PTP协议

根据IEEE1588v2标准中提出的高精度授时协议(PTP协议),在有线光网络中利用链路对称性可以做到10ns量级的授时精度。其原理如下图所示:


IEEE 1588协议,又称 PTP(precise time protocol--精确时间协议),可以达到亚微秒级别时间同步精度,于2002 年发布version 1,2008 年发布 version 2。

IEEE 1588协议的同步原理,所提出的Delay Request-Response Mechanism(延时响应机制)如图所示。


包括四种报文:

(1)sync 同步报文;

(2)Follow_up 跟随报文;

(3)Delay_req 延迟请求报文;

(4)Delay_resp 延迟请求响应报文;

延迟响应同步机制的报文收发流程:

1. 主时钟周期性的发出 sync 报文,并记录下 sync 报文离开主时钟的精确发送时间 t1;(此处 sync 报文是周期性发出,可以携带或者不携带发送时间信息,因为就算携带也只能是预估发送时间戳 originTimeStamp)

2. 主时钟将精确发送时间 t1 封装到 Follow_up 报文中,发送给从时钟;(由于 sync 报文不可能携带精确的报文离开时间,所以我们在之后的 Follow_up 报文中,将 sync 报文精确的发送时间戳t1封装起来,发给从时钟)

3. 从时钟记录 sync 报文到达从时钟的精确时到达时间t2;

4. 从时钟发出 delay_req 报文并且记录下精确发送时间t3;

5. 主时钟记录下 delay_req 报文到达主时钟的精确到达时间t4;

6. 主时钟发出携带精确时间戳信息t4的 delay_resp 报文给从时钟;

时钟偏差 & 网络延时

offset:时钟间偏差(主从时钟之间存在时间偏差,偏离值就是 offset,图1 中主从时钟之间虚线连接时刻,就是两时钟时间一致点)

delay:网络延时(报文在网络中传输带来的延时)

从时钟可以通过 t1,t2,t3,t4 四个精确时间戳信息,得到主从时钟偏差offset和传输延时delay:

从时钟得到 offset 和 delay 之后就可以通过修正本地时钟进行时间同步。

PTP报文分类

IEEE1588 把所涉及到的报文分为事件报文和通用报文,分类依据是:是否在收发报文时需要记录精确时间戳,根据上文中所描述的几种报文,可以进行如下分类:

事件报文 <收发时候需要记录精确时间戳> :sync报文,delay_req报文;

通用报文 <收发时候不需要记录精确时间戳> :follow_up报文,delay_resp报文;

注解

1. 因为需要高同步精度,选取的时间都是精确时间戳。

2. sync同步报文是周期性从主时钟向从时钟以广播的形式发出,在从时钟中进行,所以需要把 t1,t2,t3,t4 四个时间戳信息都发往从时钟,所以需要follow_up 报文和delay_resp 报文的存在。

3. 计算offset的方法




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