基于IEEE802.1AS的低延迟时间感知系统的设计与实现

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1、１硕士学位论文．爸：Ｖ％－Ｊ－Ｖ基于ＩＥＥＥ８０２．１ＡＳ的低延迟时间感知系统的设计与实现作者姓名郑昊学校导师姓名、职称王昌明教授＿黎曾祺企业导师姓名、职称黎曾祺高工＿＿＿申请学位类别工程硕士－．基于IEEE802.1AS的低延迟时间感知系统的设计与实现作者姓名郑昊学校导师姓名、职称王昌明教授企业导师姓名、职称黎曾祺高工申请学位类别工程硕士学校代码10701学号1502121187分类号TN82密级公开西安电子科技大学硕士学位论文基于IEEE802.1AS的低延迟时间感知系统的设计

2、与实现作者姓名：郑昊领域：电子与通信工程学位类别：工程硕士学校导师姓名、职称：王昌明教授企业导师姓名、职称：黎曾祺高工学院：电子工程学院提交日期：2018年6月DesignandImplementationofLowLatencyTime-awareSystemBasedonIEEE802.1ASAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinElectronicsandCommuni

3、cationsEngineeringByZhengHaoSupervisor:WangChangmingTitle:ProfessorSupervisor:LiZengqiTitle:SeniorEngineerJune2018西安电子糊大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研宄工作及取得的研宄成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果；也不包含一为获得西安电子

4、科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我同工作的同事对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。一学位论文若有不实之处，本人承担切法律责任。价本人签名心丨“：縣炎日期：西安电子学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，、，允许查阅借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容允许采用影印ａ、缩印或其它复制手段保存论文同

5、时本人保证，结合学位论文研宄成果完成的论文、发明专利等成果，署名单位为西安电子科技大学。本人签名：ｉｔ（导师签名：日期；对ｕ日期：ｐ摘要摘要随着多媒体娱乐系统和辅助驾驶系统的应用，大量的音视频等时间敏感数据需要通过网络传输，这对时间敏感网络的时间同步提出了更高的要求。为了给时间敏感网络提供精准的定时和时间同步，IEEE802.1工作组制定了IEEE802.1AS时间同步协议。它通过将网络各个节点的时间同步到一个共同的最佳主时钟，从而保障时间敏感网络数据传输的低延迟和时间同步。然而IEEE802.

6、1AS协议在实施中通常遇到两个问题，一个问题是，由于网络多端口的调度复杂和网络交换设备的限制，最佳主时钟选择算法在两个以上的网络节点之间实现比较困难。另一个问题是，路径延迟测量容易受到操作系统调用延迟不确定和链路传输不对称的影响，产生较大的测量误差，从而影响时间同步的精度。本文详细研究了IEEE802.1AS精准时间同步协议，分析了协议中最佳主时钟选择、路径延迟测量和时间同步的原理，根据协议内容提出了基于定时任务队列调度的时间感知系统模型。首先，通过在Linux操作系统上构建定时任务队列和状态机跳转接口，完成了协议的软件

7、实现。其次，通过时间感知系统的多端口调度，实现了两个以上网络节点之间的最佳主时钟选择。然后，结合实际的软件实现分析了路径延迟测量误差的产生原因，通过确定并抵消系统调用延迟的方法，减小了系统调用延迟造成的延迟测量误差。最后，使用NS-3网络仿真软件仿真了不同网络拓扑的多节点之间的最佳主时钟选择算法，搭建硬件平台在不同网络负载下，测试了端对端的路径延迟测量和时间同步。仿真结果表明，多端口的时间感知系统设计，能够在多节点组成的不同网络拓扑中正确的选择出最佳主时钟。实验结果表明，本文设计并实现的时间感知系统减小了路径延迟测量的误

8、差，时间同步达到了亚微秒级的精度。关键词：IEEE802.1AS,时间感知系统，延迟测量，时间同步，最佳主时钟选择IABSTRACTABSTRACTWiththeapplicationofmultimediaentertainmentsystemsandassisteddrivingsystems,alargeamo