1588v2Overview分析

1、Typical Mobile NetworkAccuracy of Frequency/Phase for mobile networkStandardFrequencyAccuracyPhaseAccuracyGSM50ppbNoneWCDMA50ppbNoneCDMA200050ppb 10usTD-SCDMA50ppb 10usLTE-FDD50ppbNoneLTE-TDD50ppb 1usDifference for phase and frequency synchronizationTypical Implementation for GPSTypical Implementati

2、on for 1588v2 Part1(BC Mode)Typical Implementation for 1588v2 Part2(TC Mode)Typical protocol for time synchronization GPS/GLONASSNTPBDSCSAC1588v2Accuracy20ns10ms100ns10ns100nsSatelliteYNYNNCostHighLowHighHighLowSupport EthernetNYNNYControllabilityLowHighLowHighHighSecurityLowLowHighHighMiddleReliabi

3、lityLowHighLowHighHighBenefit for 1588v2Easy for implementation: can be used on different network that support multicast, include Ethernet High accurate: ns levelHigh Reliability: perfect state machine for protocolLow cost: nearly no extra resource requirement for hardwareMatch network evolution wel

4、l: All IP1588v2基本組網(wǎng)架構(gòu)1588v2 基本概念1 主從關系主從關系主從關系主從關系（主從關系（Master-SlaveMaster-Slave）是相對而言的，對于相互同步的一對時鐘節(jié)點來說，存在）是相對而言的，對于相互同步的一對時鐘節(jié)點來說，存在如下主從關系：如下主從關系： 發(fā)布同步時間的節(jié)點稱為主節(jié)點，而接收同步時間的節(jié)點則稱為從節(jié)點。發(fā)布同步時間的節(jié)點稱為主節(jié)點，而接收同步時間的節(jié)點則稱為從節(jié)點。 主節(jié)點上的時鐘稱為主時鐘，而從節(jié)點上的時鐘則稱為從時鐘。主節(jié)點上的時鐘稱為主時鐘，而從節(jié)點上的時鐘則稱為從時鐘。A.A. 發(fā)布同步時間的端口稱為主端口，而接收同步時間的端口則稱

5、為從端口發(fā)布同步時間的端口稱為主端口，而接收同步時間的端口則稱為從端口1588v2 1588v2 基本概念基本概念2 2 端口類型端口類型 主端口（主端口（Master Port): Master Port): 發(fā)布同步時間的端口，可存在于發(fā)布同步時間的端口，可存在于BC BC 或或OC OC 上。上。 從端口（從端口（Slave Port): Slave Port): 接收同步時間的端口，可存在于接收同步時間的端口，可存在于BC BC 或或OC OC 上。上。 被動端口（被動端口（Passive Port): Passive Port): 既不接收同步時間也不對外發(fā)布同步時間的端口既不接收同

6、步時間也不對外發(fā)布同步時間的端口，只只 存在于存在于BC BC 上上1588v2 基本概念3 節(jié)點類型OCOC（Ordinary ClockOrdinary Clock，普通時鐘）：該時鐘節(jié)點在同一個，普通時鐘）：該時鐘節(jié)點在同一個PTP PTP 域內(nèi)只有一個域內(nèi)只有一個PTP PTP 端端口參與時間同步，并通過該端口從上游時鐘節(jié)點同步時間。此外，當時鐘節(jié)點作為口參與時間同步，并通過該端口從上游時鐘節(jié)點同步時間。此外，當時鐘節(jié)點作為時鐘源時，可以只通過一個時鐘源時，可以只通過一個PTP PTP 端口向下游時鐘節(jié)點發(fā)布時間，我們也稱其為端口向下游時鐘節(jié)點發(fā)布時間，我們也稱其為OCOCBCBC（B

7、oundary ClockBoundary Clock，邊界時鐘）：該時鐘節(jié)點在同一個，邊界時鐘）：該時鐘節(jié)點在同一個PTPPTP域內(nèi)擁有多個域內(nèi)擁有多個PTPPTP端口端口參與時間同步。它通過其中一個端口從上游時鐘節(jié)點同步時間，并通過其余端口向參與時間同步。它通過其中一個端口從上游時鐘節(jié)點同步時間，并通過其余端口向下游時鐘節(jié)點發(fā)布時間。此外，當時鐘節(jié)點作為時鐘源時，可以通過多個下游時鐘節(jié)點發(fā)布時間。此外，當時鐘節(jié)點作為時鐘源時，可以通過多個PTPPTP端口端口向下游時鐘節(jié)點發(fā)布時間的，我們也稱其為向下游時鐘節(jié)點發(fā)布時間的，我們也稱其為BC BC 從端口（從端口（Slave PortSlave

8、 Port）：接收同步）：接收同步時間的端口，可存在于時間的端口，可存在于BC BC 或或OC OC 上上 TC TC（Transparent clockTransparent clock，透明時鐘）：與，透明時鐘）：與BC/OC BC/OC 相比，相比，BC/OC BC/OC 需要與其它時鐘節(jié)需要與其它時鐘節(jié)點保持時間同步，而點保持時間同步，而TC TC 則不與其它時鐘節(jié)點保持時間同步。則不與其它時鐘節(jié)點保持時間同步。TC TC 有多個有多個PTP PTP 端口，端口，但它只在這些端口間轉(zhuǎn)發(fā)但它只在這些端口間轉(zhuǎn)發(fā)PTP PTP 協(xié)議報文并對其進行轉(zhuǎn)發(fā)延時校正，而不會通過任何協(xié)議報文并對其進行

9、轉(zhuǎn)發(fā)延時校正，而不會通過任何一個端口同步時間。一個端口同步時間。TC TC 包括以下兩種類型：包括以下兩種類型：E2ETCE2ETC（End-to-End Transparent ClockEnd-to-End Transparent Clock，端到端透明時鐘）：直接轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡，端到端透明時鐘）：直接轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡 中非中非P2PP2P（Peer-to-PeerPeer-to-Peer，點到點）類型的協(xié)議報文，并參與計算整條鏈路的延時，點到點）類型的協(xié)議報文，并參與計算整條鏈路的延時b)b) P2PTCP2PTC（Peer-to-Peer Transparent ClockPeer-to-Peer

10、Transparent Clock，點到點透明時鐘）：只直接轉(zhuǎn)發(fā)，點到點透明時鐘）：只直接轉(zhuǎn)發(fā) Sync Sync 報文、報文、Follow_Up Follow_Up 報文和報文和Announce Announce 報文，而終結(jié)其它報文，而終結(jié)其它PTP PTP 協(xié)議報文，并參協(xié)議報文，并參 與計算整條鏈路上每一段鏈路的延時與計算整條鏈路上每一段鏈路的延時1588v2 基本概念4 最優(yōu)時鐘選擇PTPPTP域中所有的時鐘節(jié)點都按一定層次組織在一起，整個域的參考時間就是最優(yōu)時鐘域中所有的時鐘節(jié)點都按一定層次組織在一起，整個域的參考時間就是最優(yōu)時鐘（Grandmaster ClockGrandmas

11、ter Clock，GMGM），即最高層次的時鐘。通過各時鐘節(jié)點間），即最高層次的時鐘。通過各時鐘節(jié)點間PTPPTP協(xié)議報文協(xié)議報文的交互，最優(yōu)時鐘的時間最終將被同步到整個的交互，最優(yōu)時鐘的時間最終將被同步到整個PTPPTP域中，因此也稱其為時鐘源。域中，因此也稱其為時鐘源。最優(yōu)時鐘可以通過手工配置靜態(tài)指定，也可以通過最優(yōu)時鐘可以通過手工配置靜態(tài)指定，也可以通過 BMC BMC協(xié)議動態(tài)選舉協(xié)議動態(tài)選舉，過程如下，過程如下: :各時鐘節(jié)點之間通過交互的各時鐘節(jié)點之間通過交互的Announce Announce 報文中所攜帶的最優(yōu)時鐘優(yōu)先級、時間等級報文中所攜帶的最優(yōu)時鐘優(yōu)先級、時間等級、時間精度

12、等信息，最終選出一個節(jié)點作為、時間精度等信息，最終選出一個節(jié)點作為PTP PTP 域的最優(yōu)時鐘，與此同時，各節(jié)點之域的最優(yōu)時鐘，與此同時，各節(jié)點之間的主從關系以及各節(jié)點上的主從端口也確定了下來。通過這個過程，整個間的主從關系以及各節(jié)點上的主從端口也確定了下來。通過這個過程，整個PTP PTP 域域中建立起了一棵無環(huán)路、全連通，并以最優(yōu)時鐘為根的生成樹。中建立起了一棵無環(huán)路、全連通，并以最優(yōu)時鐘為根的生成樹。B. B. 此后，主節(jié)點會定期發(fā)送此后，主節(jié)點會定期發(fā)送Announce Announce 報文給從節(jié)點，如果在一段時間內(nèi)，從節(jié)點沒報文給從節(jié)點，如果在一段時間內(nèi)，從節(jié)點沒有收到主節(jié)點發(fā)來的

13、有收到主節(jié)點發(fā)來的Announce Announce 報文，便認為該主節(jié)點失效，于是重新進行最優(yōu)時報文，便認為該主節(jié)點失效，于是重新進行最優(yōu)時鐘的選擇。鐘的選擇。1588v2 基本概念4 最優(yōu)時鐘選擇1588v2時鐘同步的兩種模式：One step and Two step1588v2時鐘同步的兩種機制1：Requset_Response1588v2時鐘同步的兩種機制2：Peer Delay1588v2頻率同步算法：Two step mode of Request_Response1588V2報文頻率同步通過交換報文頻率同步通過交換Sync報文產(chǎn)生的時間戳來實現(xiàn)。假設時鐘報文產(chǎn)生的時間戳來實現(xiàn)

14、。假設時鐘A要同步到要同步到時鐘時鐘B。不考慮路徑延時和駐留時間的變化，如果。不考慮路徑延時和駐留時間的變化，如果A和和B的時鐘頻率相等，則在相同的的時鐘頻率相等，則在相同的時間間隔內(nèi)，時間間隔內(nèi)，A和和B的時間累積的偏差應該是一樣的，也就是說的時間累積的偏差應該是一樣的，也就是說t2N-t20 = t1N-t10。如果如果t2N-t20大于大于t1N-t10，說明，說明A的時鐘頻率比的時鐘頻率比B快，要調(diào)慢快，要調(diào)慢A的時鐘頻率；如果的時鐘頻率；如果t2N-t20小于小于t1N-t10，說明，說明A的時鐘頻率比的時鐘頻率比B慢，則要調(diào)快慢，則要調(diào)快A的時鐘頻率的時鐘頻率00Timestamp

15、asterEventcorrectedMTimestampasterEventcorrectedMstampngressTimesyncEventIstampngressTimesyncEventINN1588v2時間同步算法：Two step mode of Request_Response(1) (1) 主時鐘向從時鐘發(fā)送主時鐘向從時鐘發(fā)送Sync Sync 報文，并記錄發(fā)送時間報文，并記錄發(fā)送時間t1t1；從時鐘收到該報文后，記；從時鐘收到該報文后，記錄接收時間錄接收時間t2t2。(2) (2) 主時鐘發(fā)送主時鐘發(fā)送Sync Sync 報文之后，緊接著發(fā)送一個攜帶有報文之后，緊接著發(fā)送一

16、個攜帶有t1 t1 的的Follow_Up Follow_Up 報文。報文。(3) (3) 從時鐘向主時鐘發(fā)送從時鐘向主時鐘發(fā)送Delay_Req Delay_Req 報文，用于發(fā)起反向傳輸延時的計算，并記錄發(fā)報文，用于發(fā)起反向傳輸延時的計算，并記錄發(fā)送時間送時間t3t3；主時鐘收到該報文后，記錄接收時間；主時鐘收到該報文后，記錄接收時間t4t4。(4) (4) 主時鐘收到主時鐘收到Delay_Req Delay_Req 報文之后，回復一個攜帶有報文之后，回復一個攜帶有t4 t4 的的Delay_Resp Delay_Resp 報文。報文。此時，從時鐘便擁有了此時，從時鐘便擁有了t1t1t4

17、t4 這四個時間戳，由此可計算出主、從時鐘間的往返總這四個時間戳，由此可計算出主、從時鐘間的往返總延時為延時為(t2 t1) + (t4 t3)(t2 t1) + (t4 t3)，由于網(wǎng)絡是對稱的，所以主、從時鐘間的單向，由于網(wǎng)絡是對稱的，所以主、從時鐘間的單向延時為延時為(t2 t1) + (t4 t3) / 2(t2 t1) + (t4 t3) / 2。因此，從時鐘相對于主時鐘的時鐘偏差為：。因此，從時鐘相對于主時鐘的時鐘偏差為：Offset = (t2 t1) - (t2 t1) + (t4 t3) / 2 = (t2 t1) - (t4 Offset = (t2 t1) - (t2 t

18、1) + (t4 t3) / 2 = (t2 t1) - (t4 t3) / 2t3) / 2。Comments: 1588v2Comments: 1588v2算法假設主從間路徑時延對稱算法假設主從間路徑時延對稱1588v2報文封裝模式：Ethernet/UDP IPv4/UDP IPv6Payload1 ByteDMAC6 ByteSMAC6 ByteEthernet Type2 Byte4464ByteFCS4 ByteProtocol Type1588PayloadEthernet HeaderDMACSMACEthernet TypeIP headerSA_IPDA_IPSPNDPNUDP _LenUDP_checksumPayloadFCSEthernetheaderIP headerUDPheader1588payload