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1、实用标准文档 文案大全 IEEE1588 的一些基本概念 1PTP 系统（ from 6.3） . 2 2PTP 报文类别（ from 6.4） . 2 3PTP 设备类型（ from 6.5） . 3 4同步概况（ from 6.6） . 4 5PTP 的 epoch（from 7.1）. 6 6通信路径非对称性（from 7.4） . 7 7延迟问答机制Delay request-response mechanism（from 11.3 ） 8 8Peer 延时机制Peer delay mechanism（from11.4 ） 9 9PTP 报文格式 (from 13) . 10 1015
2、88 组播地址 13 实用标准文档 文案大全 IEEE1588 标准的全称是“ 网络测量和控制系统的精密时钟同步协议标准（IEEE 1588 Precision Clock Synchronization Protocol ） ” ， 简称 PTP （Precision Timing Protocol ） ， 它的主要原理是通过一个同步信号周期性的对网络中所有节点的时钟进行校正同步，可 以使基于以太网的分布式系统达到精确同步，IEEE 1588PTP 时钟同步技术也可以应用 于任何组播网络中。 参考标准及网上其他文章，一些总结或翻译的基本概念： 1 PTP 系统（ from 6.3） 一个 P
3、TP 系统是一个分布式的网络系统，它是由PTP 设备和一部分非PTP 设备组成。 PTP 设备包括普通时钟（ordinary clocks），边界时钟（boundary clocks），端对端时 钟（ end-to-end transparent clocks），点对点时钟（peer-to-peer transparent clocks）和管理 节点。非 PTP 设备包括网桥，路桥及其他基础结构设备，也可能包括计算机，打印机和其 他应用设备。 2PTP 报文类别（ from 6.4） PTP 定义了事件和通用PTP 两种报文，事件报文（event message ）需要打上精确的时 间戳（ t
4、imestamp） ,通用报文（ general message）不需要精确的时间戳。 事件报文包括： Sync Delay_Req Pdelay_Req Pdelay_Resp 通用报文包括： Announce Follow_Up Delay_Resp Pdelay_Resp_Follow_Up Management Signaling 实用标准文档 文案大全 Sync, Delay_Req, Follow_Up 和 Delay_Resp 通过应答机制 （delay request-response mec hanism）用于产生和通信用于同步普通时钟和边界时钟的时间信息。 Pdelay_R
5、eq, Pdelay_Resp和 Pdelay_Resp_Follow_Up 通过 peer 延时机制 （peer delay m echanism）用于测量两个时钟port 之间的链接延时。链接延时被用来更正在Sync 和 Follow _Up 报文中的时间信息。 Annouce 用于建立同步层次关系。 Management 用于查询和更新时钟所维护的PTP 数据集。 Signaling 用于其他的目的，例如在主从之间协调单播报文的发送频率。 3PTP 设备类型（ from 6.5） 包括： a) Ordinary clock 普通时钟 一个普通时钟通过基于一个物理端口上的两个逻辑接口在网络
6、上通信。事件接口用于发 送和接收事件报文，通用接口用于发送和接受通用报文。在一个PTP 的域内，普通时钟只 能处于唯一的一种状态，可以是主钟，也可以是从钟。 一个普通时钟维护两种类型的数据集：时钟数据集和端口数据集。 协议引擎负责：发送和接受PTP 报文，维护数据集，执行与端口关联的状态机，根据 接收到的 PTP 时间报文和产生的时间戳计算主机时间（如果端口处于从状态）。 b) Boundary clock 边界时钟 边界时钟通常会有多个物理端口，每个物理端口有两个逻辑接口：时间和通用。 边界时 钟的每个端口与普通时钟基本一致，除了： 边界时钟所有的端口的时钟数据集是公用的，公 用一个本地时间
7、。 每个协议引擎会有额外的功能来解析所有端口的状态，从而决定哪个端口 用来提供时间信号来同步本地时钟。 c) End-to-end transparent clock 端对端透明时钟 端对端透明时钟象一个普通的桥、路由器或中继器那样转发所有的报文。但对于PTP 事件报文， resident time bridge 会测量 PTP 事件报文的停留时间（esidence times：报文穿越 透明时钟所需要的时间）。这个时间会写入到这个PTP 事件报文或者其后续follow up 报文 （Follow_Up 或者 Pdelay_Resp_Follow_Up) 的特定字段中（correctionFi
8、eld ） 。这个更正值是 基于事件报文进入和离开透明时钟时的时间戳的差值。 d) Peer-to-peer transparent clock 点对点透明时钟 点对点透明时钟与端对端透明时钟主要区别在于它更正和处理PTP 时间报文的方式， 除此以外，两者是一样的。 实用标准文档 文案大全 点对点透明时钟对于每一个端口有一个额外的模块，这个模块用来计算每个端口和与它 分享这条链接的另一端（也要支持点对点透明时钟）的链路延时。 这个链路的延时计算是基 于与其链路端交换Pdelay_Req， Pdelay_Resp和可选的 Pdelay_Resp_Follow_Up 报文过程的。 端对端透明时钟是
9、更正所有的PTP Event 时间报文，而点对点只更正Sync 和 Follow_Up 报 文，因为延时已经确定了。这些报文中的correctionField 字段会被 Sync 报文的Residence 时间和链路延时时间更新。由于链路之间的延时已经包含在correctionField 中，所以点对点 透明时钟中的Master 时钟不用对每个slave 时钟的 Delay_Req 作出回应。 e) Management node 有一条或者多条物理链接到网络上； 作为一个通向PTP 管理报文的人机或编程接口； 可以与任何时钟类型组合。 4同步概况（ from 6.6） 建立主从层次关系： 在
10、一个域中， 普通时钟和边界时钟的每个端口都有一个独立的协议状态机，每个端口检 查其接受到的所有的Annouce 报文，利用最佳主时钟算法（Best Master Clock ，BMC) ，决 定时钟端口的状态：Master，Slave 还是 Passive。 最佳主时钟算法通过比较描述两个时钟的数据来决定哪个数据描述了更好的时钟。这个 算法有两个分离的算法组成：数据集比较算法和状态决定算法。 数据集比较算法是基于相关属性的逐队比较的，这些属性包括有：priority1, clockClass, clockAccurary, offsetScaledLogVariance, priority2,
11、 clockIdentity. 状态决定算法依据数据集比较算法的结果决定该端口的下一个状态。 普通时钟和边界时钟的同步： 实用标准文档 文案大全 基本的同步报文交换过程： 报文交换过程： 1. Master 发送 Sync 报文，记下该报文的本地发送时间t1。 2. Slave 接收到 Sync 报文，并记下其接收到该报文的本地时间t2。 3. Master 有两种方式告诉Slave 该 Sync 报文的发送时间t1。 1) 将 t1 时间嵌入到Sync 报文中，这需要某种硬件处理以获得高精度。 2）在后续的Follow_Up 报文中发送 4. Slave 发送 Delay_Req 报文往 M
12、aster，并记下发送时间t3。 5. Master 接收到 Delay_Req，并记下该报文到达时间t4。 6. Master 发送 Delay_Resp 报文告知Slave t4。 利用这四个时间可以算出从钟与主钟之间的offset，以及两个钟之间的平均延时，（如上图 即为 t-ms and t-sm 的平均值） 计算的前提是假设主钟到从钟和从钟到主钟的时延是相同的。 Offsett2-t1 Meanpathdelay=(t2 - t1) + (t4 - t3)/2 在支持 peer-to-peer 路径更正中测量连接延时： 实用标准文档 文案大全 这里没有主从之分 Port-1: 发送一
13、个 Pdelay_Req 报文，并记下该时间t1。 Port-2: 接收到 Pdelay_Req 报文，记下接收时间t2，然后返回一个Pdelay_Resp报文，记下该报文 的发送时间t3。 （收到报文到发送报文的时间间隔要尽可能的短以减小由于两个端口之间的 频率偏移引起的误差。） 然后 Port-2 可以： 1. 在 Pdelay_Resp中返回 t2 和 t3 的差值。 2. 在 Pdelay_Resp_Follow_Up 报文中返回t2 和 t3 的差值。 3. 在 Pdelay_Resp和 Pdelay_Resp_Follow_Up 报文中分别返回t2 和 t3。 Port-1: 接收
14、到 Pdelay_Resp后，记下时间t4。利用这四个时间可以计算平均链路延时。 Meanpathdelay=(t2 - t1) + (t4 - t3)/2 如果链路传输不对称会引起链路传输延时误差。 5 PTP 的 epoch（from 7.1） 实用标准文档 文案大全 epoch 时间起源 PTP epoch is 1 January 1970 00:00:00 TAI, 也就是31 December 1969 23:59:51.999918 UTC. 6 通信路径非对称性（from 7.4） ，delayAsymmetry = (tms + tsm)/2 tms = + delayAsy
15、mmetry, tsm = delayAsymmetry. delayAsymmetry 的测量不在这个标准范围内。 实用标准文档 文案大全 普通时钟和边界时钟的offset 计算（ from 11.2） 对于单步的时钟，即只有sync 没有 follow up 报文， slave 做如下计算 = correctionField of Sync message. 对于两步的时钟，即sync 和 follow up 报文都有， slave 做如下计算 = correctionField of Sync message correctionField of Follow_Up message. 这
16、里， offsetFromMaster 是 slave与 master 的时间偏移，syncEventIngressTimestamp 即 slave 收到的时间t2， originTimestamp是master发 给slave sync报 文 自 带 的 时 间 信 息 源t1 ， preciseOriginTimestamp master发 给slave follow up报 文 自 带 的 时 间 信 息 源t1 meanPathDelay 即平均路径延时，可以通过the Delay request-response mechanism和 the peer delay mechanis
17、m 两种机制来计算。 7 延 迟 问 答 机 制Delay request-response mechanism（from 11.3） 实用标准文档 文案大全 1)如果只收到sync 报文 , = (t2 - t3) + (receiveTimestamp of Delay_Resp message originTimestamp of Sync message) correctionField of Sync message correctionField of Delay_Resp message/2. 2) 如果收到 sync 报文及 Follow up 报文， = (t2-t3) +
18、(receiveTimestamp of Delay_Resp message preciseOriginTimestamp of Follow_Up message) correctionField of Sync message correctionField of Follow_Up message correctionField of Delay_Resp message/2. 8 Peer 延 时 机 制Peer delay mechanism （from11.4） 实用标准文档 文案大全 3) 如果只有 Pdelay_Resp 报文 = (t4 - t1) - correction
19、Field of Pdelay_Resp/2 4)如果有Pdelay_Resp和 Pdelay_Resp_Follow_Up = (t4 - t1) - (responseOriginTimestamp - requestReceiptTimestamp) - correctionField of Pdelay_Resp - corre ctionField of Pdelay_Resp_Follow_Up/2 9 PTP 报文格式 (from 13) 图一通用报文头 1, transprotSpecific( 半个字节 ) 实用标准文档 文案大全 2, messageTYPE 3, versionPTP (UInteger4) PTP 版本号 4, messageLength 报文长度 5, domainnuamer 域 6,flag 实用标准文档 文案大全 7, 7 correctionField 8 sourcePortIdentity 9 sequenceId 10 controlField 实用标准文档 文案大全 11logMessageInterval 101588 组播地址