IEEE1588標(biāo)準(zhǔn)

以太網(wǎng)在1985年成為IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)后，在1995年將數(shù)據(jù)傳輸速度從10Mb/s提高到100Mb/s的過(guò)程中，計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)業(yè)界也在致力于解決以太網(wǎng)的定時(shí)同步能力不足的問(wèn)題，開(kāi)發(fā)出一種軟件方式的網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議（NTP），提高各網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的定時(shí)同步能力。1992年NTP版本的同步準(zhǔn)確度可以達(dá)到200μs，但是仍然不能滿足測(cè)量?jī)x器和工業(yè)控制所需的準(zhǔn)確度。為了解決測(cè)量和控制應(yīng)用的分布網(wǎng)絡(luò)定時(shí)同步的需要，具有共同利益的信息技術(shù)、自動(dòng)控制、人工智能、測(cè)試測(cè)量的工程技術(shù)人員在2000年底倡議成立網(wǎng)絡(luò)精密時(shí)鐘同步委員會(huì)，2001年中獲得IEEE儀器和測(cè)量委員會(huì)美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所（NIST）的支持，該委員會(huì)起草的規(guī)范在2002年底獲得IEEE標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)通過(guò)作為IEEE1588標(biāo)準(zhǔn)。

在這里簡(jiǎn)要說(shuō)明IEEE1588的特點(diǎn)：
·早期的網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議（NTP）只有軟件，而IEEE1588既使用軟件，亦同時(shí)使用硬件和軟件配合，獲得更精確的定時(shí)同步；
·GPIB總線沒(méi)有同步時(shí)鐘傳送，依靠并行電纜和限制電纜長(zhǎng)度（每器件距離）不超過(guò)5m來(lái)保證延遲小于30μs；
·GPIB的數(shù)據(jù)線與控制線是分開(kāi)的，VXI和PXI兩種總線分別在VME和PCI計(jì)算機(jī)總線上擴(kuò)展，都要增加時(shí)鐘線。IEEE1588無(wú)需額外的時(shí)鐘線，仍然使用原來(lái)以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)線傳送時(shí)鐘信號(hào)，使組網(wǎng)連接簡(jiǎn)化和降低成本；
·時(shí)鐘振蕩器隨時(shí)間產(chǎn)生漂移，需要標(biāo)準(zhǔn)授時(shí)系統(tǒng)作校準(zhǔn)，校準(zhǔn)過(guò)程要縮短和安全可靠。目前常用的有GPS（全球定位系統(tǒng)）和IRIG?B（國(guó)際通用時(shí)間格式碼），IRIG?B每秒發(fā)送一個(gè)幀脈沖和10MHz基準(zhǔn)時(shí)鐘，實(shí)現(xiàn)主控機(jī)/客戶機(jī)的時(shí)鐘同步。IEEE1588采用時(shí)間分布機(jī)制和時(shí)間調(diào)度概念，客戶機(jī)可使用普通振蕩器，通過(guò)軟件調(diào)度與主控機(jī)的主時(shí)鐘保持同步，過(guò)程簡(jiǎn)單可靠，節(jié)約大量時(shí)鐘電纜；
·IEEE1588推出的時(shí)間尚短，還有待完善和修正。例如，對(duì)集線器和交換機(jī)的透明網(wǎng)絡(luò)可提供很好的定時(shí)同步，但還未克服裝有路由器的帶有不決定性的網(wǎng)絡(luò)定時(shí)。目前正在設(shè)計(jì)和試產(chǎn)可測(cè)量引入延時(shí)和自動(dòng)補(bǔ)償延時(shí)的網(wǎng)絡(luò)交換芯片。還有，IEEE1588完整芯片還未推出，只有FPGA基的代用芯片，Intel公司已聲稱盡快生產(chǎn)可支持奔騰處理器的IEEE1588完整芯片。
在工業(yè)自動(dòng)化方面更早采用IEEE1588，發(fā)表的文章也比較多，特別是在自動(dòng)控制和數(shù)據(jù)采集方面有所收獲。專門(mén)供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)間服務(wù)器的Symmetricom公司介紹一種渦輪機(jī)控制系統(tǒng)，前端的各種傳感器連接到數(shù)據(jù)采集板，板上安裝的精確時(shí)鐘通過(guò)IEEE1588協(xié)議的以太網(wǎng)與系統(tǒng)主時(shí)鐘同步，使傳感器的同步時(shí)間發(fā)生在1μs內(nèi)，每秒鐘內(nèi)要執(zhí)行200次測(cè)量，測(cè)量間隔5ms，傳感器的輪換時(shí)間是1μs。控制系統(tǒng)內(nèi)的多種測(cè)量?jī)x器在時(shí)間對(duì)準(zhǔn)后，按本地時(shí)鐘捕捉數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)，清除了觸發(fā)產(chǎn)生的延遲。這種利用IEEE1588協(xié)議的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，節(jié)省大量分別連接每個(gè)傳感器的線纜，達(dá)到精確定時(shí)同步，便于遠(yuǎn)控測(cè)量，成本降低，已引起業(yè)界的重視。當(dāng)前工業(yè)自動(dòng)化使用IRIG-B格式時(shí)間碼，具有每天時(shí)間準(zhǔn)確度小于1μs。應(yīng)該看到，IEEE1588具有潛力，再將控制系統(tǒng)的每天時(shí)間準(zhǔn)確度推進(jìn)到100ns。原因在于IRIG-B時(shí)間碼要每秒發(fā)送1個(gè)時(shí)鐘脈沖至每個(gè)測(cè)量設(shè)備，并且隨該脈沖發(fā)送每天的時(shí)戳，而IEEE1588協(xié)議可直接將每天時(shí)間信息從主控時(shí)鐘發(fā)送到客戶時(shí)鐘，更具有優(yōu)勢(shì)。從發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，采用IEEE1588協(xié)議的以太網(wǎng)將在工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中占有市場(chǎng)。
同樣，采用IEEE1588協(xié)議 的以太網(wǎng)，解決了通用以太網(wǎng)延遲時(shí)間長(zhǎng)和同步能力差的瓶頸，顯然在測(cè)量?jī)x器系統(tǒng)的應(yīng)用中將發(fā)揮更大作用。事實(shí)上，以太網(wǎng)的儀器擴(kuò)展接口LXI就是以采用IEEE1588協(xié)議的以太網(wǎng)作為骨干的儀器應(yīng)用，再配備測(cè)量?jī)x器系統(tǒng)所需的其它條件，組成吸收了GPIB到VXI和PXI的特點(diǎn)而構(gòu)建的新一代測(cè)量?jī)x器接口。

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