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IEEE 1588 精确时钟同步系统仿真平台研究与实现
作者：赵勇 高彦杰
来源：《中国新通信》2016年第06期
【摘要】对IEEE 1588精确时钟同步协议进行了深入地研究，建立了一个相对完整的时钟同步仿真平台，并与IEEE1588硬件系统的同步结果比较，表明该仿真平台能够比较准确地反映实际硬件同步系统所取得的时间同步精度，为进一步研究同步精度及收敛时间提供了一个简单有效的仿真工具。
【关键词】 晶振漂移 IEEE 1588 精确时钟同步 引言
如今工业控制系统应用越来越多，系统规模越来越大，对于各个子系统间的时间同步精度要求也越来越高。因此高精度的时间同步实现方案成为一大需求。IEEE 1588协议因其能达到微秒级的同步精度而得到越来越广泛的应用。从IEEE 1588协议提出至今，关于其的研究已有很多，但大都以硬件平台为主，软件平台较少，且一般都是针对协议某一方面的研究，例如Zdenek Chaloupka[1]提出了一种基于时钟的IEEE 1588协议仿真模型，它仅局限于协议中报文时间戳产生部分。
本文对文献[1]的工作进行了扩展和完善，建立了一个完整的IEEE 1588时间同步仿真平台，它完整地反映了协议的同步工作过程，并且将仿真得到的同步精度与硬件平台的结果做了对比，验证了仿真平台的有效性。 一、同步系统分析与建模
基于IEEE 1588协议的时钟同步系统模型如图1所示，整个同步系统分为三个主要模块：主从时钟晶振模块、IEEE 1588协议模块、从时钟伺服控制模块。首先由主从时钟晶振模块产生相应的主从时钟频率；其次IEEE 1588协议模块根据主从时钟频率和协议得到主从时钟消息交换的四个时间戳；最后从时钟伺服控制模块通过利用时间戳计算出主从时钟偏移，调整从时钟时间完成与主时钟的同步。 1.1主从时钟晶振模块
本文采用了公认的幂率谱晶振模型[2]。对于一个晶振频率源，设标称频率为f0，瞬时频率为f，定义瞬时相对频率偏差（晶振噪声）为 y （t）：y（t）=（f-f0）/f0，在幂率谱晶振模型中，y（t）的功率谱密度可表示为，
IEEE 1588 精确时钟同步系统仿真平台研究与实现
