基于IEEE1588協(xié)議的精確時(shí)鐘同步算法改進(jìn)

通常來(lái)講，可以把主時(shí)鐘源認為是運行極其穩定的系統，但時(shí)鐘系統都會(huì )有參數調整，比如在閏秒操作，就會(huì )造成主時(shí)鐘源“輕微”的時(shí)間跳躍。所以，授時(shí)的主時(shí)鐘信號是可能存在跳變的非穩定基準信號。由于無(wú)法確定過(guò)于偏離期望值的數據是變質(zhì)的樣本還是參數調整后可能更優(yōu)的信號，倘若把參數調整后更優(yōu)的“標準”信號簡(jiǎn)單舍棄，將造成從時(shí)鐘系統向主時(shí)鐘信號同步鎖定的滯后。而快速向其靠攏顯然也是不恰當的，因為這樣將可能使得從時(shí)鐘的相位發(fā)生較大的位移，造成系統的不穩定。時(shí)間同步操作時(shí)正確的做法應是逐漸信任并逐漸靠攏。這里考慮用方差閾值濾波的方法，只有當N個(gè)的方差D(公式8)小于方差閾值DThreshold，則第N個(gè)時(shí)間偏差△tdelay[N]才被接受，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)計算。為了加快算法收斂速度同時(shí)又保證穩定性，可根據算法狀態(tài)調整時(shí)間窗N的大小，在初始時(shí)算法還未進(jìn)入穩定狀態(tài)，設置為較小值，調整時(shí)間窗為N/2，這樣既保證了在從時(shí)鐘與主時(shí)鐘偏差較大時(shí)，算法能很快做出響應，盡快收斂，同時(shí)又保證在從時(shí)鐘與主時(shí)鐘同步穩定時(shí)，不用頻繁調整從時(shí)鐘。

3 時(shí)鐘同步性能測試

Alcatel-Lucent 1850業(yè)務(wù)傳輸平臺TSS5R是一款簡(jiǎn)潔，模塊化的包交換光傳輸PTN系統，支持IEEE1588時(shí)鐘同步。2012年TSS5R通過(guò)了中國移動(dòng)PTN測試，TSS5R時(shí)鐘同步性能表現穩定。在實(shí)驗室里，我們將兩個(gè)TSS5R網(wǎng)元背靠背光纖連接來(lái)測試時(shí)間同步。測試設備連接如圖3，時(shí)間測量?jì)xTimeAcc接收GPS信號，同時(shí)輸出1PPS+TOD信號給TSS5R主時(shí)鐘Master網(wǎng)元，輸出10 MHz頻率參考信號給綜合測試儀HP37718，而綜合測試儀HP37718則提供2 MHz的頻率信號給主時(shí)鐘Master網(wǎng)元。從時(shí)鐘Slave網(wǎng)元與主時(shí)鐘Master網(wǎng)元利用SYNCE相位調頻，保持主從時(shí)鐘的頻率同步，利用IEEE1588進(jìn)行時(shí)間同步，同時(shí)從時(shí)鐘Slave網(wǎng)元輸出1PPS+TOD到時(shí)間測量?jì)xTimeAcc，在時(shí)間同步算法收斂穩定后做了長(cháng)時(shí)間的時(shí)間性能監控試驗，測試的時(shí)間性能如圖4，實(shí)驗結果表明時(shí)鐘同步具有穩定的性能，在主從同步穩定后，時(shí)間偏差達到亞微妙級別。

4 結束語(yǔ)

本文在深入研究IEEE1588精確時(shí)間同步原理的基礎上，給出一種改進(jìn)的時(shí)間同步方法，該改進(jìn)的時(shí)鐘同步算法使時(shí)鐘同步性能更穩定更抗干擾。該改進(jìn)算法被應用在A(yíng)Icatel-Lucent包交換光傳輸TSS5R系統中，并通過(guò)了中國移動(dòng)基于分組網(wǎng)絡(luò )的分組時(shí)間同步特性測試。實(shí)驗結果表明TSS5R系統IEEE1588時(shí)鐘同步具有穩定的性能，同步精度達到亞微秒級，可滿(mǎn)足PTN產(chǎn)品高精度時(shí)鐘同步的要求。