时间统一系统是通过提供标准时间和频率信号,以实现整个系统时间和频率的统一,由各种电子设备组成的一套完整的系统。随着导航、通信、电力等科学技术的发展,越来越多的工程和科学领域需要时间统一系统,时间统一系统在国防、国民经济、基础研究等领域得到了越来越广泛的应用。传统的时间统一系统通过同轴电缆连接传输B码信号进行时统设备间的时间和频率的统一,其同步精度可达到微秒量级。随着以太网网络通信技术的进步,其时间同步技术也有了空前的发展,特别是针对以太网的IEEE1588标准的推出,使得基于以太网的时间同步精度进入到纳秒量级,达到甚至超过了传统的基于B码技术的时间统一系统的同步精度。网络化时统作为传统时统技术的革新,其优势日益凸显。本文所研究的网络化时统便是用IEEE1588标准所构建的时间统一系统。本文对基于以太网的网络化时统进行了以下四个方面的研究及实现:1.论述了基于以太网的网络化时统的拓扑结构,并构建了以PTP时钟模块作为时钟定时校频部分与可移相分频钟作为守时部分的时钟模型,进而对构成网络化时统的主从时钟做了功能分析。2.研究实现了PTP时钟模块的软硬件设计。搭建了以DP83640物理层收发芯片为硬件辅助的IEEE 1588时钟模块硬件平台PTP DEMO。并在硬件平台基础上软件设计实现了基于UDP/IPv4网络协议栈与IEEE1588-2002同步协议的PTP信息报文的传输。3.建立了以UTC(NTSC)为标准时间的PTP时间尺度,对几个关键的转换流程做了详细的说明,搭建了主时钟与GPS接收机模块的平台并在主从时钟分别实现了PTP到UTC(NTSC)的转换。4.研究实现了网络化时统的时间同步与系统构建。首先介绍了主时钟的软件算法结构,引入了实时操作系统RTX,并详细的说明了主时钟算法里的任务流程。接下来论述了从时钟的软件算法结构,对并对其同步算法进行了研究实现。随后对组播网络的构建做了研究,包括分析组播的优点,网络化时统组播的构建以及冲突与从时钟数目的研究。最后,搭建了网络化时统主从时钟的测试平台,给出了同步精度的分析与研究。首先对同步以太网模式做了介绍,并实际测量了主从时钟时间同步精度可达到亚纳秒量级。接下来给从时钟使用了不同频率源作为PTP时钟的频率源并分析了其对同步精度的影响,其中使用铷原子频标均方值可达到低于10个纳秒的精度。然后使用铷原子频标通过选择不同的门限值分析验证了门限对于点对点主从时钟同步精度的影响。最后,通过使用集线器与交换机连接主从时钟,分析了其对同步精度的影响,可达到亚微秒的同步精度。