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随着网络技术的飞速发展,以太网成为应用范围最广的局域网通信协议标准。但其非同步的工作方式,使得数据传输时间难以精确。为了增加以太网数据传输的实时性与可靠性,TSN时间敏感网络应运而生。TSN采用确定性调度机制对事件进行响应,这与高精度时钟同步系统的支持密不可分。IEEE 802.1AS协议是TSN协议簇中的高精度时钟同步协议标准,它提供了时间敏感网络中的精准定时与同步技术,以确保网络中的所有节点都能按照相同的时间基准工作。IEEE 802.1AS_Rev协议作为修订版本在确保IEEE 802.1AS协议高精度时钟同步的基础上,致力于改善对网络故障的响应。作为新的协议标准,IEEE 802.1AS及其修订版还在不断发展与改进之中。本文着眼于时间敏感网络中的同步技术,从时间同步的精确性和可靠性两个角度分析IEEE 802.1AS与IEEE 802.1AS_Rev协议,重点研究时钟同步的精度及同步冗余机制的具体实现方式与冗余效果,同时提出优化方案。本文的主要研究内容包括:(1)研究IEEE 802.1AS通用精准时间协议及其修订版IEEE 802.1AS_Rev协议的工作原理,对协议中的时间感知网络及时间感知系统结构进行阐述,详细介绍时间感知系统的同步模型及具体的同步机制,分析IEEE 802.1AS_Rev协议中的“多域”机制及其支持的冗余级别。(2)研究时间同步技术的精确性。对时钟同步系统进行建模,研究同步过程中影响同步精度的因素及同步精度与节点跳数的关系。设计同步系统的仿真模型,通过NS3仿真软件对同步过程仿真分析。针对理论分析与仿真研究的结果,本文通过基于卡尔曼滤波的时钟同步校正算法,对节点的同步精度与同步稳定性进行优化。(3)研究时间同步技术的可靠性。通过对IEEE 802.1AS_Rev协议中“多域”机制的研究分析,设计单环网络路径冗余与主时钟冗余的实现方案,通过冗余机制确保同步网络在路径失效或主时钟失效后能够快速地从故障中恢复,提高系统的可靠性。同时,设计同步冗余机制的仿真模型,通过NS3仿真软件对同步系统的故障恢复能力进行仿真验证与结果分析。(4)提出基于“多域”的组环冗余网络。通过仿真研究与理论分析发现,单环网络的冗余机制可以保障网络在路径失效与主时钟失效后对故障的响应,但是由于单环网络的局限性,该冗余方法也存在不足,因此本文在基本冗余机制的基础上,提出基于“多域”的组环冗余网络,通过组环的形式减小网络中节点的跳数并增加网络的抗毁能力,从而对同步冗余机制进行优化。