時間同步和時鐘同步原理及配置方法介紹

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1、11GPONGPON系統(tǒng)系統(tǒng)1588V21588V2時間同步功能和時時間同步功能和時鐘同步功能簡介鐘同步功能簡介吳曉鐘吳曉鐘22同步概念同步概念1588v21588v2時鐘模型時鐘模型 1588v21588v2同步實現(xiàn)機制同步實現(xiàn)機制時間同步網(wǎng)管參數(shù)配置時間同步網(wǎng)管參數(shù)配置1588v21588v2同步典型應用方案同步典型應用方案提綱提綱33時間同步和頻率同步同步概念同步概念 上圖給出了時間同步與頻率同步的區(qū)別，如果兩個表（Watch A 與Watch B）每時每刻的時間都保持一致，這個狀態(tài)叫時間同步（Phase Synchronization）;如果兩個表的時間不一樣，但是保持一個恒定的差，比

2、如6小時，那么這個狀態(tài)稱為頻率同步（Frequency Synchronization）。44同步概念1. 時間同步幾種方式 同步1PPS+TOD接口（1PPS為秒脈沖, TOD:日時間精確到秒)1588V2協(xié)議同步1588V2+SYNCE(時鐘同步)混合方式2. 時鐘同步幾種方式 同步以太網(wǎng)SYNCE1588V2恢復出時鐘55 在IEEE1588v2建議中定義了頻率同步技術。該技術通過從節(jié)點與主節(jié)點快速交換報文，獲取時間戳。再計算相鄰同步周期時間戳（t2-t1）值的相對差值來計算同步周期內從時鐘相對主時鐘頻率的漂移值，通過這個值調整本地時鐘，從而實現(xiàn)頻率恢復。 在國內1588v2同步技術應用

3、早期，部分傳送設備不具備SyncE這種基于硬件的頻率恢復功能，有較多采取1588v2頻率恢復應用場景。到現(xiàn)在傳送設備大多采取了SyncE這種基于硬件的頻率恢復技術，1588v2頻率恢復技術成為備用方案。同步概念概念66同步概念時間同步和時鐘同步有何區(qū)別？兩者概念相互獨立時鐘同步可服務于時間同步1588V2時間同步又可恢復出頻率實現(xiàn)時鐘同步77同步概念同步概念1588v21588v2時鐘模型時鐘模型 1588v21588v2同步實現(xiàn)機制同步實現(xiàn)機制時間同步網(wǎng)管參數(shù)配置時間同步網(wǎng)管參數(shù)配置1588v21588v2同步典型應用方案同步典型應用方案提綱提綱881588V21588V2時鐘模型時鐘模型時

4、 鐘 模 型普通時鐘邊界時鐘透傳時鐘（Ordinary clock）（ Boundary clock ）（ Transparent clock ）E2E透傳時鐘P2P透傳時鐘（ End-to-end transparent clock ） （ Peer-to-peer transparent clock ）991588V21588V2時鐘模型時鐘模型 普通普通時鐘時鐘 OC（Ordinary Clock）是網(wǎng)絡始端或終端設備，只有一個1588 端口，該端口作為Slave 或Master。 邊界時鐘邊界時鐘 BC（Boundary Clock）是網(wǎng)絡中間節(jié)點時鐘設備，該設備有多個1588 端口。

5、其中一個 端口可作為Slave，設備系統(tǒng)時鐘的頻率和時間同步于上一級設備，其他端口作為Master， 可以實現(xiàn)逐級的時間傳遞。10101588V21588V2時鐘模型時鐘模型 透明時鐘透明時鐘TC TC（Transparent Clock）是網(wǎng)絡中間節(jié)點時鐘設備，其可分為E2E TC（End to End TC) 和P2P TC（Peer to Peer TC）兩種 : E2E只測量駐留時間； P2P測量駐留時間、鏈路延時。從鐘表T1correctionField= correctionField+TR1T2主鐘表各節(jié)點自行測量鏈路時延correctionField= correctionFi

6、eld+TD1correctionField= correctionField+TD2correctionField= correctionField+TR2correctionField= correctionField+TD3correctionField= correctionField+TR3correctionField= correctionField+TR4correctionField= correctionField+TD4TDi: 上聯(lián)線路的延時，通過peer延時測量機制獲得Tri: 各中間節(jié)點的駐留時間 11111588V21588V2時鐘模型時鐘模型PON系統(tǒng)的1588

7、V2時鐘模型？總體來看OLT+ONU為BC時鐘模型單獨來看OLT或者ONU其時鐘模型都為OC1212同步概念同步概念1588v21588v2時鐘模型時鐘模型 1588v21588v2同步實現(xiàn)機制同步實現(xiàn)機制時間同步網(wǎng)管參數(shù)配置時間同步網(wǎng)管參數(shù)配置1588v21588v2同步典型應用方案同步典型應用方案提綱提綱1313時間同步實現(xiàn)機制時間同步實現(xiàn)機制分為帶內（1588協(xié)議接口）和帶外（1PPS+TOD接口）兩種接口。 帶外（1PPS+TOD接口）接口的幀格式規(guī)范遵從“中國移動 TD無線系統(tǒng)高精度時間同步技術規(guī)范 1ppsTOD時間接口規(guī)范”的要求。 帶內（1588協(xié)議接口，以太網(wǎng)業(yè)務接口）接口通

8、過交換1588報文，并實現(xiàn)1588協(xié)議棧。1414時間同步實現(xiàn)時間同步實現(xiàn)機制機制-1PPS+TOD-1PPS+TOD1）1pps：秒脈沖信息，脈沖的上升沿標記一秒的開始；2） TOD：絕對時間信息；按照GPS時鐘格式表示，記時起點是1980年1月1日00：00：00；TOD消息分為時間信息消息和時間狀態(tài)消息兩種。TOD幀格式定義：幀頭消息頭消息域長度載荷域校驗域23 BYTES2字節(jié)2字節(jié)2字節(jié)16字節(jié)1字節(jié)0 x4d0 x430 x010 x00101515時間同步實現(xiàn)機制時間同步實現(xiàn)機制-1PPS+TOD-1PPS+TOD TOD信息波特率默認為 9600，無奇偶校驗，1 個起始位（用低

9、電平表示），1 個停止位（用高電平表示），空閑幀為高電平，8 個數(shù)據(jù)位，應在 1PPS上升沿 1ms 后開始傳送 TOD信息，并在 500ms 內傳完，此 TOD消息標示當前 1PPS 上升沿時間。TOD協(xié)議報文發(fā)送頻率為每秒 1 次。 對于1PPS秒脈沖，采用上升沿作為準時沿，上升時間應小于50ns，脈寬應為20ms200ms。1616時間同步實現(xiàn)時間同步實現(xiàn)機制機制-1588V2-1588V2協(xié)議協(xié)議1588協(xié)議報文包括：設備應支持事件報文和通用報文等兩類 PTP 協(xié)議報文。 事件報文：在離開和到達一臺設備時必須打時標（記錄本地時間） (1) Sync (1) Sync (2) (2) D

10、elay_ReqDelay_Req (3) Pdelay_Req (4) Pdelay_Resp 通用報文（General 報文）：不需要打時間戳 (1) Announce (1) Announce (2) Follow_Up (3) (3) Delay_RespDelay_Resp (4) Pdelay_Resp_Follow_Up (5) Management （可選，本規(guī)范暫不作規(guī)定具體報文內容） (6) Signaling （可選，本規(guī)范暫不作規(guī)定具體報文內容） 1717時間同步實現(xiàn)時間同步實現(xiàn)機制機制-1588V21588V2協(xié)議協(xié)議 Sync、Follow_Up、Delay_Req

11、、Delay_Resp用于產(chǎn)生和傳遞時序信息，這種時序信息用來同步普通時鐘和邊界時鐘。 Pdelay_Req、Pdelay_Resp、Pdelay_Resp_Follow_Up用來測量兩個時鐘端口之間的路徑延遲，測得的路徑延遲用于校正Sync與Follow_Up消息中的時間信息。 Announce消息用于建立同步分層結構 Management消息用于查詢和更新時鐘所維護的PTP數(shù)據(jù)集。 Signaling消息用于其他的目的，例如在主從之間協(xié)調單播消息的發(fā)送頻率。1818時間同步實現(xiàn)機制時間同步實現(xiàn)機制-1588V2-1588V2協(xié)議協(xié)議假設主從時鐘之間的鏈路延遲是對稱的，從時鐘根據(jù)已知的4個時

12、間值，可以計算出與主時鐘的時間偏移量和鏈路延遲。 offset: slave_time master_time(時間偏差) t2-t1 = Delay + offset t4-t3 = Delay - offsetM與S的時間偏移量(假設Tms=Tsm)：Offset=(t2-t1)-(t4-t3)/2M與S之間的時間延遲：Delay=(t2-t1)+(t4-t3)/21919時間同步實現(xiàn)機制時間同步實現(xiàn)機制-BMC-BMC算法算法最優(yōu)時間源算法BMC（Best Master Clock ）是1588時間同步的應用層技術，能夠自動選擇時間同步網(wǎng)中的最優(yōu)時間源，自動選擇同步路徑，在時間源故障和鏈

13、路故障時，自動實現(xiàn)時間源和同步路徑的切換。 選擇同步時鐘和路徑采集源時鐘信息決斷端口工作狀態(tài)發(fā)布時鐘信息Master ClockSlave ClockAnnounce報文Priority1ClockClassClockAccuracy Priority2StepsMoved MasterSlavePassive2020同步概念同步概念1588v21588v2時鐘模型時鐘模型 1588v21588v2同步實現(xiàn)機制同步實現(xiàn)機制時間同步網(wǎng)管參數(shù)配置時間同步網(wǎng)管參數(shù)配置1588v21588v2同步典型應用方案同步典型應用方案提綱提綱2121時間同步網(wǎng)管參數(shù)時間同步網(wǎng)管參數(shù)配置（配置（TIMATIMA盤

14、盤) )同步參數(shù)配置說明：1. PTP模式:一般而言配置成BMC2. 時間源選擇:當源為1588V2配置為PORT, 源為1PPS+TOD配置為TOD3. 時鐘模型配置：OC/BC4. 頻率同步:時間同步方式為1588V2+SYCE配置為去使能, 同步方式為純1588V2則此處配置為使能。5. 時間域:和上游MASTER配置保持一致。2222時間同步網(wǎng)管參數(shù)時間同步網(wǎng)管參數(shù)配置（配置（TIMA)TIMA)1PPS+TOD接口配置:延時補償作用TOD輸入接口: TIMA單盤面板1PPS輸入的延時補償TOD輸出接口: TIMA單盤面板1PPS輸出的延時補償系統(tǒng)輸出接口: TIMA盤往線卡側發(fā)送的1

15、PPS延時補償如測試的時間同步結果為+52ns, 則系統(tǒng)輸出接口處配置成+52ns2323時間同步網(wǎng)管參數(shù)時間同步網(wǎng)管參數(shù)配置（配置（TIMA)TIMA)端口基本配置（不常用）主要作用: 配置1588V2方式的測量機制、消息模式、不對稱時延補償測量機制: 保留缺省值E2E消息模式: 保留缺省值一步不對時延屬性:一般情況保留默認值，如果需要進行延時補償才配置。2424時間同步網(wǎng)管參數(shù)時間同步網(wǎng)管參數(shù)配置（配置（TIMA)TIMA)報文傳輸設置主要作用:主要配置1588V2協(xié)議發(fā)協(xié)議報文的相關參數(shù)常用配置參數(shù)：報文封裝格式:可選配為Ethernet II或者UDP OVER IPV4，和上游設備保

16、持一致通信模式: 目前只能配置成組播VLAN標簽:可選配為使能/去使能，根據(jù)協(xié)議報文是否帶VLAN配置VLAN ID: VLAN號,使能時有效2525時鐘同步時鐘同步網(wǎng)管參數(shù)網(wǎng)管參數(shù)配置（配置（TIMA)TIMA)時鐘基本配置（常用)主要作用:配置時鐘的工作模式，和相關門限值常用配置參數(shù)：時鐘工作模式: 可配置為自動/保持/自由振蕩, 一般配置為自動時鐘使能選擇: 根據(jù)應用場景配置, 需根據(jù)ESMC協(xié)議選源需要配置為使能；外時鐘SSM門限:保留默認值即可（超過這個門限值才會進行導出）系統(tǒng)時鐘SSM門限:保留默認值（超過這個門限值才會鎖定）時鐘等待恢復時間: 源恢復后等Nmin然后再去鎖定，使能

17、后才有效2626時鐘同步時鐘同步網(wǎng)管參數(shù)網(wǎng)管參數(shù)配置（配置（TIMA)TIMA)定時源時鐘輸入配置（常用）:主要作用:配置時鐘源常用配置參數(shù)：時鐘源名稱:保含2路外時鐘, N路線路鐘輸入(SYNCE)QL選擇:指定這一路時鐘的時鐘精度；等待恢復定時開關: 保留缺省值即可。時鐘優(yōu)先級: 人為制定時鐘優(yōu)先級, 時鐘同步去使能時，依靠此值選源。2727時鐘同步時鐘同步網(wǎng)管參數(shù)網(wǎng)管參數(shù)配置（配置（TIMA)TIMA)輸出時鐘源QL值、時鐘導出配置:作用: 主要是配置從TIMA單盤導出的外時鐘的相關特性2828時間同步時間同步網(wǎng)管參數(shù)網(wǎng)管參數(shù)配置（配置（ONU)ONU)本地時鐘配置：作用: 主要配置IE

18、EE1588V2 MASTER相關參數(shù)主要參數(shù)說明:1.時鐘ID1、時鐘ID2：PTP時鐘ID（8字節(jié)），配置為本地MAC（3、4字節(jié)插入0 xFF、0 xFE),如：AABBCC FF FE 112233；2.優(yōu)先級1：用于BMC，測試配置為小于128的值；3.時鐘等級：用于BMC，配置為6；4.時鐘精度：用于BMC，測試配置為25ns；5.優(yōu)先級2：用于BMC，配置為小于128的值；6.時鐘類型：配置為GPS或PTP；7.時間域：配置與測試儀表的時間域相同即可；8.不對稱時延補償：屬性可配置正/負補償，補償值配置為0100000ns整數(shù)。2929時間同步網(wǎng)管參數(shù)配置時間同步網(wǎng)管參數(shù)配置u

19、單步時鐘時，將只使用SyncMessage報文來計算主從路徑延遲，而不需要FollowUpMessage來攜帶SyncMessage報文的發(fā)出時間戳，SyncMessage報文的發(fā)出時間戳（EgressTimeStamp)會夾帶在SyncMessage報文自己的originTimeStamp字段中u 雙步時鐘時，需要FollowUpMessage來攜帶SyncMessage報文的發(fā)出時間戳，SyncMessage報文的發(fā)出時間戳（EgressTimeStamp)會夾帶在FollowUpMessage報文的preciseOriginTimeStamp字段中3030同步概念同步概念1588v215

20、88v2時鐘模型時鐘模型 1588v21588v2同步實現(xiàn)機制同步實現(xiàn)機制時間同步網(wǎng)管參數(shù)配置時間同步網(wǎng)管參數(shù)配置1588v21588v2同步典型應用方案同步典型應用方案提綱提綱31311588v21588v2同步典型應用方案同步典型應用方案32321588v21588v2同步典型應用方案同步典型應用方案1. 時間盤信號發(fā)送和接收： 直接從面板引入外部GPS源獲取1PPS+TOD信號,并向面板和背板輸出1PPS+TOD信號。 通過IEEE 1588以太網(wǎng)接口接收和發(fā)送PTP報文，端口實現(xiàn)slave功能。2. GPON線卡信號發(fā)送和接收： 接收時間盤輸出的8K 時鐘（差分時鐘線）和1PPS+TOD信號。 通過PON系統(tǒng)協(xié)議發(fā)送1PPS+TOD信號給ONU。 3. ONU信號發(fā)送和接收： 接收并解析PON線卡輸出的1PPS+TOD信號。 輸出1PPS+TOD信號到TOD口。 通過IEEE 1588以太網(wǎng)接口接收和發(fā)送PTP報文，端口實現(xiàn)master功能。3333