IEEE1588及其测试方法简介讲解.docx

IEEE1588及其测试方法简介[图] ( 2012/2/8 10:51 ) 1 IEEE1588概述 IEEE1588定义了为 HYPERLINK /keyword/%CD%F8%C2%E7 \t _blank 网络测量和控制系统提供精确时钟同步协议的标准， HYPERLINK /keyword/%D4%CB%D3%AA%C9%CC \t _blank 运营商、电力、制造、运输等各大行业的部分系统都需要一个能在低成本、易部署的 HYPERLINK /keyword/%D2%D4%CC%AB%CD%F8 \t _blank 以太网上为其提供高精度时钟同步的方法，IEEE1588能满足此需求。可以预见，IEEE1588将是这些业务系统的重要组成部分，在部署它之前需要对设备能力进行充分的 HYPERLINK /keyword/%B2%E2%CA%D4 \t _blank 测试，以确保满足业务要求。 IEEE1588分为两个版本，本文参照版本2—— HYPERLINK /keyword/IEEE \t _blank IEEE?Std 1588-2008。 2 IEEE1588基本原理 2.1 IEEE1588几个基本概念 ●域(Domain)是一个逻辑概念，属于同一个域的设备之间进行信息同步，不同域之间不需要同步。???? ●普通时钟(Ordinary Clock)，在一个域中只有一个运行PTP协议的端口，既可以是主时钟，也可以是从时钟。???? ●边界时钟(Boundary Clock)，在一个域中有多个运行PTP协议的端口，可以同时是主时钟和从时钟。???? ●端到端(End-to-end)E2E透明时钟，位于主从时钟之间，计算自身的驻留时间并累加到报文的修正域中。???? ●点到点(Peer-to-peer) HYPERLINK /keyword/P2P \t _blank P2P透明时钟，位于主从时钟之间，计算点到点链路时延和自身的驻留时间并累加到报文的修正域中。 2.2 主从关系的建立 在一个域中，普通时钟和边界时钟的每个端口都有各自独立的状态，各个端口通过最佳主时钟算法( HYPERLINK /keyword/BMC \t _blank BMC，Best Master Clock algorithm)，比较收到的宣告(Announce)报文内容以及自身配置，计算端口状态，状态包括主、从、消极(既不是主时钟，也不向主时钟同步，出现在环路情况下)，BMC算法在一个网段上只会选择一个主设备。此外，一个域中还存在一个超级主时钟(Grandmaster Clock)，其它设备的都直接或间接向其同步。一个域中会达到一个相对稳定的状态，具体参见图1。 ???? 图1 主从关系的建立 2.3 PTP协议报文交互 PTP协议是IEEE1588的核心协议，设备之间通过运行PTP协议，交互PTP报文，实现时间和频率的同步。普通的PTP协议交互步骤如下(见图2)： ????? 图2 PTP协议报文交互 ●主设备会发送sync报文，如果报文中包括发送此报文的时间戳且不再发Follow_up报文则称作一步时钟，如果随后再发送个Follow_up报文记录发送Sync报文的精确时间戳则称为两步时钟(一步时钟对芯片的精度要求更高)，从设备收到这一个或两个报文后记录下两个时间t1(Sync发出时间)，t2(从设备收到Sync报文时间)。 ●从设备在t3时刻发送时延请求报文，主设备在t4时刻收到此报文，并将此时间戳放在时延响应报文中发给从设备，从设备此时又记录下了t3和t4。 2.4 同步计算方法 IEEE1588有个前提：主从设备之间的双向时延需要相对稳定(IEEE1588支持双向时延不同，可以通过异步时延(Delay Asymmetry)进行修正，但仍要求双向时延稳定，Delay Asymmetry的测量不在IEEE1588标准中规定，需要通过其它方法测出双向的时延。在普通以太网的链路上基本能够满足此要求，但以太网设备如 HYPERLINK /keyword/%C2%B7%D3%C9%C6%F7 \t _blank 路由器 HYPERLINK /keyword/%BD%BB%BB%BB%BB%FA \t _blank 交换机等则很难满足，在设备出现拥塞时会将一部分报文缓存，引入了不确定的报文在设备内驻留的时间，但报文从相反方向进入设备时可能没有拥塞，这样双向时延有可能相差很大，所以PTP协议最好不要跨越不感知PTP报文的路由器或交换机来同步时钟。 当从设备知道了4个时间后就计算出了从设备与主设备之间的传输时延，Delay=[(t2-t1)+(t4-t3)]/2。从设备与主设备的时间偏差为