Синхронизация в распределенных системах на базе фильтра Калмана
Читать статью полностью
Синхронизация в распределенных системах на базе фильтра Калмана(686,49 KB)Аннотация
Исследование посвящено применению фильтра Калмана для повышения точности синхронизации времени в распределённых облачных системах. В работе предложен адаптивный алгоритм, сочетающий классический протокол NTP с методом оптимальной оценки состояния, что позволяет эффективно подавлять сетевой джиттер и компенсировать дрейф часов. Исследование демонстрирует, что фильтр Калмана может стать экономичной альтернативой специализированным протоколам синхронизации (например, PTP) в средах с нестабильными сетевыми условиями.
Ключевые слова:
синхронизация времени – time syn- chronization; фильтр Калмана – Kalman filter; NTP (Net- work Time Protocol); распределенные системы – dis- tributed systems; алгоритмы оценки состояния – state estimation algorithms; адаптивная фильтрация – adaptive filtering
Список литературы
1. Ёcy, М. Т. Принципы организации распределенных баз данных / М.Т. Ёcy, П.Е. Вальдуриес ; пер. с англ. А.А. Слинкина. – Москва : ДМК Пресс, 2021. – 672 с.
2. Clock synchronization in industrial Internet of Things and potential works in precision time protocol: Review, challenges and future directions / K. Balakrishnan, R. Dhanalakshmi, B.B. Sinha, R. Gopalakrishnan // International Journal of Cognitive Computing in Engineering. – 2023. – Vol. 4. – P. 205–219.
3. A queuing theory model for cloud computing / J. Vilaplana, F. Solsona, I. Teixidó [et al.] // The Journal of Supercomputing. – 2014. – Vol. 69 (1). – P. 492–507.
4. Татарникова, Т. М. Проектирование отказоустойчивых систем с микросервисной архитектурой / Т.М. Татарникова, Е.Д. Архипцев // Международная конференция по мягким вычислениям и измерениям. – 2024. – Т. 1. – С. 451–455.
5. Фунг, В. К. Задержки и надежность обслуживания запросов в виртуальном компьютерном кластере / В.К. Фунг, В.А. Богатырев // Вестник Томского государственного университета. Управление, вычислительная техника и информатика. – 2024. – № 68. – С. 48–58.
6. Elbushra, M. M. Causal consistent databases / M.M. Elbushra, J. Lindström // Open Journal of Databases. – 2015. – Vol. 2, No.1. – P. 17–35.
7. Татарникова, Т. М. Определение размера кластера и числа реплик высоконагруженных информационных систем / Т.М. Татарникова, Е.Д. Архипцев, Н.С. Кармановский // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. – 2023. – Т. 66, № 8. – С. 646–651.
8. Logical physical clocks / S.S. Kulkarni, M. Demirbas, D. Madappa [et al.] // Principles of Distributed Systems: 18th International Conference. – 2014. – P. 17–32.
9. Zhou, K. Time Synchronization in Industrial Internet of Things: A Survey / K. Zhou, X. Wang, S. Cui // IEEE 7th Information Technology, Networking, Electronic and Automation Control Conference (ITNEC). – 2024. – Т. 7. – P. 506–510.
10. Воронин, В. В. Уязвимость NTP-протокола: анализ происшествий и стратегия безопасности / В.В. Воронин, А.В. Землянухина, А.А. Репецкий // Вестник ТОГУ. – 2025. – № 1 (76). – C. 49–58.
11. Exel, R. Mitigation of asymmetric link delays in IEEE 1588 clock synchronization systems / R. Exel // IEEE Communications Letters. – 2014. – Т. 18, No. 3. – P. 507–510.
12. Батенков, К. А. Подстройка параметров времени для сетевых устройств с помощью протокола синхронизации Р Т Р (Precision Time Protocol) / К.А. Батенков, Е.А. Цицин // Инфокоммуникационные технологии: актуальные вопросы цифровой экономики : сборник научных трудов I Международной научно-практической конференции (Екатеринбург, 2021). – 2021. – С. 90–95.
13. Mallela, C. Timing models for PTP in Ethernet networks / C. Mallela, K. Tholu, M. Bordogna // 2017 IEEE International Symposium on Precision Clock Synchronization for Measurement, Control, and Communication (ISPCS). – 2017. – P. 1–6.
14. PTPsec: Securing the Precision Time Protocol Against Time Delay Attacks Using Cyclic Path Asymmetry Analysis / A. Finkenzeller, O. Butowski, E. Regnath [et al.] // IEEE INFOCOM 2024-IEEE Conference on Computer Communications. – 2024. – P. 461–470.
15. Поляков, В. Б. Средства обеспечения временной синхронизации данных и процессов в системах интернет вещей на уровне устройств и их классификация / В.Б. Поляков, Н.В. Аксёнов, М.В. Сергеев // Альманах современной метрологии. – 2019. – № 4 (20). – C. 40–53.
16. Bogatyrev, V. A. The model of reliability of dublated real-time computers for cyber-physical systems / V.A. Bogatyrev, A.N. Derkach, S.M. Aleksankov // Studies in Systems, Decision and Control. – 2020. – Vol. 260. – P. 11–21.