IEEE Std 1588基本技术

1、2012.05,ieee std 1588基本技术,主讲：胡啸,电力系统中常用的对时方式,irig-b码 光irig-b码 电irig-b码（ac、dc） 脉冲对时（pps、ppm） 串行口报文对时 ntp、sntp对时 ieee std 1588网络对时（ptp对时,ptp对时与其它对时方案的对比,ieee std 1588协议,网络测量和控制系统的精密时钟同步协议标准 (standard for precision clock synchronization protocol for networked measurement and control system) ieee std 15

2、88协议又通常被简称为ptp协议，即precision time protocol,ptp的产生背景,ntp协议解决了以太网定时同步能力的不足，但只能达到毫秒级精度 测量仪器和工业控制需要更高的时间精度（现在mu、pmu等装置都要求微秒级的对时精度,ptp协议的特点,高精度（可达亚微秒级） 本地化、网络化 网络资源和计算资源占用少 适用于以太网，及其它介质 开放性和互操作性,ptp协议的版本,ieee std 1588(v1)2002.11发布 ieee std 1588-2008(v2)2008.7.24发布 iec61588-v1 2004.09发布 iec61588-v2 2009.02

3、发布 v1版本的协议只支持e2e的对时机制 v2版本的协议在v1版本的基础上增加了p2p的对时机制 v1与v2版本的协议的报文格式不兼容,ptp中的基本概念,时元(timescale)：以tia为基准，而非utc 域(domain)：应用了 ptp协议的网络 端口(port)：设备上运行了ptp协议的端口 时钟节点(node)：ptp域中的节点称为时钟节点 根时钟(grandmaster)：为整个时钟域提供时间基准的主时钟,ptp网络中的节点类型,oc: ordinary clock bc: boundary clock tc: transparent clock p2p-tc e2e-tc

4、mn: management node,ptp典型的网络拓扑,交换机在ptp应用中的作用,在ptp应用中需要使用支持ptp协议的专用交换机 ptp的交换机可以完成ptp协议中的tc的功能，一般都可以同时支持e2e-tc和p2p-tc的功能 部分ptp交换机还支持了ptp协议中的bc的功能。bc可以提供e2e与p2p之间的转换,ptp对时实现的技术背景,硬件给报文打时标 这个打时标的功能，可以由phy或mac提供 报文传递延时的准确计算 线路延时的计算：ieee-1588中定义了e2e（endtoend）或p2p（pointtopoint）同步机制 报文转发延时的计算：ieee-1588中定义的

5、tc要提供该功能 乒乓对时原理 基本的乒乓对时原理与ntp对时原理是一致的,ptp通信方式,通信协议层 ieee802.3(二层协议报文) udp/ipv4(三层协议报文) udp/ipv6(三层协议报文,ptp通信方式,单播与多播 多播 使用01-1b-19-00-00-00 或01-80-c2-00-00-0e 作为目的mac地址 使用224.0.1.129，224.0.0.107为目的ip（udp时） 使用319,320 为目的通信端口（udp时） 单播 包括：协商、报文订阅、点对点对时通信、续订报文、节点退出、退订报文、注销等过程 目前大多主钟还只支持多播模式,ptp同步机制,一步法：

6、使用一条报文提供同步时间信息 两步法：事件报文触发的时间信息，由跟随其后的另一条followup报文提供 一步法要硬件支持，两步法偏向软件支持 目前大部分交换机只支持two step模式，转发时把一步法的报文拆分成两步法的报文,误差和延时的计算(e2e,e2e的模式使用的报文类型 sync报文：主站发送 followup报文：主站发送 delayreq报文：从站发送 delayresp报文：主站发送,误差和延时的计算(e2e,线路延时delay：(t2 t1) + (t4 t3) / 2 时钟误差offset：(t2 t1) - delay,误差和延时的计算(p2p,p2p的模式使用的报文类型

7、 sync报文：主站发送 followup报文：主站发送 pdelayreq报文：主、从站均可发送 pdelayresp报文：主、从站均可发送 pdelayrespfollowup报文：主、从站均可发送,误差和延时的计算(p2p,线路延时delay：(t6 t5) + (t4 t3) / 2 时钟误差offset：(t2 t1) - delay,ptp对的非对称路径的处理,由来 报文转发延时的不确定性 协议中的相关规范 协议中报文格式中定义了一个correctionfield，专门用于记录报文在转发设备（tc）内驻留的总时长 转发设备（tc）的处理 在转发报文时，把在本设备内的驻留时间累加到报

8、文的correctionfield,误差和延时的计算(e2e,线路延时delay：(t4 t1) + (t8 t5) (t3 t2) (t7 t6) / 2 时钟误差offset：(t4 t1) (t3 t2) - delay,误差和延时的计算(p2p,线路延时delay:(t8 - t7) - (t4 - t3) + (t12 - t11) - (t10 - t9) / 2 时钟误差offset:(t4 - t1) - (t3 t2) - delay,e2e和p2p的区别,在e2e的机制中，被对时设备会计算出与主时钟节点的总的线路延时 在p2p的机制中，线路中每一个节点都只能计算出其与上一级

9、节点间的线路延时 从确保路径对称性的角度看，p2p 机制可提供更高的精度 当网络的拓扑发生变化时，p2p可以快速恢复时间链路，e2e需要重新建立时间链路,e2e和p2p的区别,在p2p的机制中，时间误差和线路延时的计算是再个完全独立的过程。在e2e中，这两个过程是按顺序进行的 e2e和p2p机制最主要的区别体现在tc设备的处理上 e2e-tc：转发所有的报文 p2p-tc：不转发p2p机制相关的报文：pdelayreq、pdelayresp和pdelayrespfollowup,e2e和p2p的区别,e2e机制时，网络可简化为1：n的拓扑网，主钟可见所有对时设备，应答所有设备的同步请求 p2p机制时，延时请求只在相邻节点间完成 e2e机制时，主时钟的负载会非常重。当节点过多时，可能导致对时性能下降或失效 p2p机制时，tc设备（交换机）需要周期计算每个端口与相邻端口的线路延迟，对tc设备要求较高,ptp中的bmc功能,bmc：best master clock，即最优主钟算法,bmc算法主要用于解决网络中多台主钟设备共享的问题 bmc算法