TDM电路仿真业务中一个核心的技术问题。以SDH网络和PSN网络为例, SDH网络凭借SDH时钟全网这个天然同步完进行传递可以实现在接收端恢复时钟, 而PSN网络因为在不同的频率上工作, TDM源端的时钟需要依靠同步以太网进行传递。在恢复E1/T1等PDH业务时, 需要对时钟恢复进行特殊处理, 以保证输出业务能够抖动漂移。

二、网络模型

在不同场合下, 一般采用三种网络模型, 包括同步网络、差分网络、自适应网络对时钟恢复进行处理:

2.1同步网络

同步网络分为完全同步网络和完全异步网络两种情况。

完全同步网络是指SDH网络或PSN网络组成的核心网络处于完全同步状态, 并与主参考时钟 (PRC时钟) 同步, 同时控制接入设备的时钟, 这种情况非常有利于时钟恢复, 可以通过接入设备提取与核心网络对接的业务接口上的时钟进行, 其工作原理主要是核心网络的时钟与PRC同步。

完全异步网络是指SDH网络或PSN网络组成的核心网络处于完全异步状态, 这种工作状态可以通过接入设备保证GPS/BITS完全同步, 这种情况下时钟与GPS/BITS同步, 这时需要靠接收端对一定数量的数据进行缓存, 才能适应网络延时带来的变化。

2.2差分网络

差分网络是指即使核心网络完全同步, 也需要接入设备拥有各自的时钟, 从而保证终端时钟恢复的高质量。以SDH网络的PDH传送业务为例, PDH业务独特时钟特性导致其进入SDH网络时产生比特映射抖动和指针抖动, 从而难以在终端进行时钟恢复, 需要通过平滑指针抖动, 才能满足输出要求中抖动指标。全网同步的PSN网络存在TDM业务恶劣的运行环境, 如报文丢失和延时变化等, 更加剧了时钟恢复的困难。这种情况下, 可以参考同步剩余时间戳方法 (SRTS) 对时钟恢复进行处理。此外, SDH网络中PDH时钟恢复在提供额外的带宽条件下, 也可以参考打时戳的方式进行。

2.3自适应网络

自适应网络是指核心网络的每个PSN设备有各自的工作频率和工作方式, 这种差异性导致了在该网络中实现TDM仿真工作时在保证同步规格的要求的同时进行时钟恢复的困难性。因此, 有必要深入探讨自适应网络中的时钟恢复。

三、自适应网络中的钟恢复算法原理

通过住在下行接收侧执行两步操作, 保证数据在自适应网络的E1/T1的仿真业务按照包的格式在PSN网络中交互作用。两个操作包括: (1) 去包头和并串转换接收到的数据; (2) 通过接收侧需要恢复的时钟 (fR) 去跟踪发送侧的时钟 (fT) , 以便恢复数据包中的时钟信息。

提高接收侧需要恢复的时钟 (fR) 跟踪发送侧的时钟 (fT) 的精度是时钟恢复设计工作的目标。恢复原始的E1/T1数据, 主要通过解包和并串转换两步进行, 前者主要用于去除仿真业务中的爆头, 后者对各种数据实现并串转换。恢复原始数据的解包和并串转换是相对较简单的过程, 如何使时钟恢复达到最符合技术指标的工作状态是接收侧处理工作的难点和重点。

四、自适应网络中的时钟恢复的实现方式

在自适应网络中, 网络延时有固定和抖动两种情况, 这两种情况对报文接收有不同的影响。在网络延时固定时, 相邻TDM电路仿真报文在确定的时间到达, 从而接收时刻接收端统计并平均后得到固定的值。在网络延时抖动时, 报文到达的时间收到网络实际情况影响, 在一个范围内变动, 这种情况下不能根据一个固定的值对时钟进行调整, 通常采用滤波的方式对一段时间的值去除明显不合理的报文接受时戳值, 然后再控制DDS的分频因子。

目前自适应网络中的时钟恢复方法主要是基于消抖缓存区占满率和基于时间戳的两种方法, 二者各有优缺点。基于消抖缓存区占满率的方法可以确保频率在小幅度范围内波动, 缺点是该方法收敛时间较长, 恢复的时钟频率抖动较高。基于时间戳的方法恢复的时钟频率精度较高, 性能较稳定, 缺点是不能容忍收发频率差异导致的数据偏移, 从而引起接受缓存区数据读空或溢出的现象。

五、总结

本文在初步介绍网络模型的基础上, 重点分析了自适应网络中的时钟算法原理和实现方式, 并对比分析了当前进行自适应的时钟恢复的两种主要方法的优缺点, 为今后的相关工作提供指导作用。

参考文献

[1]杨慧, 唐明, 许伯铭.自适应网络中的流行病传播动力学研究综述[J].复杂系统与复杂性科学, 2012 (04) :63-83.

[2]陈昊, 唐余亮.基于家庭基站移动通信系统的自适应时钟同步算法[J].厦门大学学报 (自然科学版) , 2013 (03) :333-337.

时钟网络 篇8

0引言

SDH传输网络是同步数字传输网, 即在网络中的网元的时钟频率误差应在一定的范围内, 才能确保承载信息的提取和交换, 如果网络中时钟不同步, 网元会出现指针调整, 严重的话会导致业务的误码或中断, 所以高质量的时钟同步是SDH网络传输质量的一个重要保障。

1时钟同步基础知识

1.1两种基本同步方式

1.主从同步方式。每一级都跟踪其上一级的时钟, 每一级通过时钟锁定技术将本地时钟锁定到上级的时钟频率上, 最终使本地时钟和上一级时钟同步。

2.相互同步方式。网络内的网元时钟互相控制, 通过计算判决到一个统一的频率上, 最终使SDH网络时钟同步。

主从同步的主要优点是网络稳定性好, 组网灵活。主要缺点是对基准主时钟和同步分配链路的故障很敏感, 一旦基准主时钟发生故障会造成全网问题, 因此, 基准主时钟可考虑备份以提高可靠性。并尽可能采用时钟链路保护。相互同步对节点时钟要求较低, 设备便宜。但稳定性不如主从方式, 系统稳态频率不确定且易受外界因素影响。

1.2时钟类型

目前SDH网络中实际应用的时钟类型有以下几类:

1.铯原子钟。利用铯原子特性输出稳定的频率。不足之处是价格昂贵, 可靠性较差, 短期稳定度不够理想。长期频率稳定度高, 可达10-13~10-14, 即约300万年误差一秒。

2.铷原子钟。铷原子钟的工作原理与铯原子钟基本相似, 具有短期稳定度高, 价格便宜等优点。

3.石英晶体振荡器。石英晶体振荡器相对廉价, 具有寿命长, 可靠性高, 价格低的优点, 缺点是长期频率稳定度不好。

4.GPS全球定位系统。GPS由24颗卫星组成, 卫星高度20100km, 所提供的频率精度可达10-12数量级。地面接收站接收到的定时信号短期稳定性是比较差的。同步网中使用GPS接收机提供的定时信号, 必须与晶体振荡器内部时钟综合, 才能得到长期和短期都能满足要求的定时信号。

1.3时钟工作模式

主从同步方式中节点从时钟有3种工作模式。

1.正常工作模式。指设备跟踪的上级时钟源工作正常的情况。这时, 本节点时钟同步于上级的基准时钟信号, 影响设备时钟精度的主要因素是上级时钟信号的精度。

2.保持模式。当上级定时基准源失效后, 设备可以进入保持模式。此时, 设备的从时钟利用之前所存储的最后的频率信息作为其定时基准而工作, 这时, 本地的振荡器自发频率会缓慢漂移, 但能保证与基准频率误差很小, 并可维持数日。

3.自由振荡模式。设备不能跟踪上级时钟源并且也不能利用锁定跟踪丢失前最后的频率工作时, 这种状态叫做自由振荡模式。

1.4时钟精度要求

1.全网的基准主时钟。通常由多部铯原子钟或多部铯原子钟加GPS组成, 而区域的基准主时钟通常由两部铷原子钟加两部GPS组成。一般经过相位对比或一定算法计算后择优输出。G.811规定, 频率准确度不低于10-11。基准主时钟的输出接口为2048k Hz和2048kb/s两种。

2.节点从时钟。ITU-T建议G.812规定转接局时钟的频率准确度要求观察周期1年时不低于1.6×10-8, 端局时钟的频率准确度要求观察周期1年时不低于4.6×10-6。节点从时钟的输出接口为2048k Hz、2048kb/s和STM-N业务信号三种。

3.SDH网元时钟。G.813规定, SDH网元的设备时钟准确度不低于4.6×10-6, 测试周期是1个月或1年。

2时钟保护基本知识

2.1时钟保护的概念

当发生网络线路故障或是设备故障的情况下, 设备可以自动选择新的路由来跟踪基准主时钟源的过程叫做时钟保护。

2.2时钟保护的重要参数

1.SSM。即同步状态消息, 是同步网中用来表示时钟质量等级的一组编码, 通过SDH段开销中的S1字节的低四位b5~b8来传送的, SSM的值越小, 所代表的时钟源质量越高。目前使用的值仅有0x02 (G.811时钟信号) , 0x04 (G.812转接局时钟信号) , 0x08 (G.812本地局时钟信号) , 0x0b (同步设备定时源信号) , 0x0f (同步不可用) 。

2.S1字节。少数厂家将MSOH中的S1字节高四位定位为时钟ID, 用来防止时钟互跟。

3.SSM协议。在时钟保护中, 在启动S1字节保护的基础上, 又引入时钟ID概念即在原来SSM协议的基础上对时钟保护进行了扩展。这样就出现了时钟保护的标准SSM协议和扩展SSM协议。

标准SSM协议:SSM经S1字节的低四个比特可传递16种定时质量, 参与时钟倒换。

扩展SSM协议:在标准SSM协议的基础上使用S1字节的高四位比特传输唯一的ID并参与时钟倒换。

2.3时钟保护规则

1.配置了时钟源优先级后, 设备优先选择质量级别 (SSM) 最高的时钟源作为同步源, 并传递给下游设备。

2.不处理来自于设备自身的时钟同步信息。

3.如果多个时钟源质量相同, 设备选择质量最高并且优先级最高的源为本设备使用, 并沿同步源方向反向通知下游设备不可用于, 并广播下游站同步源时钟质量。

3时钟同步保护在江苏有线省干线的具体应用

江苏有线省干线目前已运行二个独立平面的SDH基础传输网络平台, 分别采用的是华为公司的2500+系列和OSN3500系列组成。另外还有一个承载在波分系统下的省干线SDH网络, 也采用了华为的OSN3500系列组成。三个平面承载的业务各有侧重, 业务保护方式也有区别, 在此不多介绍, 下面例举说明3500平面的时钟解决方案, 其他二个平面的时钟保护配置的思路是一样的。

3.1总体规划思路

中心网元采用基准时钟源接入, 环网采用线路时钟提取方式, 通过全网启用扩展SSM协议, 合理设置时钟子网和时钟源ID, 以及设置时钟跟踪优先级的方式, 使得全网同步路径逐级地跟踪到同一个时钟基准源, 从而实现整个网络网元时钟均保持同步, 同时在某一时钟路径发生故障时, 网元可以根据规则自动切换到另一路时钟路径上并且避免时钟互锁, 具体说明如下。

3.2外部时钟源网元设置 (基准时钟源引入)

在3500平面的省中心核心节点站采用外接时钟引入方式。基准时钟源采用华为BITS设备, 该BITS设备由GPRS单元加上内部铷原子时钟单元采集时钟, 通过FSY单元的频率合成输出多路符合G.811标准的时钟信号。

如图1、图2所示, 环网系统时钟通过BITS设备输出2路外接时钟进入省中心扩展45M网元, 作为全网定时基准时钟源。

如图3~图5所示, 时钟源优先级别为外部时钟源1、外部时钟源2、内部时钟源, 时钟源ID分别设置为1、2、3, 时钟子网设为0, 启用扩展SSM协议, 并能跟踪到G.811基准时钟。

3.3进环网节点时钟保护设置

进入环网节点配置比较特殊, 它需将链上的时钟引入到环中, 还需在链上时钟源失效后, 输出自身时钟的时钟做为环上的时钟跟踪源。

如图6~图8所示, 时钟源优先级别为27-N1SL16、26-N1SL16、内部时钟源, 时钟源ID只设置内部时钟源为4, 时钟子网设为0, 启用扩展SSM协议, 并能跟踪到G.811基准时钟。

3.4环内节点时钟保护设置

环内节点配置相对简单, 只需配置上下游光板的时钟信号优先级并打开扩展SSM协议, 无需配置时钟源ID。.

如图9~图11所示, 时钟源优先级别为8-N1SL16、11-N1SL16、内部时钟源、时钟源ID无需设置, 时钟子网设为0, 启用扩展SSM协议, 并能跟踪到G.811基准时钟。

4时钟同步保护技术建议和注意事项

我们经过多年的实践, 总结出了一些时钟同步保护方面的建议和注意事项, 说明如下:

1.中心站点尽量采用外接BITS设备提供的G.811基准时钟源。

2.从BITS引入外接时钟需要启动SSM协议时, 接入的信号必须是2Mb/s。

3.如果设备支持扩展SSM协议, 则尽量启用该协议并按要求配置。

4.在不启用SSM倒换协议的情况下, 时钟跟踪应该配置为单向跟踪, 建议不能成环。

5.在启用标准SSM倒换协议下, 时钟跟踪可以配置成双向, 也建议不配置成环。

6.扩展SSM倒换协议下, 时钟可以配置成双向, 且可以成环, 但不能成相交或相切环。

7.时钟ID只表示是不同的定时信号, 不代表优先级等其他任何区别。

8.凡外接时钟设备的网元都分配时钟源ID, 凡有外接时钟设备的网元内部时钟源都分配时钟源ID。

9.对于一个不管多庞大的SDH网, 每个单独的环网必须至少有一个节点需设置内部时钟源ID。

10.双BITS设置、相切环或相交环等组网形式下的时钟保护配置可以看作是环网和环带链组网的结合, 不论组网形式多复杂, 只需按照以上几点, 考虑周全设置即可完成。

11.网元的时钟子网号只代表在网管上表示该网元跟踪某一时钟基准源的标示, 该标示并不参与实际时钟子网的保护判断, 通常一个网络如果都跟踪同一时钟基准源的情况下都设置为一样。

5结束语

目前, 广电SDH传输网仍是各网络公司的重要传输基础网络, 而时钟跟踪及其保护也是保障该网络指标正常的重要因素之一, 一些对接和误码方面的传输故障都有可能与之相关, 我们平时的网络建设和维护中一定不能忽视时钟问题, 这一点尤其在网络调整时要特别注意, 调整完毕不是业务正常就算工作完成了, 还应检查时钟保护方面设置是否妥当, 以上介绍, 希望能对同行的相关工作有所裨益。

参考文献

[1]孙学康, 毛京丽.SDH技术 (第2版) [[M].北京:人民邮电出版社, 2009.

[2]肖萍萍, 吴健学.SDH原理与应用[M].北京:人民邮电出版社, 2008.

[3]韦乐平, 李英灏.SDH及其新应用——电信新技术实用丛书[M].北京:人民邮电出版社, 2001.

[4]朱世华.现代数字交换与通信网[M].西安:西安交通大学出版社, 2009.

[5]李方健.SDH光传输设备开局与维护[M].北京:科学出版社, 2011.

TDM网络时钟同步改进方法研究 篇9

主从节点时钟同步是时分复用(Time Division Multiplexing,TDM)的网络得以运行的关键。目前,在TDM网络中普遍使用IEEE1588协议进行时钟直接同步,但该方法对于通信链路存在噪声干扰,时钟同步信号链路非对称时会导致TDM型控制网络产生时差补偿后的时间突变,出现系统运行不稳定。为了既保证同步精度,又保障TDM网络系统稳定性,提出了下文改进的同步方法。

2 时钟同步过程建模

本文采用的IEEE1588时钟同步模型具体如下。令从节点时钟在Tn时刻的时间为C(t),定义在n时刻的准确参考时间为T(n)=t。将主从节点时钟偏差归为三个大类:时间误差,频率误差和频率浮动,并预定义如下表示方式:(1)时间误差θ(t):θ(t)=C(t)-t(1)。(2)频率误差γ:(2)式中fT为采样时刻标称频率数值,fi为从节点在采样时刻的时钟频率。

(3)频率浮动:TDM运行环境的改变而产生的长期稳定的频率改变。考虑到本文采取的补偿方法是在短周期内进行补偿,所以相对来说长时间发生的频率浮动可看作为定量,本文不予讨论。

为进行卡尔曼滤波预处理,上以上模型的基础上使用状态变量模型对时钟同步过程进行进一步分析和描述。从时间误差的表示式看出,补偿主要涉及时钟或频率。在实际的TDM网络系统中,时钟管理单元输出的时钟可通过电压控制,如表示式(3),其中fT是可通过TDM系统软件定义的时钟计数器计数频率,φ0是初相位数值,φ(t)是对时间精度造成干扰的随机过程,假定φ(t)的期望E[φ(t)]=φ0。

3 卡尔曼滤波渐近式补偿

从表达式(5)可以看出,要实现时间误差的调整,也可以通过对频偏比进行调整来实现。即当从时钟比主时钟慢,可以增快从节点时钟计数单元的计数频率,使其计时过程加快;当从时钟比主时钟快时,降低从节点时钟计数单元的计数频率,使其计时过程加快。由于调整过程是连续渐近的,不会产生补偿后时间值脉冲式的突变,因此不会向直接同步方式那样造成TDM系统中事件发生时序的错乱。同时为了保证和提高同步精度,消除TDM网络周边噪声的影响,本方法对协议获取到的时差和频偏先进行卡尔曼滤波预处理提高数据准度和可靠性。该方法结合第2节的模型描述如下:假定在n时刻向式(5)和式(6)输入时间校正值uθ(n),频偏率校正值uγ(n),可得式(7)和式(8)。

由于实际环境中不可避免的会引入噪声,对数据进行卡尔曼滤波预处理。合并(7)和(8)并用矩表示:

卡尔曼滤波增益为式(16):

其中R是二阶测量噪声协方差矩阵,并有:

4 仿真分析

4.1 时钟误差直接补偿与时钟频率补偿

如图1所示,直接时间补偿在每次补偿时都会造成时钟突变。频率补偿方式未产生突变。

4.2 卡尔曼滤波预处理前后的补偿效果

如图2所示,经过卡尔曼滤波预处理降噪后,提高了时差精度,同时整个时钟误差的变化趋势更平滑。

5 结束语

本文结合采用卡尔曼滤波和频率补偿,提升了IEEE1588同步的精度,同时由于时间调整的连续性,保证了TDM系统的稳定性。

参考文献

[1]Bletsas L..Evaluation of Kalman filtering for network time keeping.IEEE Transactions on Ultrasonics,Ferroelectrics and Frequency Control,2005,52(9):1452-1460.

[2]Giorgi G..Performance analysis of kalman-filter-based clock synchronization in IEEE 1588networks.IEEE Transactions on Instrumentation and Measureme nt,2011,60(08):2902-2909.

[3]张建斌.基于工业以太网的列车通信网络研究[D].北京:北京交通大学,2011.

时钟网络 篇10

作为步进扫描光刻系统的关键技术之一,工件台是运动精度和定位精度均达到纳米级的大行程、六自由度运动系统平台。早期的光刻机通常采用单工件台,光刻机的对准测量以及后续的曝光均是在单工件台上进行,生产效率低下,所以双工件台为当前发展趋势[1]。双工件台的控制系统为上下位机的模式,上位机为普通P C机,运行W i n d o w s操作系统,编译环境为C++Builder,制作人机用户界面,负责向下位机发送数据和命令,并实时监测下位机的运行结果等;下位机采用基于VME总线工控机,内嵌VxWorks实时操作系统。其核心控制板为VG5,由于它没有可显示的界面,只能通过网络从上位机接收命令和数据。步进扫描光刻机是一个非常复杂精密的系统,控制指令多,要传送的数据量也很庞大。因此,上下位机之间的数据通信可靠性、高速性及精度要求极高。本论文以上下位机之间的通信为背景,阐述了如何解决数据的快速性,稳定性及可靠性传输。

2 VxWorks简介

VxWorks是一个运行在目标机上的高性能、可裁剪的32位嵌入式操作系统,其主要性能特点是具有良好的实时性,其最小执行单元为任务,多任务间可以信号量、消息队列、管道、共享内存和Socket套接字等机制来实现自由通信(其中Socket套接字一般用于网络间通信),并且精确的时钟机制和任务间的灵活的调度方式—时间片轮转调度和抢占式调度为实时性提供了保证。正是基于以上特点其被广泛应用于通信、军事、航空航天、医疗器械等高精尖领域[2]。

3 基本概述

为保证工件台上步进电机在运动过程中速度和加速度没有突变,减小冲击,提高步进电机运动的稳定性,本文采用两种常用的测试曲线——S-曲线和正弦曲线来测试工件台步进电机加减速控制[3]。正弦以及S-曲线的生成参数需通过上位机传给下位机进而传递给运动控制卡,而数据采集卡通过激光干涉仪采集的数据也要通过下位机传递给上位机。下位机内嵌的VxWorks是嵌入式实时操作系统,W i n d o w s是一般用户操作系统,要实现两者之间的高速、高可靠性网络通信,一方面需要有好的硬件条件作保证,另一方面需要制定良好的通信规则。为了达到以上目的,本论文首先讨论了如何制定通信协议,再进一步讨论如何加强传输的稳定性。下位机VxWorks中采用了辅助时钟中断,实现了在0.2ms周期内完成一次数据采集,并将数据封装,使其符合上下位机同一的通信规则,发送给上位机。系统的硬件连接框图如图1所示。

4 高速通信的具体实现

4.1 通信规则的制定

VxWorks支持流式套接字(stream socket)、数据报套接字(datagram socket)和zbuf套接字[4]。为了保证可靠性,与上位机通信时使用的是流式套接字,针对于TCP/IP协议。为了使通信双方可以互相理解对方传递过来的字符串,必须实现建立通信协议。规定特定位置上字符所表示的含义,以保证下传命令和返回信息能够得到正确的接收和解释。通信过程中存在数据和命令的传送,但都是用同一个通信规则。具体规则如下:

通信的具体规则如下

帧头:标志着一帧数据的到来,作为判断标志,由此开始接收一帧数据。可以消除干扰,消除乱码,保证传输数据的准确性。

帧类型:一个8位数据,范围为:00-FF,用来区分数据和指令的标志。规定:若此位为01,则表示传递的为数据;若此为为02-FF之间的任一个数,则表示传递的为指令,不同的数字表示不同的指令。这样,就可以通过这一位判断出传递的信息类型。

帧数据的长度:分两种情况:(1)若传递的为数据,则此位为要传递的数据的长度加1(其中1代表帧类型传递时也要占用1位);(2)若传递的为指令,如果指令中不包含数据,则此位为1,若指令中包含数据,则此位为数据的长度加1。

数据:要传递的数据。要注意在传递过程中,要以字符的形式进行发送。

帧尾:表示一帧数据的结束,作为判断标志。

由于下位机为嵌入式C P U板,资源比较紧张,为保证高速、可靠地传输,这里把上位机为服务器端,减少网络通信对于下位机资源的占有量。

4.2 通信方案的实现

4.2.1 下位机的数据接收

上位机向下位机发送的不仅有数据,还有各种各样的命令。由前面的通信协议可以看出,通过帧类型可以进行区分然后由下位机进行相应的处理。下图2是在下位机VxWorks实时操作系统中进行数据处理的程序流程图。

具体各任务执行流程为:首先系统进行网络、变量和激光干涉仪以及板卡的初始化,启动根任务,生成(taskSpawn)网络接收任务(tNetRecv)、网络监视任务(t Net Check Link),优先级前者大于后者,下位机一直等待接收数据,当接收到命令写入缓冲队列[5]后,根据表3-1,表3-2,表3-3提供的通信协议来解析接收到信息的具体类型,将解析后参数以消息队列方式传送给数据表生成任务(tDataCreat)调用正弦、S-曲线函数生成数据表,同时启动辅助时钟调用数据处理函数rdisrl,即发送数据给上位机和各个运动控制卡。同时在整个流程中都有网络监视任务运行,当接收、发送或者硬件出现强制结束等信号时都会强制执行关闭套接字(close),释放(free)缓冲队列等操作使整个流程强制结束,以达到预防突发事件的目的。系统各任务执行流程如下图所示:接收到的不同帧的格式:

1、数据帧的格式(表1)。

2、S-曲线的数据格式(表2)。

3、正弦曲线的数据格式(表3)。

4.2.2 下位机数据发送

下位机得到上位机的曲线生成命令生成的S-曲线、正弦曲线数据表以及从各运动控制卡、数据采集卡上读取的数据都要传递给上位机。与接收不同,下位机向上位机发送的主要是数据。可以把不同板卡上的数据,以及求出的S-曲线、正弦曲线的数据绑定在一起进行发送。目前定义的发送结构体为:

通过该结构体绑定将数据发送给上位机,上位机按位接收,逐个处理。

另外,本课题要求以0.2ms为周期发送一次数据,从高实时、高精度角度考虑,可以利用另外一种获得更高分辨率时钟的机制——辅助时钟[6],它可以启动一个与系统时钟不同的硬件定时器,挂接用户自己的中断处理函数,获得更高的时钟精度。辅助时钟的使用如下:

4.2.3 上位机数据的接收

在TServerSocket组件的OnRead事件中调用ReceiveBuf()函数,此函数的原型如下:int__fastcall Receive Buf(void*Buf,int BufSize,int Flags=0);此函数共有三个参数:第一个是要将数存入的数组,第二个是要读取的字节数,第三个一般省略。函数返回实际读取到的字节数。当读取到数据后经过进一步的处理将下位机发过来的数据最后解析完成后存入MsgList容器中。

数据保存:实际上在基类中已经将收到的原始消息保存。为了能更清楚的看到解析完成后的数据,可以在应用程序中创建txt文件对数据进行保存。步骤如下:首先将数据取出保存到int DataFromBoard[4];//板卡上的数据;unsigned char Sin[4],SCurve[4];//sin()和SCurve()四个数组。其次,定义文件指针fp,通过fopen()创建文件并打开,然后即可将读取的数据保存。

曲线显示:这里主要利用TChart组件,首先将解析完成的消息取出,保存的各自的数组中,然后调用Draw Curve(TChart*ChartMid,double X,float Y,double WindowWidth)函数在TChart组件中进行显示,基本流程图如下:

4.2.4 上位机数据的发送

利用TBase Socket中的方法int__fastcall SendBuf(void*Buf,int BufSize,int Flags=0);此函数共有三个参数:第一个是要将数发送到的数组,第二个是要发送的字节数,第三个一般省略。函数返回实际发送的字节数,当数据发出后再由下位机接收解析。

5 实验结果

上位机发送的曲线参数分别为:正弦曲线:预定的正弦参数为频率20Hz,初始相角为0,幅值为10.5;S-曲线:最大加速度:0.8m/s^2,最大加速度比为2,行程为30.0(参数精度可达到18～19为有效数字)。如下图所示:

下位机接收到参数后生成数据表然后发给上位机,然后上位机采用M A T L A B仿真得出实际输出曲线和仿真输出曲线。如下图所示:正弦曲线采样5000个点,每0.2ms发送一次;S-曲线采样28648个点,每0.2ms发送一次。

由仿真图可看出:实际输出与仿真结果完全吻合、数据无丢失。

6 结束语

通过本论文的阐述,得到了一种保证数据传输准确高速的通信规则,体现V x W o r k s所具有的实时性和灵活的任务间通信等优点,为接下来本课题中工件台做正弦、S-曲线和精确定位运动提供了保证,具有很高的工程实践意义。

参考文献

[1]张强,胡松,姚汉民,刘业异.ASML公司光学光刻技术最新进展[J].微细加工技术.2002,21(1):56-58.

[2]闫得杰.基于VxWorks的多任务程序设计及通信管理[J].光机电信息.2010,11(2):20-23.

[3]杨超,张冬泉.基于S曲线的步进电机加减速控制[J].机电工程.2011,22(1):35-37

[4]吴海昕.基于VxWorks的高可靠性网络通信研究[J].计算机工程与设计.2009,(3),62-67.

[5]王景彬,阎兆立,程晓斌,陈孝良,马龙华.VxWorks下基于缓冲队列的网络通信[J].嵌入式操作系统应用.2009,(1),53-55.

废电池时钟等 篇11

小朋友们都玩过积木吧？小小的积木可以搭成高楼大厦（shà）、美丽的花园、各式各样的小汽车……不过，你们拼过既漂亮又实用的东西吗？

Kbme2工作室可是拼出来了呢——他们用儿童玩具积木拼成了一个多功能的纸巾盒。这座积木堆积成的小小“建筑（zhù）”上有着一系列孔洞，还有两个“阳台”，这些空间可以用来放置遥控器、手机或其他日用品，顶上的“天窗”则是纸巾出口。天窗和外墙可以选用不同的颜色来装饰（shì），当然也可以根据个人喜好堆积成不同的款（kuǎn）式。想证明你的叠加技能吗？家有积木的小朋友，赶紧动手吧！

神话故事里的马良有一支神笔，画什么都栩（xǔ）栩如生，韩国设计师Park Jinsun设计的这支新概念取色笔，虽然没有马良的神笔那么厉害，但是也很神奇哦——只要看到你喜欢的颜色，不论这颜色是来自花草树木，还是书本图画，你只需将笔头靠近它，简单扫描一下，颜色的数据（jù）便会直接传送到取色笔中，笔内部的处理芯片随即会控制墨盒进行精准调色，笔尖立即就能画出同样的颜色了。不费吹灰之力，大自然的颜色就能从你的笔下绘（huì）出。神奇吧？

水是生命之源，经常喝水可以排毒，促进健康。可咱们在玩耍（shuǎ）的时候经常忘了喝水这件事，为此设计师Caktus， Inc设计了一款提醒喝水的智能杯环The Hug，只要将它套在杯子上，普通水杯即刻变成智能水杯。爸爸、妈妈通过设置手机蓝牙与杯环设备连接，就能借助感应器检测你的喝水量啦。若你长时间没喝水，它就会发出“快来喝水啦、快来喝水啦……”的提示声。小朋友们，多多喝水好处多，天天坚持，受益（yì）无穷哦！

嘿！告诉大家一个特大好消息：《西游记》里吃了可以长生不老的人参果在水果店里有卖啦。瞧！这些果子多像一个个可爱的娃娃，有着小巧的鼻子和嘴巴，眼睛安静地闭着，双手优雅地交叉（chā）在身前，看起来确实很有灵性呢。听我这么一说，你是不是立刻就想冲到水果店里去买呢？哈哈！其实它们是fruitmold公司生产的创意水果——娃娃梨。娃娃梨的生产方法十分简单：用塑（sù）料做成娃娃形状的罩（zhào）子，在结果初期用它把果实罩住，这样果实成熟后就会长成娃娃的形状了。你是不是在想：吃了会不会真的能长生不老呢？不过，你舍得吃吗？

哎呀，衣服不小心弄脏了，赶紧脱下来，把洗衣机丢到衣服里去洗一洗吧。什么？把洗衣机丢进衣服里？是你说错了还是我听错了呢？哈哈，没错。这是由Juan Camilo Restrepo Villamizar 带来的概念设计——Luna洗衣球。

使用时，你只需在洗衣球中加入少量水，再把它放入脏衣桶（tǒnɡ）中即可。洗衣球的表面会释放出静电蒸气，球体通过震动与脉（mài）冲在脏衣物之间反复转动，以此来搓揉（cuō róu）洗刷衣物，并能将脏污（wū）分离出来，随着水流吸入球体之内。衣物洗完后，它还能用热空气将衣服烘（hōnɡ）干。真的很厉害哦！

时钟网络 篇12

但是即使两个进程在同时读他们的时钟,他们各自的本地时钟也会提供不同的时间值。这是因为计算机时钟和绝对时间之间有偏差,(如图1所示)而且他们的时钟漂移率不同。时钟偏移是指两个时钟的读数之间的瞬间不同。时钟漂移率是指在由参考时钟变量的每个单位时间内,在时钟和名义上完美的参考时钟之间的偏移量。时钟漂移的存在使得两个进程以不同的频率给某个事件计数。

基于上述问题的考虑,可利用IEEE1588精密时间协议(PTP)实现网络系统之间的精确同步。

1 IEEE1588精准时间同步原理与实现

IEEE 1588精密时间协议通过消息传递机制使控制网络内的时钟与最精确时钟保持同步,其基本思想是在网络设备中加入时钟节点,在节点网络里选择最佳的主时钟,其他的时钟同步于这个主时钟,这样节点内的时钟便通过PTP协议达到同步的目的。

1.1 PTP协议同步原理

一对在单条链路上的主从时钟的同步过程主要靠交互时间戳来完成(如图2所示)。其实现过程可分为以下步骤:

第一步,主时钟采用多播方式向网络上发布Sync报文,报文中记录着sync报文的发送时间估计值t0,从时钟接收sync报文,并在报文接收时刻记录下sync报文的本地接收时间tl。

第二步,主时钟采用多播方式向网络上发布follow_up报文,报文中包含sync报文的精确发送时间t0的值;从时钟接收follow_up报文,得到t0的值。

第三步,从时钟采用单播方式向主时钟发送delay_req报文,报文中记录着delay_Req报文的发送时间t2,主时钟接收delay_req报文,并在报文接收过程中记录下delay_Req报文的本地接收时间戳t3。

第四步,主时钟采用单播方式向从时钟发送delay-resp报文,其中包含delay-req报文的接收时间t3的值;从时钟接收delay-resp报文,得到t3的值。

从时钟获取了全部4个时间戳的值。通过计算得到与主时钟的偏差(offset)和传输延迟(delay),调整本地的PTP时钟并与主时钟对准。

计算过程如下:

1.2.1 PTP协议中的报文时戳点和时钟时戳点

在以太网中,IEEE1588所定义的报文将封装在UDP/IP中,以多播方式发送,它符合IEEE 802.3中以太网帧格式的基本结构(以太网帧格式如表1所示)。起始帧界定符的最后两位“11”用于通知接收端后面的内容是帧的实际字段,在一个封装了sync报文或者delay_req报文的以太网帧中,需要有时戳生成功能的部件在这两位之后打上报文时戳点(如图3所示)。

在PTP报文的传输路径上也有一个特殊的点称为时钟时戳点(如图4所示),sync报文和delay_req报文应分别在发送和接收时刻(当报文时戳点经过时钟时戳点的时刻)打上时间戳。这个时间戳用于记录sync报文和delay_req报文的发送或者接收时间值。

1.2.2 网络传输延迟分析

PTP报文自发送到另一个时钟节点接收所经历的传输延迟主要包括三部分:1)栈内滞留时间outbound_latency和intbound_latency。2)传输路径的延迟。3)网络交换设备等带来的延迟。

每个PTP端口有两个标志性的常量outbound_latency和inbound_latency(如图5所示),常量outbound_latency是sync报文和delay_req报文从时钟时间戳到通信介质的时间,常量inbound_latency是sync报文和delay_req报文从通信介质到时钟时间戳的时间,这两个常量在延迟校正过程中被用到。

当报文时戳点经过时钟时戳点时应该被有效的机制检测到,超前或者滞后检测到都应该得到纠正。在时钟时戳点获得的时间值我们称之为测量值(measured value)在到达通信介质处的时间值我们称之为reported value。所有与outbound_latecy有关的报文都应该转换为reported value,它的值等于measured value+outbound_latecy。所有与inbound_latecy有关的报文都应该转换为reported value,它的值等于measured value-inbound_latecy。

在网络通讯过程中,被传递的信息需要在发送端的本地协议栈中进行封装,从协议栈的顶层开始,每下降一层就将原有数据打包,增加一些包头、包尾等信息,运算处理时间的不确定性导致在栈内的滞留时间也具有不确定性。因此,要降低网络传输延迟的不确定性,需要尽可能的将时间戳获取点向协议栈的底层移动,时间戳的获取点越靠近传输介质,获取的发送和接收时间戳的精度就越高(图6表示了可以获取时间戳的位置)。

1.3 DP83640中对Sync和delay_req报文的处理

Sync报文和delay_req报文都含有一个origin Timestamp字段,该字段的值和PTP_ASSIST的值有关,当PTP_ASSIST值为真时将跟随一个follow_up报文(只针对sync报文),其时间戳字段包含latency信息。当PTP_ASSIST值为假时将不跟随follow_up报文,sync报文origin Timestamp字段包含滞留时间(latency)的信息。

1)Sync报文的处理:

Sync报文的两步操作:

DP83640缺省状态下是两步操作,对于两步操作,需要记录和保存消息入口和出口的时间值以用来计算其滞留时间latency。一旦收到相关的Follow_Up消息,滞留时间(latency)应加到Follow_Up消息的修正字段correction Field。另外如果使能IGNORE_2STEP位,不管PTP报文PTP_ASSIST位如何,都强行进行两步操作。

Sync报文的一步操作:

为避免在管理接口间传输时间值,可以利用DP83640的一步操作。通过使能SYNC_1STEP位,可令DP83640进行一步操作,自动将时间戳插入报文的origin Timestamp字段。PTP协议要求是把滞留时间latency加到correction Field,将到来的原始时间戳值origin Timestamp加到correction Field,并减去入口的时间戳值。处理器会做如下设置:

但DP83640使用一步操作将不会做上述操作,用于Sync消息的出口时间会随着传送过程自动嵌入到origin Timestamp字段。PHY会自动设定:

需要注意的是在转发第一个Sync消息之前,应首先设定PTP时钟时间然后根据滞留时间latency修改入口时间。[2]

2)Delay_Req消息处理

对于Delay_Req消息,DP83640不支持将latency加到Delay_Req消息的correction Field字段,取而代之的是必须为Delay_Req消息纪录入口和出口的时间值,这些时间值用来确定其滞留时间latency,并将其加到Delay_Resp消息的correction Field字段。

从以上分析可以看到,应用DP83640可以精确地计算在栈内的滞留时间,同步效果更加精确。

1.4 利用DP83640进行频率纠正和相位对准

通常分布式系统中各个节点上的时钟,是用一个晶振驱动的计数器来计量的。一般情况下两台计算机的晶振频率是不同的,导致PTP时钟也以不同频率计数,在这里我们可以把晶振驱动的本地时钟看作硬件时钟H(t),对此硬件时钟进行采样形成软件时钟S(t),S(t)用来为PTP节点提供时间基准,即PTP时钟。以此PTP时钟为基础的PTP计数器记录着时间值。DP83640能有效地调节采样频率和进行相位对准,同时还能在物理电路上保证晶振的精确性。

DP83640具有几个内部时钟,包括本地参考时钟,一个被恢复的以太网接收时钟,一个PTP时钟(其时间值记录在PTP_TDR寄存器中),一个内部的PTP数字计数器,一个可以控制数字计数器和PTP时钟速率(频率)的逻辑(参见图7)。

外部晶振或振荡器对本地参考时钟提供激励。本地参考时钟成为器件中所有时钟的核心。DP83640能够将主PTP时钟和主PTP计数器相位对准,再将本地参考时钟锁频到PTP主时钟上。可以用下式简单的表述其过程:主本地时钟→PTP主时钟→主计数器→sync报文时间→恢复主本地时钟→从时钟节点本地时钟→PTP从时钟→从计数器。

从接收的PTP数据包中恢复接收时钟,并锁定到对接点中的发送时钟。在正常工作时利用IEEE 1588 PTP包,通过控制速率调节逻辑将从器件中的PTP时钟和计数器与主器件中的PTP时钟和计数器相匹配。将从系统的PTP时钟和计数器锁定到主系统的PTP时钟和计数器,DP83640通过有效调节硬件时钟,达到主从时钟的频率锁定和相位对准。[3](图8为原理示意图)

DP83640采用PTP速率(频率)控制寄存器(PTP_RATEH和PTP_RATEL)和PTP临时速率控制寄存器(PTP_TRDH和PTP_TRDL)来调节PTP速率。具体采用哪种方式与主从时钟之间的频率差异有关,例如在开始同步时时间值相差较大,可通过固定速率纠正,当相差很小时转为临时速率纠正。

固定速率纠正可按如下方式编程:

1)将速率方向(0x8000表示更高,0x0000表示更低)和该值的上10位写入PTP_RATEH寄存器中。

2)将时间差值的低16位写入PTP_RATEL寄存器。在速率写到PTP_RATEL时生效。

举例说明:假设主时钟上次同步后的计数器读数为a,从时钟自上次同步后计数器读数也为a。经过2秒,主时钟计数器记录的sync报文发送时间为b,从时钟计数器记录的接收时间为c,那么就有:

主时钟频率=(b-a)/2s,

从时钟频率=(c-a)/(2s+delay),

(从时钟频率-主时钟频率)/主时钟频率=dppm(百万分之一),

d×10-6×2/(b-a)=e

将e的单位转化为亚毫微秒,假设其十六进制值为0x254DC4,那么就可依下述方式实现固定速率纠正。

1)将0x0025写入PTP_RATEH。

2)将0x4DC4写入PTP_RATEL。

3)DP83640根据此值调节本地从时钟频率使其等于主时钟频率。

临时速率纠正与固定速率纠正的编程方法类似。临时速率在写入PTP_RATEL寄存器时立即生效,所以在设定临时速率前必须对PTP临时速率延时寄存器进行编程。在临时速率持续时间(记录在PTP_TR_DURL寄存器中)结束后,PTP_TMP_RATE位清零,速率纠正数值将切回到固定速率纠正数值。临时速率延时按以下方式配置:

1)临时速率持续时间为一个26位的数,单位是时钟周期。在默认的8 ns参考时钟周期时,最大持续时间约为537 ms。

2)将临时速率持续时间的上10位写入PTP_TRDH。

3)将临时速率持续时间的低16位写入PTP_TRDL。在写该寄存器时临时速率持续时间立即生效,并且会保持恒定,直到通过写寄存器操作进行修改。通常不需要改变临时速率的持续时间。[4]

2 测试与结果

实验采用三块freescale的M5234BCC开发板,该开发板采用了coldfire系列CPU,和DP83640网络控制器,IEEE1588代码部分由IXXAT提供。分别对时钟抖动和相位误差进行测试,测试过程如下。

将三块M5234BCC开发板通过LAN连接,M5234BCC与计算机之间通过RS232电缆相连,通过主时钟输出信号来触发示波器,依靠主触发信号来测量从信号时间。在IEEE 1588应用中,一般通过将主器件的一个秒脉冲(PPS)触发输出连接从器件输出的相应PPS信号,来测量同步性能。(如图9所示)。

参考时钟采用FCO 25 MHz时钟源。以1秒的同步间隔和10毫秒的临时速率持续时间,在25℃室温和3.3 V的VCC等正常条件下进行测量。使用示波器内部的直方图功能在特定的延迟时间点捕捉时钟信号的上升沿,并记录直方图的峰峰值和标准偏差值。如图10所示,测量时钟信号抖动峰峰值和标准偏差不超过1ns。

在同样的25 C室温和3.3 V的VCC等条件下,通过确定主时钟输出到从时钟输出引脚的时延可测得对主时钟的同步误差。同步周期设为1秒,临时速率持续时间为100毫秒。如图11所示,时钟相位误差不超过6ns。

3 总结

该文结合IEEE1588协议和DP83640以太网控制器初步探讨了协议的同步原理。对延迟时间进行了深层次的讨论,结合测试结果得出采用专用的IEEE1588同步以太网芯片要比仅用软件实现IEEE1588协议更加精确,满足大多数以太网应用的同步要求。DP83640提供了一个高精度的低抖动时钟输出,对于IEEE 1588主时钟而言是频率对准的,同时也是相位对准的。

摘要：该文基于IEEE1588精准时间同步协议(PTP协议),结合DP83640以太网控制芯片阐述了PTP协议同步报文发送和接收原理,通过在物理层加盖时间戳和调节本地时钟的频率和相位,DP83640能够提供精准的IEEE1588时钟,有效地解决由于软件带来的时钟抖动问题。

关键词：IEEE1588,DP83640,时钟同步,时间戳

参考文献

[1]IEEE Std.1588-2002,IEEE standard for a Precision clock Synchronization Protocol for Networked Measurement and Control Systems[S],2002.

[2](2007)National Semiconductor Corporation.http://www.national.com/an/AN/AN-1838.pdf.

[3](2007)National Semiconductor Corporation.http://www.national.com/an/AN/AN-1730.pdf.

[4](2008)National Semiconductor Corporation.http://www.national.com/an/AN/AN-1729.pdf.