使用DP83640實(shí)現標準網(wǎng)絡(luò )IEEE1588的同步
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速率校正通過(guò)測量跟隨的同步周期并測量每個(gè)消息從 主機開(kāi)始與到達從機之間的差異進(jìn)行。這給出了從機頻率相 對于主機頻率的一個(gè)基本比值并可以用來(lái)校正頻率差。因為 包延時(shí)偏差可能很明顯，這可能使任何單一的速率測量有很 大的不精確性。
例如，如果同步周期每秒8個(gè)同步，誤差在 125ms內可能是100us或者接近1000ppm。如果算法是平均 所有速率測量，也許需要成百上千秒來(lái)測量速率以得到合理 的估算。使用低廉的振蕩器時(shí)會(huì )發(fā)生短期頻率變化，平均時(shí) 間較長(cháng)會(huì )導致不能對這種頻率變化進(jìn)行控制。 可替代的方法是，建議的算法利用平均路徑延時(shí)測量來(lái) 檢測短時(shí)等待包時(shí)，只使用這些包檢測對主機的頻率偏移。
如果包滿(mǎn)足一個(gè)好的最小環(huán)回延時(shí)要求，通過(guò)比較上一個(gè) “好包”時(shí)間來(lái)測量速率。*估“好包”時(shí)，需要在質(zhì)量和 數量上進(jìn)行權衡。如果質(zhì)量過(guò)于嚴格，就可能無(wú)法獲得足夠 的信息來(lái)跟蹤頻率變化。但如果不夠嚴格，速率計算結果中 可能包含過(guò)量的偏差。
圖3表明用于決定速率的同步消息之間的最基本的關(guān)系。
從這個(gè)圖中，速率比值為
rate_ratio(n) = (T2(n) C T2) / (T1(n) CT1)
另外，為準備另一個(gè)測量，需要設置：
T1=T1(n)，T2=T2(n)
由于測量中存在誤差，仍然需要一些平均或濾波測量。
為了簡(jiǎn)化，使用指數移動(dòng)平均或平滑函數來(lái)跟蹤速率。這個(gè)等式為：
rate_avg(n) = Rate_avg(n-1)
+α(rate_ratio(n) C rate_avg(n-1))
α的典型值通常設為0.1，但是在某些諸如提高或降低速率的延長(cháng)周期場(chǎng)合，這個(gè)值可能會(huì )有所增加。
2.1.3 時(shí)間校正
確定時(shí)間偏移的典型方法是使用同步消息來(lái)確定對主機 的偏差。常使用平均或濾波的方式來(lái)平滑連接，并避免每次 測量的過(guò)量校正。對于時(shí)間校正來(lái)說(shuō)，利用兩個(gè)不同的機制 來(lái)檢測和校正時(shí)間偏差。
第一個(gè)機制的基本想法是尋找最小延時(shí)?；舅惴ㄊ窃?最近的延時(shí)中檢測最小的主機到從機的延時(shí)。為防止過(guò)量校 正，也對時(shí)間校正進(jìn)行了限制。這種算法依賴(lài)于大量的同步 消息，比IEEE－1588網(wǎng)絡(luò )本身需要的同步報文更多。另外， 在延時(shí)請求測量之后，算法可能使用主機到從機延時(shí)或從機 到主機延時(shí)中產(chǎn)生更小偏差的一個(gè)延時(shí)。在一個(gè)方向的流量 變得擁堵的情況下，另一個(gè)方向可以提供更精確的時(shí)間偏差 的測量。這個(gè)方法基于它擁有的最好信息而在每個(gè)周期都進(jìn) 行校正。如果沒(méi)有收到真實(shí)的最小延時(shí)消息報文，這將導致 不適當的校正。原因是算法不能確定測量誤差是由時(shí)間偏差 還是由包延時(shí)偏差引起的。
第二個(gè)時(shí)間校正機制是嘗試只使用延時(shí)來(lái)進(jìn)行校正，前 提是這些延時(shí)已經(jīng)確定為真實(shí)最小延時(shí)包。它有助于避免對 時(shí)間值的無(wú)效校正。這個(gè)機制的基本想法是使用同步和延時(shí) 請求來(lái)進(jìn)行時(shí)間校正。對于同步消息，如果主機到從機延時(shí) 小于最小平均路徑延時(shí)，測量結果就顯示至少有一個(gè)主機到 從機延時(shí)減去最小平均路徑延時(shí)的時(shí)間偏差。這種情況下， 時(shí)間校正是基于偏差測量進(jìn)行的。如果主機到從機的延時(shí)高 于最小平均路徑延時(shí)，無(wú)法知道誤差是由時(shí)間偏差引起的還 是包延時(shí)偏差引起的，所以不會(huì )做校正。對于延時(shí)請求消息 也相似，如果從機到主機的延時(shí)小于最小平均路徑延時(shí)，測 量結果就顯示有至少為平均路徑延時(shí)減去從機到主機延時(shí)的 時(shí)間偏差發(fā)生。注意，這里檢測到的時(shí)間偏差是正的，而主 機到從機延時(shí)測量中的結果是負的。
兩個(gè)方法都是通過(guò)調節一段時(shí)間內的精準時(shí)間協(xié)議的時(shí) 鐘速率來(lái)進(jìn)行時(shí)間校正。為了避免速率的大波動(dòng)，每一個(gè)校 正都限制幅值。這將有助于降低由于時(shí)間偏移的快速校正而 引起的時(shí)間間隔誤差。在第二個(gè)機理中通過(guò)保持時(shí)間誤差值 進(jìn)行處理。當因接收到的同步或延時(shí)請求引起的新誤差計算 出來(lái)時(shí)，如果這個(gè)新誤差代表了一個(gè)更大的偏差，時(shí)間誤差 就更新為新值。否則，時(shí)間誤差保持不變?；跁r(shí)間誤差， 只能進(jìn)行有限的校正并從時(shí)間誤差中去除。因此，在完成校 正之前，偏移測量可能進(jìn)行多次校正。
第二個(gè)機理很少有無(wú)效的校正，但是呈現出更長(cháng)的無(wú)校 正周期；基于速率校正誤差，很可能會(huì )出現漂移。盡管第二 個(gè)機理在重流量和多開(kāi)關(guān)的條件下顯得更好，但兩者的總體 結果相似。由于第二個(gè)機理產(chǎn)生更好的結果，結論部分詳述 這些結果。
3.0 測試平臺
測試時(shí)鐘伺服算法的*估平臺是基于FPGA的常規*估 平臺，ALP（模擬測試發(fā)射平臺）。ALP平臺包含一個(gè)小的 FPGA來(lái)實(shí)現MAC接口、數據包緩沖和與DP83640以太網(wǎng)物 理層設備進(jìn)行通訊的MDIO管理界面。ALP板子包括與PC主 機通訊的USB接口。在PC主機上，ALP軟件運行PTP協(xié)議來(lái) 建立和分析包并控制PHY中的PTP硬件的操作。ALP平臺合 并了支持兩個(gè)獨立的PHY器件的邏輯和連接。
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