IEEE1588PTP協議的仿真和優化

呂保強　溫金保

摘要：該文詳細闡述了面向802.11無線局域網IEEE1588PTP仿真的設計及實現，并對IEEE1588PTP時間同步仿真結果和影響其性能的因素進行了評估和分析。

關鍵詞：無線局域網；時間同步；IEEE1588PTP

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2017）02-0028-02

Simulation and Optimization of IEEE1588 Time Synchronization

LV Bao-qiang， WEN Jin-bao

（Guangdong Technical College of Water Resources and Electric Engineering ， Guangzhou 510925 ， China）

Abstract： In this paper， we present the simulator we developed for PTP time synchronization in 802.11 WLANs. The behavior of the PTP time synchronization， the simulation results and the factors that affect the PTP performance are presented and evaluated.

Key words： WLAN； time synchronization； IEEE 1588PTP

1 引言

目前，在包交換網絡中，時間同步算法主要采用了時間包交換技術。網絡時間同步協議（NTP）[1]已被廣泛應用于因特網中，然而，在理想情況下，NTP在有線局域網（LANs）的精度也僅能夠控制在毫秒級。在有線的工業以太網中，IEEE1588 PTP將時間同步精度提到了微秒級。近年來，許多時間同步協議已被提出用于無線傳感器網絡（WSN）中，其中典型的時間同步協議有參考廣播同步（RBS），延遲測量時間同步（DMTS），洪泛時間同步協議（FTSP），時間同步協議的無線傳感器網絡（TPSN）[2-4]等。然而，這些協議均未能在能源效率及同步精度上實現很好的優化。

在有線分組包交換網絡中，IEEE 1588精確時間協議（PTP）[5]已經被提出。PTP的時間同步精度可控制在微秒級，比基于NTP的時間同步精度要高得多。由于操作簡單，所需的帶寬相對較低，相比于傳統的時間同步協議（例如，RBS，FTSP等）PTP更適合用于通信帶寬和能源受限的WLAN設備中。

本文詳細闡述了PTP性能的仿真和優化。對PTP時間同步精度的因素進行了分析，研究結果表明：PTP的蓋戳適合在物理層附近，rate對精度也有影響。

2 PTP包裝交換的實現

一個典型的PTP同步過程是基于延遲請求-響應機制。PTP同步過程中包括四種類型的數據包[3]，分別是：Sync消息包，Follow_Up消息包，Delay_Req消息包和Delay_Resp消息包。

首先，主時鐘在t1時刻向從時鐘發送Sync消息包，從時鐘接收到Sync消息包并記錄下其到達時間t2。……