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随着通信技术的迅速发展,一方面大众对网络功能的需求越来越多样化,另一方面人们不断追求大带宽和高速率,这就意味着通信网络必须达到更高的同步精度。传统的NTP(网络时间协议,Network Time Protocol)同步系统虽然实现简单,但只能达到ms级的同步精度;GPS系统虽然比较精确,但安装成本昂贵,这时取代传统时钟同步技术的IEEE1588协议出现了。本文首先介绍了分组传送网的发展历程和同步需求,以及5G同步网络架构演进,之后重点介绍了 PTN(分组传送网,Packet Transport Network)技术中的IEEE1588协议,通过对同步性能影响因素的分析和数学建模,提出基于卡尔曼滤波器的PID(比例Proportion、积分 Integral、导数 Derivative)控制系统,达到了ns 级的同步精度,能够同时满足3G、4G、5G的基本同步需求。本文的主要创新点在于以下三个方面:(1)归纳出影响IEEE1588系统同步性能的三个因素:报文处理延时、传输线路延时、时钟的稳定性,提出相应的解决办法,并从时钟稳定性入手,对主从时钟进行建模。(2)对于观测过程中引入的误差,和由于从时钟晶振的不稳定性带来的频率抖动,采用高斯白噪声进行模拟,并用卡尔曼滤波器进行消减。(3)针对主从时钟晶振不稳定性带来的频率漂移,采用PID控制器进行优化,消除了始终偏差的线性增长。仿真实验中采用0.5s的同步周期,经过基于卡尔曼滤波器的PID控制调整后,主从时钟的偏差曲线大概在4s内迅速收敛到1μs的极小值,进一步缩小同步周期至0.01s,同步精度可达到3ns,优于IEEE1588协议规定的10μs的同步误差,能够满足5G网络中基本业务±1.5μs的时间同步要求,以及一些特定场景下的ns级需求。