IEEE1588標準

以太網(wǎng)在1985年成為IEEE802.3標準后，在1995年將數(shù)據(jù)傳輸速度從10Mb/s提高到100Mb/s的過程中，計算機和網(wǎng)絡(luò)業(yè)界也在致力于解決以太網(wǎng)的定時同步能力不足的問題，開發(fā)出一種軟件方式的網(wǎng)絡(luò)時間協(xié)議（NTP），提高各網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的定時同步能力。1992年NTP版本的同步準確度可以達到200μs，但是仍然不能滿足測量儀器和工業(yè)控制所需的準確度。為了解決測量和控制應(yīng)用的分布網(wǎng)絡(luò)定時同步的需要，具有共同利益的信息技術(shù)、自動控制、人工智能、測試測量的工程技術(shù)人員在2000年底倡議成立網(wǎng)絡(luò)精密時鐘同步委員會，2001年中獲得IEEE儀器和測量委員會美國標準技術(shù)研究所（NIST）的支持，該委員會起草的規(guī)范在2002年底獲得IEEE標準委員會通過作為IEEE1588標準。

在這里簡要說明IEEE1588的特點：
·早期的網(wǎng)絡(luò)時間協(xié)議（NTP）只有軟件，而IEEE1588既使用軟件，亦同時使用硬件和軟件配合，獲得更精確的定時同步；
·GPIB總線沒有同步時鐘傳送，依靠并行電纜和限制電纜長度（每器件距離）不超過5m來保證延遲小于30μs；
·GPIB的數(shù)據(jù)線與控制線是分開的，VXI和PXI兩種總線分別在VME和PCI計算機總線上擴展，都要增加時鐘線。IEEE1588無需額外的時鐘線，仍然使用原來以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)線傳送時鐘信號，使組網(wǎng)連接簡化和降低成本；
·時鐘振蕩器隨時間產(chǎn)生漂移，需要標準授時系統(tǒng)作校準，校準過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（國際通用時間格式碼），IRIG?B每秒發(fā)送一個幀脈沖和10MHz基準時鐘，實現(xiàn)主控機/客戶機的時鐘同步。IEEE1588采用時間分布機制和時間調(diào)度概念，客戶機可使用普通振蕩器，通過軟件調(diào)度與主控機的主時鐘保持同步，過程簡單可靠，節(jié)約大量時鐘電纜；
·IEEE1588推出的時間尚短，還有待完善和修正。例如，對集線器和交換機的透明網(wǎng)絡(luò)可提供很好的定時同步，但還未克服裝有路由器的帶有不決定性的網(wǎng)絡(luò)定時。目前正在設(shè)計和試產(chǎn)可測量引入延時和自動補償延時的網(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)自動化方面更早采用IEEE1588，發(fā)表的文章也比較多，特別是在自動控制和數(shù)據(jù)采集方面有所收獲。專門供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)時間服務(wù)器的Symmetricom公司介紹一種渦輪機控制系統(tǒng)，前端的各種傳感器連接到數(shù)據(jù)采集板，板上安裝的精確時鐘通過IEEE1588協(xié)議的以太網(wǎng)與系統(tǒng)主時鐘同步，使傳感器的同步時間發(fā)生在1μs內(nèi)，每秒鐘內(nèi)要執(zhí)行200次測量，測量間隔5ms，傳感器的輪換時間是1μs?？刂葡到y(tǒng)內(nèi)的多種測量儀器在時間對準后，按本地時鐘捕捉數(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傳感器的線纜，達到精確定時同步，便于遠控測量，成本降低，已引起業(yè)界的重視。當前工業(yè)自動化使用IRIG-B格式時間碼，具有每天時間準確度小于1μs。應(yīng)該看到，IEEE1588具有潛力，再將控制系統(tǒng)的每天時間準確度推進到100ns。原因在于IRIG-B時間碼要每秒發(fā)送1個時鐘脈沖至每個測量設(shè)備，并且隨該脈沖發(fā)送每天的時戳，而IEEE1588協(xié)議可直接將每天時間信息從主控時鐘發(fā)送到客戶時鐘，更具有優(yōu)勢。從發(fā)展趨勢來看，采用IEEE1588協(xié)議的以太網(wǎng)將在工業(yè)自動化系統(tǒng)中占有市場。
同樣，采用IEEE1588協(xié)議 的以太網(wǎng)，解決了通用以太網(wǎng)延遲時間長和同步能力差的瓶頸，顯然在測量儀器系統(tǒng)的應(yīng)用中將發(fā)揮更大作用。事實上，以太網(wǎng)的儀器擴展接口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，再配備測量儀器系統(tǒng)所需的其它條件，組成吸收了GPIB到VXI和PXI的特點而構(gòu)建的新一代測量儀器接口。

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