时钟同步网络监控诊断系统的设计与实现
这是一篇关于时钟同步,监控,故障诊断,BP神经网络的论文, 主要内容为随着通信网络技术的迅猛发展,大型互联网络系统对时间精确度的要求也越来越高。传统的NTP(Network Time Protocol)网络协议只能满足毫秒级的授时精度,而PTP(Precision Time Protocol)从协议底层满足了百纳秒级的高精度授时需求。但是基于PTP的时钟同步网络存在着时钟缺乏统一监控的问题,同时时钟同步出现异常也不能及时被发现。针对上述问题,本文从时钟同步网络监控系统的设计实现和故障诊断算法的仿真验证,进行深入的探究分析,具体研究成果如下:(1)本文搭建了一个基于PTP的时钟同步网络。根据时钟同步网的架构要求,同一局域网内选一台时钟设备作为主时钟,其他时钟设备充当从时钟进行网络搭建,同步精度达到了 100μs。(2)针对时钟同步网络中出现的主时钟意外切换、同步未锁定和参考源丢失三种同步故障,实现了基于BP神经网络的诊断算法。并通过LM算法、共轭梯度下降和贝叶斯正则化三种优化模型改善网络性能,多次仿真实验表明贝叶斯正则化模型更适用于时钟同步网络的故障诊断。(3)设计并实现了时钟同步网络监控诊断系统。该系统是基于Spring框架实现的,包含HTML实现的前端监控界面、Java实现的后台存储转发模块和MATLAB实现的故障诊断模块。该系统能够监控管理接入时钟同步网络中的时钟设备,同时可以实时显示从时钟侧包含时间偏差,同步链路时延在内的同步性能数据。经故障模拟测试,系统能够及时检测出网络故障并进行上报,验证了系统的实用性。
基于LoRa的农场环境监测系统设计与实现
这是一篇关于LoRa,环境监测,无线传感器网络,MQTT,时钟同步的论文, 主要内容为农业信息化是通信技术不断发展的必然结果,但相较于发达国家,我国的农业信息化普及率仍然较低,通过提升信息化水平来增加产能对我国的农业发展有不可替代的作用。当前农业环境监测领域,通常的监测手段往往采用人工携带测量装置到现场采集数据,记录并整理。这种传统的监测手段不但效率低,而且也造成了严重的人力资源浪费。本文围绕农业环境监测发展情况,设计了一款基于LoRa的农场环境监测系统,本文的主要工作如下:(1)首先分析了国内外农业环境监测领域的发展现状以及各种通信技术的应用情况,将LoRa技术与其他通信技术进行比较,总结LoRa技术的特点和优势,结合当前我国农业信息化的实际发展情况,探讨LoRa技术用于农业环境监测领域的可行性。(2)随后论文介绍了整个系统的框架和所采用的技术,系统主要由硬件设计和软件实现两部分组成,通过传感器节点采集农场环境数据,再利用LoRa无线传输模块将数据汇聚到网关,由网关把数据上传到云服务器,从而实现数据的可视化监测。(3)本文还针对LoRa的无线传感器网络组网方式进行了研究,将改进后的TPSN算法用于组网设计,进一步提高了网络的时钟同步精度。此外,在传统的TDMA轮询协议基础上加入了动态机制,使系统能应对更加复杂的通信场景。最后,针对设计完成后的系统,选取了测试方案分别对其进行数据上传测试,通信距离测试以及时钟同步精度测试。测试结果表明系统能基本实现预期的目标,有效完成农场环境的监测任务,为后续的农场环境监测系统发展提供了依据。
基于LoRa的农场环境监测系统设计与实现
这是一篇关于LoRa,环境监测,无线传感器网络,MQTT,时钟同步的论文, 主要内容为农业信息化是通信技术不断发展的必然结果,但相较于发达国家,我国的农业信息化普及率仍然较低,通过提升信息化水平来增加产能对我国的农业发展有不可替代的作用。当前农业环境监测领域,通常的监测手段往往采用人工携带测量装置到现场采集数据,记录并整理。这种传统的监测手段不但效率低,而且也造成了严重的人力资源浪费。本文围绕农业环境监测发展情况,设计了一款基于LoRa的农场环境监测系统,本文的主要工作如下:(1)首先分析了国内外农业环境监测领域的发展现状以及各种通信技术的应用情况,将LoRa技术与其他通信技术进行比较,总结LoRa技术的特点和优势,结合当前我国农业信息化的实际发展情况,探讨LoRa技术用于农业环境监测领域的可行性。(2)随后论文介绍了整个系统的框架和所采用的技术,系统主要由硬件设计和软件实现两部分组成,通过传感器节点采集农场环境数据,再利用LoRa无线传输模块将数据汇聚到网关,由网关把数据上传到云服务器,从而实现数据的可视化监测。(3)本文还针对LoRa的无线传感器网络组网方式进行了研究,将改进后的TPSN算法用于组网设计,进一步提高了网络的时钟同步精度。此外,在传统的TDMA轮询协议基础上加入了动态机制,使系统能应对更加复杂的通信场景。最后,针对设计完成后的系统,选取了测试方案分别对其进行数据上传测试,通信距离测试以及时钟同步精度测试。测试结果表明系统能基本实现预期的目标,有效完成农场环境的监测任务,为后续的农场环境监测系统发展提供了依据。
基于NTP协议的PCS统一网管系统时钟服务设计与实现
这是一篇关于统一网管,时钟同步,网络时间协议,平台支撑功能,J2EE,Jboss,应用服务器的论文, 主要内容为随着通信业务的发展及通信网络规模的进一步扩大，新技术、新设备、新业务不断出现，运营商对电信设备制造厂商同时组网的产品均提出了统一网管的要求，即不同类型的产品能在同一个网络管理平台上做到统一管理，这就是常说的统一网管平台系统。统一网管系统要求有稳定的支撑平台为应用提供系统级的服务，如系统运行支撑、时钟服务、文件管理、调试打印、系统管理等。时钟服务就是其中一个重要的研究领域。本文研究的是电信网管领域中PCS统一网管系统的时钟服务功能的设计与实现。 “PCS统一网管系统”是中兴通讯股份公司成都研究所自主开发的电信领域基于网络层的小灵通省级网管系统，是在统一网管平台项目的基础上进行二次开发，加上小灵通特有的业务功能开发而成的。本篇论文主要描述了位于平台支撑功能子系统（PSF）的时钟服务功能的设计与实现，论文是按照系统、子系统、功能模块、设计与实现从整体到局部的顺序组织，也叙述了在开发中遇到的难题及相应的解决方法。 时钟服务是为整个统一网管系统提供与操作系统时间和硬件时间无关的时钟源，包括定时器和时钟同步二个子模块，主要应用于网元层网管。只有管理的网元（包括基站、板位）维护着相同的时钟系统，对网元的修改、设置等管理功能才有着实际的意义。对时钟服务的设计与实现是基于NTP协议，主要解决局域网内部和多种类型的网元、时钟服务器间的时钟问题。时钟服务功能包括定时器和时钟同步二个子模块，定时器通过定时消息为应用提供定时通知服务，应用设置定时器后，系统会在一定时间间隔后向应用发送一个定时到消息，可用于一些周期性操作；时钟同步模块实现时钟获取、时钟检查、时钟同步的功能。 本文是专门针对电信网管开发的时钟服务功能，要面对着诸如传输、交换、小灵通等不同类型的设备。时钟同步精度只要求到秒极，但对稳定性的要求严格。在遵从NTP协议的前提下，在时钟服务的实现过程中，出现随着系统运行时间的延长，由于线程的阻塞导致时间的偏移增大，针对这个问题加入了对计数线程的校验；对时钟同步的实现中采用主、备二个时钟服务器，提高了系统的稳定性，如果向二个时钟服务器进行时钟同步均失败，则发送
基于LoRa的农场环境监测系统设计与实现
这是一篇关于LoRa,环境监测,无线传感器网络,MQTT,时钟同步的论文, 主要内容为农业信息化是通信技术不断发展的必然结果,但相较于发达国家,我国的农业信息化普及率仍然较低,通过提升信息化水平来增加产能对我国的农业发展有不可替代的作用。当前农业环境监测领域,通常的监测手段往往采用人工携带测量装置到现场采集数据,记录并整理。这种传统的监测手段不但效率低,而且也造成了严重的人力资源浪费。本文围绕农业环境监测发展情况,设计了一款基于LoRa的农场环境监测系统,本文的主要工作如下:(1)首先分析了国内外农业环境监测领域的发展现状以及各种通信技术的应用情况,将LoRa技术与其他通信技术进行比较,总结LoRa技术的特点和优势,结合当前我国农业信息化的实际发展情况,探讨LoRa技术用于农业环境监测领域的可行性。(2)随后论文介绍了整个系统的框架和所采用的技术,系统主要由硬件设计和软件实现两部分组成,通过传感器节点采集农场环境数据,再利用LoRa无线传输模块将数据汇聚到网关,由网关把数据上传到云服务器,从而实现数据的可视化监测。(3)本文还针对LoRa的无线传感器网络组网方式进行了研究,将改进后的TPSN算法用于组网设计,进一步提高了网络的时钟同步精度。此外,在传统的TDMA轮询协议基础上加入了动态机制,使系统能应对更加复杂的通信场景。最后,针对设计完成后的系统,选取了测试方案分别对其进行数据上传测试,通信距离测试以及时钟同步精度测试。测试结果表明系统能基本实现预期的目标,有效完成农场环境的监测任务,为后续的农场环境监测系统发展提供了依据。
高阶调制空间相干光通信系统中若干模块的FPGA设计实现
这是一篇关于空间相干光通信,FPGA,相位估计,时钟同步,高阶调制的论文, 主要内容为空间光通信系统具有高传输速率、高频谱效率、高安全性和较强抗干扰能力等优势,逐步成为空间通信领域研究热点。数字相干光通信技术可以在电域使用数字信号处理(Digital Signal Processing,DSP)算法对传输中损伤进行补偿,有较高的接收灵敏度,并可通过采用高阶调制技术进一步扩大信道容量,在长距离无中继传输中应用广泛。采用高阶调制格式结合接收端的DSP信号损伤补偿算法,是实现高速率、大容量、长距离自由空间相干光通信系统的有效技术手段。目前,针对自由空间信道的实时DSP算法研究较少,因此针对空间相干光通信系统设计易于硬件实现的并行实时DSP处理算法具有重要的研究价值。课题面向正交相移键控(Quadrature Phase Shift Keying,QPSK)和正交幅度调制(Quadrature Amplitude Modul ation,QAM)自由空间相干光通信系统的实时DSP算法进行设计实现,主要研究内容如下:(1)基于FPGA芯片,设计实现了 QPSK信号的二级高精度并行相位估计算法。针对残余频偏影响和传统算法硬件实现资源利用率较高的问题,提出基于四次方的高精度并行相位估计算法和现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)设计方案,对算法实现流程进行优化,进一步降低资源量。搭建离线系统仿真平台对所提算法进行验证,设计选取两级符号块长度分别为24和128。实验表明,算法较传统算法在有效降低资源量的同时有更大的频偏容忍度。搭建了 2.5G Baud QPSK自由空间相干光通信系统在线实验平台,在弱湍流条件下对算法进行在线实验验证。实验结果表明,在-47dBm至-44dBm接收光功率条件下,纠错前误码率低于1E-3量级,与离线实验性能相仿。(2)基于FPGA芯片,设计实现了 16QAM信号的并行相位估计算法。针对高阶信号星座点间欧氏距离小,对相位噪声更敏感的特性,结合课题硬件实现需求,提出基于QPSK分圈算法的高精度低复杂度并行相位估计算法和FPGA实现方案,引入绝对值替换四次方的设计,降低算法复杂度和资源利用率。离线实验验证表明,在-33dBm的接收光功率条件下,纠错前误码率低于1E-3量级,满足系统要求。(3)基于FPGA芯片,设计实现了 16QAM信号的并行全数字时钟同步算法。针对16QAM信号时钟同步算法复杂度高,对FPGA芯片工作频率要求高的问题,设计了基于共享数控振荡器的低复杂度并行全数字时钟同步算法和FPGA实现方案,有效减少资源。离线实验验证表明,在-32dBm的接收光功率条件下,纠错前误码率低于1E-3量级,满足系统要求。
基于IEEE 1588v2协议的工业控制网络时钟同步系统设计与实现
这是一篇关于以太网,时钟同步,IEEE 1588,树型拓扑结构,线型拓扑结构的论文, 主要内容为随着现代信息技术的快速发展,工业现场控制网络正逐渐向分散化和智能化方向发展。然而,传统的现场总线技术已经无法满足这些新的需求。以太网凭借其开放性和高带宽得到了快速发展,但由于其实质是异步,导致设备之间无法实现高精度的协同控制。因此,在工业现场控制网络中研究各控制终端的时钟同步技术对于分布式多节点协同控制具有重要的现实意义。本文通过对比分析现有多种时钟同步技术发现,IEEE 1588协议能够在不改变现有工业以太网架构的基础上,实现网络中各节点的精密时钟同步,并且可以通过频率补偿进一步提高同步精度。此外,对于工业现场控制网络,其网络规模比较小,拓扑结构以树型拓扑和线型拓扑为主。针对以上特征,本文的主要研究内容如下:(1)针对树型拓扑结构的工业控制网络,考虑了各节点之间的独立性,从而导致节点之间的时钟偏差呈发散性增长的问题,本文设计了基于FPGA的树型拓扑结构时钟同步系统。采用FPGA作为主从节点控制器,通过IEEE 1588v2协议栈,进而实现各节点的时钟同步,主要包括IEEE 1588报文识别模块、时间戳标记模块等。为了解决所提出的节点之间时钟频率不一致问题,设计了动态频率补偿模块,采用动态频率补偿算法对本地系统时钟进行时钟相位的调整。仿真结果表明,采用的动态频率补偿算法显著降低了各节点之间的时钟偏差。(2)在线型拓扑结构的工业控制网络中,针对多跳路由带来的各节点时钟不一致性问题,本文设计了基于FPGA的线型拓扑结构时钟同步系统。该系统在树型拓扑结构时钟同步系统的基础上,采用FPGA作为从节点控制器,通过IEEE 1588v2协议栈实现各节点的时钟同步,主要包括报文识别模块、时间戳标记模块等。为了减小由于多跳造成的主从节点和从从节点之间的时钟偏差,本文首先实现了数据转发模块,使各从节点之间通过数据转发与数据解析并行的方式进行传输,降低了数据多跳带来的延时不确定性。然后,通过构建本地时钟调节模块,传输延时、时钟偏移测量模块以及动态频率补偿算法模块等,进而实现了频率可微调的系统时钟、补偿传输延时等功能。此外,通过仿真测试,验证采用方法的可行性。(3)本文搭建了基于FPGA的时钟同步系统测试平台。针对树型拓扑和线型拓扑结构的时钟同步系统进行实际测试,主控设备周期性发送同步报文对系统进行同步,同时,周期性发送控制指令报文,将各节点与主节点的时钟偏差带回主控设备进行分析。实验结果表明,在一主多从结构的树形拓扑结构和线性拓扑结构网络中,各个节点之间的时钟同步精度可以达到ns级,本文设计的时钟同步系统能够满足工业控制领域对时钟同步精度的需求。
基于**公司产品的同步以太网模块设计
这是一篇关于同步以太网,时钟同步,德国电信测试,SSM扩展应用的论文, 主要内容为近年来,以太网业务发展迅速,其带宽和覆盖范围都得到了很大的提升。这使得更多的业务可以通过承载在以太网上来降低运营成本。在三网融合的实施规划中,有很多业务需要以太网的时钟精准同步,比如某些特殊的视频点播业务,或是基于TDMoP语音业务。这些都对基于异步传输的以太网是一种挑战。同步以太网就是为了解决这些业务的时钟同步问题而诞生的一种技术。 本文首先对同步以太网技术的基本原理和关键技术进行了总体的介绍,之后详细介绍了其拓扑组成,功能实现以及性能要求。 在这之后,对同步以太网模块作出需求分析,并对其做实现分析和设计概要。在该模块的实现中,还提出了SSM扩展应用,扩大了G704协议中规定的时钟质量等级信息的可承载范围。该同步以太网模块已经应用在**公司的产品中,该产品以优异的成绩通过了德国电信测试中的同步以太网部分测试。文中的最后部分展示了一些同步以太网测试的结果。 本文也总结了一些在实际设备中应用时遇到的问题和解决方法。对实际的工程设计具有一定的指导意义。
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