SDH網(wǎng)絡(luò)同步仿真算法

1、SDH網(wǎng)絡(luò)同步仿真算法1算法思想本方案采用非對稱式自適應(yīng)算法。所謂非對稱式是指時(shí)鐘同步系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn) 地位和作用不同。在原型機(jī)之間的同步問題中，系統(tǒng)中并不存在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的參考 時(shí)間，所有的時(shí)鐘節(jié)點(diǎn)都擁有相同地位和作用，即系統(tǒng)是一個(gè)對稱式的系統(tǒng)。在 這個(gè)對稱式的時(shí)鐘同步系統(tǒng)中，不存在一個(gè)節(jié)點(diǎn)能夠提供標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，為其他節(jié)點(diǎn) 提供同步參考，因此如何保證系統(tǒng)內(nèi)部時(shí)鐘運(yùn)行正確是一個(gè)非常困難和復(fù)雜的問 題。為了將降低原型機(jī)之間同步問題的復(fù)雜性，本研究將嘗試改變系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)的 對稱關(guān)系，從地位和作用相同的節(jié)點(diǎn)中選出一個(gè)節(jié)點(diǎn)作為參考節(jié)點(diǎn)，使系統(tǒng)中的 節(jié)點(diǎn)的關(guān)系成為非對稱式，即參考節(jié)點(diǎn)與從節(jié)點(diǎn)在系統(tǒng)中有著不同的地位，發(fā)

2、揮 不同的作用，共同協(xié)作實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的時(shí)鐘同步。這個(gè)參考節(jié)點(diǎn)還將負(fù)責(zé)通過計(jì)算每 個(gè)節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘運(yùn)行精度，選出新的參考節(jié)點(diǎn)，以保證系統(tǒng)有一個(gè)較優(yōu)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間， 從而使系統(tǒng)達(dá)到一個(gè)較高的時(shí)鐘同步精度。自適應(yīng)是指該方案中，由從節(jié)點(diǎn)根據(jù)主節(jié)點(diǎn)提供的信息，自身計(jì)算時(shí)鐘同步 需要的信息，傳輸遲延，漂移率等，然后根據(jù)時(shí)鐘同步精度的要求，或快或慢地 調(diào)整自身的時(shí)鐘，從而實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)的時(shí)鐘同步，使得系統(tǒng)達(dá)到較的時(shí)鐘同步精度。為了便于描述，我們規(guī)定參考節(jié)點(diǎn)發(fā)送的時(shí)間為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，（盡管第一個(gè) 隨機(jī)指定的參考節(jié)點(diǎn)的時(shí)間并不一定是標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間），除了參考節(jié)點(diǎn)外的節(jié)點(diǎn)都成 為從節(jié)點(diǎn)，從節(jié)點(diǎn)是需要進(jìn)行時(shí)鐘同步調(diào)整的節(jié)點(diǎn)，從節(jié)點(diǎn)的時(shí)間成為

3、本地時(shí)間。 下面詳細(xì)介紹一下運(yùn)用非對稱式自適應(yīng)算法進(jìn)行時(shí)鐘同步調(diào)整的過程：（1）在時(shí)鐘同步開始時(shí)，隨機(jī)指定一個(gè)節(jié)點(diǎn)作為參考節(jié)點(diǎn)。這個(gè)節(jié)點(diǎn)只是從系 統(tǒng)中所有節(jié)點(diǎn)中隨機(jī)選擇出來的，并不一定是時(shí)鐘精度差最小的，最準(zhǔn)確，最理 想的節(jié)點(diǎn)。在下一個(gè)參考節(jié)點(diǎn)被選擇出來之前，該節(jié)點(diǎn)暫時(shí)充當(dāng)參考節(jié)點(diǎn)，并向 各個(gè)從節(jié)點(diǎn)通知哪個(gè)節(jié)點(diǎn)是參考節(jié)點(diǎn)。（2）從節(jié)點(diǎn)收到參考節(jié)點(diǎn)的信息后，以相同的時(shí)間間隔向參考節(jié)點(diǎn)發(fā)送時(shí)間戳， 時(shí)間戳中包含節(jié)點(diǎn)的當(dāng)前本地時(shí)間信息。參考節(jié)點(diǎn)根據(jù)接收到的各個(gè)從節(jié)點(diǎn)的時(shí) 間戳信息，計(jì)算出平均時(shí)鐘精度差，若超出了規(guī)定的最大值，則選擇最接近平均 時(shí)鐘精度差的節(jié)點(diǎn)作為新的參考節(jié)點(diǎn)，并向其他節(jié)點(diǎn)廣播新的參考

4、節(jié)點(diǎn)的信息。（3）從節(jié)點(diǎn)收到新的參考節(jié)點(diǎn)的信息后，以相同的時(shí)間間隔向參考節(jié)點(diǎn)發(fā)送時(shí) 間戳，時(shí)鐘戳中包含從節(jié)點(diǎn)的本地時(shí)間孔。（4）參考節(jié)點(diǎn)收到從節(jié)點(diǎn)發(fā)送的時(shí)間戳后，立即返回給從節(jié)點(diǎn)一個(gè)時(shí)間戳，其 中包括三個(gè)時(shí)間信息：從節(jié)點(diǎn)發(fā)送的時(shí)間戳中包含的從節(jié)點(diǎn)本地時(shí)間信息T，參 考節(jié)點(diǎn)收到時(shí)間戳的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信息T2以及參考節(jié)點(diǎn)發(fā)送響應(yīng)時(shí)間戳的時(shí)間信息 T。（5）從節(jié)點(diǎn)接收到來自參考節(jié)點(diǎn)的時(shí)間戳后，向其中添加第四個(gè)時(shí)間戳，即從 節(jié)點(diǎn)接收到時(shí)間戳的本地時(shí)間信息7。從節(jié)點(diǎn)根據(jù)這四個(gè)時(shí)間信息，計(jì)算出傳輸 延遲和時(shí)鐘偏移量。對比規(guī)定的時(shí)話偏移量，若超過規(guī)定值，從節(jié)點(diǎn)向參考節(jié)點(diǎn) 發(fā)送同步請求，根據(jù)參考節(jié)點(diǎn)發(fā)送的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，

5、調(diào)整自身的時(shí)鐘，從而完成一次 自適應(yīng)時(shí)鐘同步。（6）參考節(jié)點(diǎn)根據(jù)每次收到的從節(jié)點(diǎn)的時(shí)間戳信息，計(jì)算出平均時(shí)鐘精度差， 并與前一次進(jìn)行滑動平均值計(jì)算，判斷是否要選擇新的參考節(jié)點(diǎn)，若不需要的話， 則從步驟（3）開始重復(fù)進(jìn)行，若需要選擇新的參考節(jié)點(diǎn)，則從步驟（2）開始重 復(fù)進(jìn)行。在上面的時(shí)鐘同步過程中，涉及到許多重要參數(shù)的獲取，步驟（3）中從節(jié) 點(diǎn)需要計(jì)算與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的時(shí)間精度差，和自身的時(shí)鐘漂移率；步驟（5）中主節(jié) 點(diǎn)需要收集各個(gè)從節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘精度差，并計(jì)算平均值，從而判斷是否要選出新的 參考節(jié)點(diǎn)。下一節(jié)將對這些計(jì)算過程和方法進(jìn)行詳細(xì)的介紹。2時(shí)鐘同步算法中的相關(guān)數(shù)學(xué)符號和公式為了對時(shí)鐘同步算法進(jìn)行一

6、個(gè)詳細(xì)的描述，以達(dá)到通用性和普遍性，下面先 給出一些算法將會涉及到的概念，定義和假設(shè)。首先，假設(shè)整個(gè)時(shí)鐘同步系統(tǒng)中有個(gè)節(jié)點(diǎn)，它們之間能夠相互通信，交換 和處理信息。節(jié)點(diǎn)的集合p的描述如下：p = p , p , p , , p （2-D123n其中，p可以代表時(shí)鐘，也可以代表同步系統(tǒng)中的時(shí)鐘節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都擁有 相同的地位和作用。為了便于對下文具體算法的準(zhǔn)確描述，下面給出一些基本的定義，這在之后的算 法實(shí)現(xiàn)過程中將有重要意義。定義4.1時(shí)鐘同步：在時(shí)鐘同步系統(tǒng)中，任意一個(gè)時(shí)鐘p，對于一個(gè)給定i的正數(shù)5，它們應(yīng)該滿足如下條件：11 - LC （t） 1 5定義4.2時(shí)鐘精度差：在時(shí)鐘同步系統(tǒng)中，

7、任意一個(gè)時(shí)鐘p與任意時(shí)刻標(biāo) 準(zhǔn)時(shí)鐘t的差，稱作這個(gè)時(shí)鐘p勺時(shí)鐘精度差：I t - LC （t） 1= A定義4.3時(shí)鐘漂移率：在時(shí)鐘同步系統(tǒng)中，任意一個(gè)時(shí)鐘p勺運(yùn)行速度與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘Z運(yùn)行速度的比值，稱作這個(gè)時(shí)鐘已的時(shí)鐘漂移率：dLC ,.(t) _ dt時(shí)鐘漂移率p是一個(gè)絕對值小于1的值，它與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間和邏輯時(shí)間的關(guān)系如下圖 所示：標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘p = 0運(yùn)行慢的時(shí)鐘p 04.3時(shí)鐘漂移率與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間和邏輯時(shí)間之間的關(guān)系 TOC o 1-5 h z 其中，當(dāng)p= 0時(shí)，即時(shí)鐘的運(yùn)行速度與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘t 一致，即時(shí)鐘已是一個(gè)理 想的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘；當(dāng)p 0時(shí)，即時(shí)鐘p的運(yùn)行速度大于標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間t，時(shí)鐘運(yùn)行軌跡在標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間下

8、 方。!3時(shí)鐘同步算法中重要參數(shù)的計(jì)算在4.2節(jié)中已經(jīng)詳細(xì)介紹了算法思想和同步過程，4.3節(jié)中對于算法涉及的概念 和參數(shù)進(jìn)行了定義，這一節(jié)將用數(shù)學(xué)的方法詳細(xì)介紹如何計(jì)算相關(guān)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)時(shí) 鐘同步。我們已經(jīng)知道，要實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步，需要解決的主要問題有：參考時(shí)鐘節(jié)點(diǎn)的選擇從節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘同步的實(shí)現(xiàn) 3.1參考時(shí)鐘節(jié)點(diǎn)的選擇本章研究的原型機(jī)之間的時(shí)鐘同步，可以看作是外部時(shí)鐘同步模型，艮L系 統(tǒng)中并不存在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，系統(tǒng)中所有節(jié)點(diǎn)的作用和地位是相同的，系統(tǒng)是對 稱式的。要實(shí)現(xiàn)對稱式系統(tǒng)的時(shí)鐘同步，首先要將對稱式系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為非對稱式系 統(tǒng)，也就是說，需要在這些節(jié)點(diǎn)中選擇一個(gè)作為參考節(jié)點(diǎn)，為其他節(jié)點(diǎn)提供時(shí)鐘 同步所

9、需要的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。根據(jù)非對稱式自適應(yīng)時(shí)鐘同步算法的思想，在系統(tǒng)開始運(yùn)行時(shí)，首先隨機(jī)指 定一個(gè)參考節(jié)點(diǎn)，這個(gè)參考節(jié)點(diǎn)并不一定是最理想的，提供的時(shí)間信息也并不一 定和標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間一致，但是這里，我們要考慮的是系統(tǒng)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)間的同步，而不是 節(jié)點(diǎn)與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘的同步。因此，仍然把這個(gè)參考節(jié)點(diǎn)提供的時(shí)間信息稱作標(biāo)準(zhǔn)時(shí) 間。由于隨機(jī)指定的參考節(jié)點(diǎn)并不一定是系統(tǒng)中最優(yōu)的時(shí)鐘節(jié)點(diǎn)，因此，需要充 分利用各個(gè)節(jié)點(diǎn)的時(shí)間信息，通過對比和計(jì)算，選擇一個(gè)較好的時(shí)鐘，以保證整 個(gè)系統(tǒng)有一個(gè)較高的時(shí)鐘同步精度，并將各個(gè)節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘同步調(diào)整次數(shù)盡量減 小，使得系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行。本算法采用的選擇參考節(jié)點(diǎn)的思想如下：系統(tǒng)初始時(shí)刻指定了一個(gè)參

10、考節(jié)點(diǎn)，從節(jié)點(diǎn)收到參考節(jié)點(diǎn)的信息后，以規(guī)定好的 時(shí)間間隔向參考節(jié)點(diǎn)發(fā)送時(shí)間戳，時(shí)間戳中包含節(jié)點(diǎn)的當(dāng)前本地時(shí)間信息。參考 節(jié)點(diǎn)根據(jù)接收到的各個(gè)從節(jié)點(diǎn)的時(shí)間戳信息，計(jì)算出平均時(shí)鐘精度差，若超出了 規(guī)定的最大值，則選擇最接近平均時(shí)鐘精度差的節(jié)點(diǎn)作為新的參考節(jié)點(diǎn)，并向其 他節(jié)點(diǎn)廣播新的參考節(jié)點(diǎn)的信息。圖4.4參考節(jié)點(diǎn)與從節(jié)點(diǎn)之間時(shí)鐘信息傳輸圖其中，T，：代表從節(jié)點(diǎn)第j次向參考節(jié)點(diǎn)發(fā)送時(shí)間戳的時(shí)間值。T”：代表從節(jié)點(diǎn)發(fā)送的包含T 的時(shí)間戳到達(dá)參考節(jié)點(diǎn)的時(shí)間。通常我們認(rèn) 為這個(gè)時(shí)間是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。jT:代表從節(jié)點(diǎn)向參考節(jié)點(diǎn)發(fā)送時(shí)間戳的固定時(shí)間間隔，這個(gè)固定間隔int erval是系統(tǒng)規(guī)定的，所有節(jié)點(diǎn)都能夠

11、獲得的。A :按標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間計(jì)算的，參考節(jié)點(diǎn)第j次發(fā)送的時(shí)間戳與到達(dá)從節(jié)點(diǎn)/的時(shí) 間的偏差，即到達(dá)時(shí)間與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的偏差。系統(tǒng)中，n - 1個(gè)從節(jié)點(diǎn)均以時(shí)間間隔T，向參考節(jié)點(diǎn)發(fā)送時(shí)間戳，那么，參考節(jié)點(diǎn)能夠根據(jù)這些從節(jié)點(diǎn)的時(shí)間信息，血計(jì)算整個(gè)系統(tǒng)的平均時(shí)鐘精度差。其中，根據(jù)第一次時(shí)間間隔內(nèi)收集的節(jié)點(diǎn)時(shí)間信息，計(jì)算出的平均時(shí)鐘精度 差為：=1 (T T )n i=1若r5，則選出最接近平均時(shí)鐘精度差的節(jié)點(diǎn)1作為新的參考節(jié)點(diǎn)。根據(jù)第二次時(shí)間間隔內(nèi)收集的節(jié)點(diǎn)時(shí)間信息，計(jì)算出的平均時(shí)鐘精度差為：1骸12 = n - 1 支氣一i =1此時(shí)，參考節(jié)點(diǎn)的計(jì)算的平均時(shí)鐘精度差為：1 = 一 ( + )2212若r

12、- 5，則選出最接近平均時(shí)鐘精度差的節(jié)點(diǎn)2作為新的參考節(jié)點(diǎn)。根據(jù)2第j次(j 1)時(shí)間間隔內(nèi)收集的節(jié)點(diǎn)時(shí)間信息，計(jì)算出的平均時(shí)鐘精 度差為： = (T - T )ni=1 , =，,+)j 2 j -1 j對于第二次以后的計(jì)算，采用滑動平均值的方法，不僅考慮到本次的時(shí)鐘精 度差，還考慮到了前面的時(shí)鐘精度差，能夠化解由于網(wǎng)絡(luò)傳輸情況不穩(wěn)定而引起 的過大誤差，全面，穩(wěn)定，準(zhǔn)確的為參考節(jié)點(diǎn)的選擇提供依據(jù)，也為整個(gè)系統(tǒng)的 良好運(yùn)行提供保障。3.2從節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘同步的實(shí)現(xiàn)根據(jù)非對稱式自適應(yīng)算法的思想，時(shí)鐘同步的調(diào)整由從節(jié)點(diǎn)自身完成。要實(shí) 現(xiàn)時(shí)鐘同步，主要問題時(shí)，如何獲得當(dāng)前的準(zhǔn)確時(shí)間。時(shí)鐘同步的實(shí)現(xiàn)過程主要

13、 是依靠參考節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)之間時(shí)間戳的傳輸來實(shí)現(xiàn)的，而網(wǎng)絡(luò)傳輸是需要時(shí)間 的，因此，從節(jié)點(diǎn)接收到來自參考節(jié)點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間并不是當(dāng)前的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，而是 一段時(shí)間以前的時(shí)間信息。為了實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步，關(guān)鍵就是要獲得這一段時(shí)間，即 在網(wǎng)絡(luò)上傳輸所需要的時(shí)間，因此必須考慮傳輸延遲。又由于參考節(jié)點(diǎn)與從節(jié)點(diǎn) 之間時(shí)鐘是不一致的，要獲得延遲信息，就必須采用雙向通信，即通過時(shí)間戳的 來回程時(shí)間來估算傳輸延遲。首先從節(jié)點(diǎn)向參考節(jié)點(diǎn)發(fā)送時(shí)間戳，其中包含從節(jié)點(diǎn)本地時(shí)間t，參考節(jié)點(diǎn) 接收到數(shù)據(jù)戳后，立即記下收到數(shù)據(jù)戳?xí)r的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間7，并向從節(jié)點(diǎn)1發(fā)送響應(yīng)時(shí) 間戳，其中包含發(fā)送時(shí)間7，從節(jié)點(diǎn)接收到響應(yīng)時(shí)間戳?xí)r，記下收到時(shí)間戳的本

14、地時(shí)間t。此時(shí)，從節(jié)點(diǎn)獲得四個(gè)時(shí)間信息，T， T， T， T，并利用這四個(gè) 41234時(shí)間信息計(jì)算出從節(jié)點(diǎn)和參考節(jié)點(diǎn)之間的時(shí)間偏移量和傳輸延遲，然后根據(jù)計(jì)算 的時(shí)間偏移量調(diào)整自身的時(shí)鐘。參考節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)通信過程如下圖：4.4參考節(jié)點(diǎn)與從節(jié)點(diǎn)雙向延遲測量圖其中，a是網(wǎng)路傳輸過程中所花費(fèi)的時(shí)間，即傳輸延遲; 9是參考節(jié)點(diǎn)與從節(jié)點(diǎn)之間的時(shí)間偏移量，即時(shí)鐘精度差 由圖中我們可以得到兩個(gè)式子：T +9 + = T122T -9 + = T324可以計(jì)算出：傳輸延遲 a = (T - T ) + (T - T )時(shí)鐘精度差9 =(廣I-(廣2計(jì)算出時(shí)間精度差9后，可將9與規(guī)定的最大值做比較：若9 5，則從

15、節(jié)點(diǎn)利用時(shí)間精度差9調(diào)整自身的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)一次同步調(diào)整 過程。其中，時(shí)間精度差的計(jì)算也是采用滑動平均值的思想，本次的時(shí)間精度差由 本次計(jì)算出的結(jié)果和上一次的結(jié)果求平均值，使得時(shí)鐘同步的調(diào)整比較平穩(wěn)。2系統(tǒng)時(shí)鐘同步算法思想原型機(jī)內(nèi)部的時(shí)鐘同步可以看作是外部時(shí)鐘同步問題，即系統(tǒng)中有一個(gè)固定 的參考節(jié)點(diǎn)，定期向其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間戳，為其他節(jié)點(diǎn)同標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的同步提 供參照。在這里，我們注意到原型機(jī)內(nèi)部的時(shí)鐘同步與原型機(jī)之間的時(shí)鐘同步有 共同點(diǎn)，艮L當(dāng)原型機(jī)之間的時(shí)鐘同步系統(tǒng)通過一定的算法選出參考節(jié)點(diǎn)時(shí)，剩 下的同步過程可以說與原型機(jī)內(nèi)部的時(shí)鐘同步基本一致。因此我們可以采用原型 機(jī)之間同步算法的一部分思想

16、來解決原型機(jī)內(nèi)部時(shí)鐘同步問題。為了將原型機(jī)內(nèi)部的時(shí)鐘同步算法描述清楚，這里將原型機(jī)內(nèi)部各邏輯部件 所代表的節(jié)點(diǎn)稱作時(shí)鐘同步子節(jié)點(diǎn)，這些子節(jié)點(diǎn)的參照節(jié)點(diǎn)是原型機(jī)之間同步系 統(tǒng)的從節(jié)點(diǎn)：子節(jié)點(diǎn)周期性地，即以相同的時(shí)間間隔向從節(jié)點(diǎn)發(fā)送時(shí)間戳，時(shí)間戳中包 含子節(jié)點(diǎn)的時(shí)間信息T。在原型機(jī)內(nèi)部的時(shí)鐘同步系統(tǒng)中，對子節(jié)點(diǎn)來說，從節(jié) 點(diǎn)的發(fā)送的時(shí)間即為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。從節(jié)點(diǎn)收到子節(jié)點(diǎn)的時(shí)間信息后，立即記下時(shí)間戳到達(dá)時(shí)從節(jié)點(diǎn)的當(dāng)前時(shí) 間信息7，并返回給子節(jié)點(diǎn)一個(gè)時(shí)間戳，其中包含發(fā)送時(shí)間T3。子節(jié)點(diǎn)接收到來自參考節(jié)點(diǎn)的時(shí)間戳后，向其中添加第四個(gè)時(shí)間戳，即從 節(jié)點(diǎn)接收到時(shí)間戳的本地時(shí)間信息7。從節(jié)點(diǎn)根據(jù)這四個(gè)時(shí)間信息，計(jì)

17、算出傳輸 延遲和時(shí)鐘偏移量。對比規(guī)定的時(shí)話偏移量，若超過規(guī)定值，從節(jié)點(diǎn)向參考節(jié)點(diǎn) 發(fā)送同步請求，根據(jù)參考節(jié)點(diǎn)發(fā)送的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，調(diào)整自身的時(shí)鐘，從而完成一次 自適應(yīng)時(shí)鐘同步。從上面的時(shí)鐘同步過程我們可以看出，由于在原型機(jī)內(nèi)部時(shí)鐘同步系統(tǒng)中 有參 考節(jié)點(diǎn)（從節(jié)點(diǎn)）的存在，使得同步算法與原型機(jī)之間的時(shí)鐘同步相比，簡化了 非常多?？墒钦f，原型機(jī)內(nèi)部時(shí)鐘同步系統(tǒng)的運(yùn)行過程就是參考節(jié)點(diǎn)發(fā)送標(biāo)準(zhǔn)時(shí) 間給從節(jié)點(diǎn)（子節(jié)點(diǎn)），從節(jié)點(diǎn)根據(jù)一些數(shù)學(xué)模型的計(jì)算，判斷是否需要調(diào)整本 地時(shí)鐘。若需要的話，則根據(jù)計(jì)算出的時(shí)鐘精度差，時(shí)鐘漂移率和傳輸延遲等參 數(shù)，自身或快或慢地完成時(shí)鐘同步過程。同樣，原型機(jī)內(nèi)部的時(shí)鐘同步過程中，

18、也涉及到許多重要參數(shù)的獲取，主要 是步驟（2）和步驟（3）中子節(jié)點(diǎn)需要計(jì)算與從節(jié)點(diǎn)的時(shí)間精度差，和自身的時(shí) 鐘漂移率。具體計(jì)算過程可以參考4.4.1小節(jié)，這里不再重復(fù)介紹。4.5.1時(shí)鐘節(jié)點(diǎn)功能模塊的設(shè)計(jì)上一節(jié)給出了時(shí)鐘節(jié)點(diǎn)的一般結(jié)構(gòu)，實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)時(shí)鐘同步系統(tǒng)中各節(jié) 點(diǎn)的不同作用，或者根據(jù)時(shí)鐘同步系統(tǒng)所處的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的影響，時(shí)鐘節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu) 并不完全和上述的結(jié)構(gòu)一致。如系統(tǒng)中的參考節(jié)點(diǎn)的模塊應(yīng)該比其他節(jié)點(diǎn)的功能 和結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜和豐富。在非對稱式自適應(yīng)算法中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)和地位和作用是相同的，即節(jié)點(diǎn)是對稱 的，但是在系統(tǒng)開始運(yùn)行時(shí)，將隨機(jī)指定一個(gè)節(jié)點(diǎn)作為參考節(jié)點(diǎn)，并且在系統(tǒng)的 運(yùn)行過程中，會采用一定

19、的算法來選出新的參考節(jié)點(diǎn)。也就是說，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有 可能成為參考節(jié)點(diǎn)，也有可能成為從節(jié)點(diǎn)。在這種情況下，若要參考節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu) 和從節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)分開設(shè)計(jì)的話，將是不可用的。因此，必須設(shè)計(jì)一個(gè)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)， 使得這個(gè)節(jié)點(diǎn)既能充當(dāng)參考節(jié)點(diǎn)，又能充當(dāng)從節(jié)點(diǎn)，即具有參考節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)的 雙重功能。根據(jù)非對稱式自適應(yīng)算法的思想，設(shè)計(jì)的節(jié)點(diǎn)功能模塊圖如下：參考節(jié)點(diǎn)選擇模塊時(shí)鐘同步判斷模塊消息發(fā)送模塊消息接收模塊時(shí)鐘調(diào)整模塊初始化模塊時(shí)鐘同步節(jié)點(diǎn)模塊設(shè)計(jì)時(shí)鐘同步系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)共包括六大功能模塊：初始化模塊，消息發(fā)送模塊，消息 接收模塊，參考節(jié)點(diǎn)選擇模塊，時(shí)鐘同步判斷模塊，時(shí)鐘調(diào)整模塊。初始化模塊：在系統(tǒng)開始啟動時(shí)，隨機(jī)指定

20、一個(gè)節(jié)點(diǎn)作為參考節(jié)點(diǎn)，并通過 消息發(fā)送模塊向所有節(jié)點(diǎn)廣播參考節(jié)點(diǎn)的信息。消息發(fā)送模塊：對于參考節(jié)點(diǎn)來說，消息發(fā)送模塊主要是向從節(jié)點(diǎn)以相同的 時(shí)間間隔發(fā)送時(shí)間戳，并在選出新的參考節(jié)點(diǎn)后，向其他從節(jié)點(diǎn)廣播消息；對于 參考節(jié)點(diǎn)來說，消息發(fā)送模塊主要是向參考節(jié)點(diǎn)發(fā)送自身的時(shí)鐘精度差，以供參 考節(jié)點(diǎn)通過計(jì)算，判斷和選擇出新的參考節(jié)點(diǎn)。消息接收模塊：對于參考節(jié)點(diǎn)來說，消息接收模塊主要是接收從節(jié)點(diǎn)發(fā)送的 時(shí)鐘精度差信息；對于從節(jié)點(diǎn)來說，消息接收模塊主要是接收參考節(jié)點(diǎn)發(fā)送的新 的參考節(jié)點(diǎn)的信息。參考節(jié)點(diǎn)選擇模塊：參考節(jié)點(diǎn)根據(jù)從節(jié)點(diǎn)發(fā)送的時(shí)鐘精度差信息，計(jì)算系統(tǒng) 中時(shí)鐘節(jié)點(diǎn)的平均時(shí)鐘精度差，當(dāng)這個(gè)平均時(shí)鐘精度差大于規(guī)定的最大值時(shí)，選 出時(shí)鐘精度差最接近平均時(shí)鐘精度差的節(jié)點(diǎn)作為新的參考節(jié)點(diǎn)，完成參考節(jié)點(diǎn)的 選擇。時(shí)鐘同步判斷模塊：參考節(jié)點(diǎn)以相同的時(shí)間間隔向從節(jié)點(diǎn)發(fā)送包含標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間 的時(shí)間戳消息，從節(jié)點(diǎn)根據(jù)