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随着网络技术的发展,未来的移动通信网络将向IP化方向演进,未来的移动通信网络将是一个全IP化的分组网络。传统的ATM网络节点在执行分组交换功能时并不要求同步,但是随着分组网络对基于TDM应用的融入,需要在流量接口提供正确的时序以实现同步功能。部分无线通信业务(如TD-SCDMA、CDMA2000和WIMAX等)还要求达到高精度的频率同步和时间同步,否则在基站切换时会发生掉线,这就要求在分组网络中对时间和频率信号进行高精度稳定的传送。本文主要做了以下几个方面的研究工作:1.研究了常用的频率同步技术和时间同步技术,并对这些技术进行了分析比较。其中GPS时钟同步方法虽然可以提供精确的频率和时间同步信息,但由于现有的GPS时钟设备存在安全性差和价格昂贵等缺点不适合大范围地应用于分布式系统。而NTP时间同步协议只能达到毫秒级时钟同步精度。所以为了满足成本要求低而时间同步精度要求高的分组网络的需求,本文引入一种新的时间同步技术,即1588v2精确时间协议(简称PTP)。2.概述了1588v2时间同步技术的基本原理,分析了1588v2版本提出的对等延时测量机制和透明时钟,给出了PTP状态机和最佳主时钟算法的实现过程。文章还采用位于物理层和MAC层间的MII接口处获取时间戳的方式,设计了PTP节点模型以实现亚微秒级的时间同步精度,并根据嵌入式软件开发的流程,利用支持1588v2的交换芯片和嵌入式实时操作系统VxWorks及其开发工具Tornado,实现了高精度的PTP系统。3.给出了PTP系统的硬件设计方案及软件设计方案。其中硬件支持PTP主要实现了三大功能:位于每个MAC接口处的同步消息时间戳点捕获逻辑、软件可调节的全局时间模块、时间同步接口。1588v2协议部分主要由软件实现,本文对此协议进行了模块划分,并设计了普通时钟(OC)、边界时钟(BC)和透明时钟(TC)的运行流程,以及时钟端口在不同状态下的处理流程和对接收的各种消息的处理流程以完成时钟运转、消息交换、协商、处理及系统管理等工作。4.分析了影响频率同步精度和时间同步精度的因素,给出了降低这些因素影响的方法,设计了实验方案,然后利用示波器对网络中的从时钟相对主时钟的同步性能进行测试。测试结果表明,本文实现了1588v2时间同步技术,使时间同步精度达到了50ns,频率同步精度达到了10ppb,符合分组网络对1μs的时间同步精度和50ppb的频率同步精度的要求。