时间同步和时钟同步原理及配置方法介绍演示文稿
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时间同步和时钟同步原理及配置方法 介绍演示文稿
第一页，共32页。
优选时间同步和时钟同步原理及配置 方法介绍
第二页，共32页。
提纲
同步概念
1588v2时钟模型 1588v2同步实现机制 时间同步网管参数配置 1588同步概念
时间同步和频率同步
上图给出了时间同步与频率同步的区别，如果两个表（Watch A 与Watch B）每时每刻 的时间都保持一致，这个状态叫时间同步（Phase Synchronization）;如果两个表的时间不一样 ，但是保持一个恒定的差，比如6小时，那么这个状态称为频率同步（Frequency
第二十二页，共32页。
时间同步网管参数配置（TIMA)
1PPS+TOD接口配置:延时补偿作用 TOD输入接口: TIMA单盘面板1PPS输入的延时补偿 TOD输出接口: TIMA单盘面板1PPS输出的延时补偿 系统输出接口: TIMA盘往线卡侧发送的1PPS延时补偿 如测试的时间同步结果为+52ns, 则系统输出接口处配置成+52ns
于硬件的频率恢复技术，1588v2频率恢复技术成为备用方案。
第六页，共32页。
同步概念 时间同步和时钟同步有何区别？
两者概念相互 独立
时钟同步可服务 于时间同步
1588V2时间同步 又可恢复出频率实
现时钟同步
第七页，共32页。
提纲
同步概念 1588v2时钟模型 1588v2同步实现机制 时间同步网管参数配置 1588v2同步典型应用方案
第二十五页，共32页。
时钟同步网管参数配置（TIMA)
时钟基本配置（常用) 主要作用:配置时钟的工作模式，和相关门限值
常用配置参数：
时钟工作模式: 可配置为自动/保持/自由振荡, 一般配置为自动 时钟使能选择: 根据应用场景配置, 需根据ESMC协议选源需要配置为使能； 外时钟SSM门限:保留默认值即可（超过这个门限值才会进行导出） 系统时钟SSM门限:保留默认值（超过这个门限值才会锁定） 时钟等待恢复时间: 源恢复后等Nmin然后再去锁定，使能后才有效
第九页，共32页。
1588V2时钟模型
➢ 普通时钟 OC（Ordinary Clock）是网络始端或终端设备，只有一个1588 端口，该端口作为Slave 或Master。
➢ 边界时钟 BC（Boundary Clock）是网络中间节点时钟设备，该设备有多个1588 端口。其中一个
端口可作为Slave，设备系统时钟的频率和时间同步于上一级设备，其他端口作为Master，
第二十七页，共32页。
时钟同步网管参数配置（TIMA)
输出时钟源QL值、时钟导出配置: 作用: 主要是配置从TIMA单盘导出的外时钟的相关特性
第二十八页，共32页。
时间同步网管参数配置（ONU)
本地时钟配置： 作用: 主要配置IEEE1588V2 MASTER相关参数
主要参数说明: 1.时钟ID1、时钟ID2：PTP时钟ID（8字节），配置为本地MAC（3、4字节插入0xFF、 0xFE),如：AABBCC FF FE 112233； 2.优先级1：用于BMC，测试配置为小于128的值； 3.时钟等级：用于BMC，配置为6； 4.时钟精度：用于BMC，测试配置为25ns； 5.优先级2：用于BMC，配置为小于128的值； 6.时钟类型：配置为GPS或PTP； 7.时间域：配置与测试仪表的时间域相同即可； 8.不对称时延补偿：属性可配置正/负补偿，补偿值配置为0~100000ns整数。
帧头
2字节 0x01
消息头
2字节 0x0010 消息域长度 23 BYTES
16字节
1字节
载荷域
校验域
第十五页，共32页。
时间同步实现机制---1PPS+TOD
TOD信息波特率默认为 9600，无奇偶校验，1 个起始位（用低电平表示），1 个停止位 （用高电平表示），空闲帧为高电平，8 个数据位，应在 1PPS上升沿 1ms 后开始传送 TOD信 息，并在 500ms 内传完，此 TOD消息标示当前 1PPS 上升沿时间。TOD协议报文发送频 率为每秒 1 次。
可以实现逐级的时间传递。
第十页，共32页。
1588V2时钟模型
➢ 透明时钟TC
TC（Transparent Clock）是网络中间节点时钟设备，其可分为E2E TC（End to End TC) 和P2P TC（Peer to Peer TC）两种 : E2E只测量驻留时间；
P2P测量驻留时间、链路延时。
(4) Pdelay_Resp 通用报文（General 报文）：不需要打时间戳
(1) Announce
(2) Follow_Up (3) Delay_Resp (4) Pdelay_Resp_Follow_Up
(5) Management （可选，本规范暂不作规定具体报文内容） (6) Signaling （可选，本规范暂不作规定具体报文内容）
1588v2同步典型应用方案
第十三页，共32页。
时间同步实现机制
分为带内（1588协议接口）和带外（1PPS+TOD接口）两种接口。 ▪带外（1PPS+TOD接口）接口的帧格式规范遵从“中国移动 TD无线系统高精度时间同步 技术规范 1pps＋TOD时间接口规范”的要求。 ▪带内（1588协议接口，以太网业务接口）接口通过交换1588报文，并实现1588协议栈。
▪ offset: slave_time – master_time(时 间偏差)
▪ t2-t1 = Delay + offset ▪ t4-t3 = Delay - offset
第十九页，共32页。
M与S的时间偏移量(假设Tms=Tsm)： Offset=[(t2-t1)-(t4-t3)]/2 M与S之间的时间延迟： Delay=[(t2-t1)+(t4-t3)]/2
各节点自行测量链
T1
路时延
correctionField= correctionField+TR1
correctionField= correctionField+TR3 T2
correctionField= correctionField+TR2
correctionField= correctionField+TR4
时间同步实现机制---BMC算法
▪ 最优时间源算法BMC（Best Master Clock ）是1588时间同步的应用层技术，能够自
动选择时间同步网中的最优时间源，自动选择同步路径，在时间源故障和链路
故障时，自动实现时间源和同步路径的切换。
Priority1
ClockClass
ClockAccuracy
对于1PPS秒脉冲，采用上升沿作为准时沿，上升时间应小于50ns，脉宽应为20ms～ 200ms。
第十六页，共32页。
时间同步实现机制---1588V2协议
1588协议报文包括：设备应支持事件报文和通用报文等两类 PTP 协议报文。
事件报文：在离开和到达一台设备时必须打时标（记录本地时间）
(1) Sync (2) Delay_Req (3) Pdelay_Req
第八页，共32页。
1588V2时钟模型
时钟模型
普通时钟
（Ordinary clock）
透传时钟
（ Transparent clock ）
边界时钟
（ Boundary clock ）
E2E透传时钟 （ End-to-end transparent clock ）
P2P透传时钟
（ Peer-to-peer transparent clock ）
③ Announce消息用于建立同步分层结构 ④ Management消息用于查询和更新时钟所维护的PTP数据集。
⑤ Signaling消息用于其他的目的，例如在主从之间协调单播消息的发送频率。
第十八页，共32页。
时间同步实现机制---1588V2协议
▪假设主从时钟之间的链路延迟是对称的，从 时钟根据已知的4个时间值，可以计算出与 主时钟的时间偏移量和链路延迟。
主钟表
Tri: 各中间节点的驻留时间
从钟表
第十一页，共32页。
1588V2时钟模型
▪ PON系统的1588V2时钟模型？ ▪ 总体来看OLT+ONU为BC时钟模型 ▪ 单独来看OLT或者ONU其时钟模型都为OC
第十二页，共32页。
提纲
同步概念
1588v2时钟模型 1588v2同步实现机制 时间同步网管参数配置
Synchronization）。
第四页，共32页。
同步概念
1. 时间同步几种方式 ● 同步1PPS+TOD接口（1PPS为秒脉冲, TOD:日时间精确到秒)
●1588V2协议同步 ●1588V2+SYNCE(时钟同步)混合方式
2. 时钟同步几种方式
● 同步以太网SYNCE ●1588V2恢复出时钟
报文传输设置 主要作用:主要配置1588V2协议发协议报文的相关参数 常用配置参数： 报文封装格式:可选配为Ethernet II或者UDP OVER IPV4，和上游设备保持一致 通信模式: 目前只能配置成组播 VLAN标签:可选配为使能/去使能，根据协议报文是否带VLAN配置 VLAN ID: VLAN号,使能时有效
第十四页，共32页。
时间同步实现机制---1PPS+TOD
1）1pps：秒脉冲信息，脉冲的上升沿标记一秒的开始； 2） TOD：绝对时间信息；按照GPS时钟格式表示，记时起点是1980年1月1日00：00：00； TOD消息分为时间信息消息和时间状态消息两种。
TOD帧格式定义：
2字节
0x43
0x4d
第十七页，共32页。
时间同步实现机制---1588V2协议
① Sync、Follow_Up、Delay_Req、Delay_Resp用于产生和传递时序信息，这种时序信息用来
同步普通时钟和边界时钟。
② Pdelay_Req、Pdelay_Resp、Pdelay_Resp_Follow_Up用来测量两个时钟端口之间的路径 延迟，测得的路径延迟用于校正Sync与Follow_Up消息中的时间信息。
第二十六页，共32页。
时钟同步网管参数配置（TIMA)
定时源时钟输入配置（常用）: 主要作用:配置时钟源 常用配置参数： 时钟源名称:保含2路外时钟, N路线路钟输入(SYNCE)
QL选择:指定这一路时钟的时钟精度； 等待恢复定时开关: 保留缺省值即可。
时钟优先级: 人为制定时钟优先级, 时钟同步去使能时，依靠此值选源。
correctionField= correctionField+TD3
correctionField= correctionField+TD2 correctionField= correctionField+TD1
correctionField= correctionField+TD4 TDi: 上联线路的延时，通过peer延时测量机制获得
时间同步网管参数配置 1588v2同步典型应用方案
第二十一页，共32页。
时间同步网管参数配置（TIMA盘)
同步参数配置说明：
1.PTP模式:一般而言配置成BMC 2.时间源选择:当源为1588V2配置为PORT, 源为1PPS+TOD配置为TOD 3.时钟模型配置：OC/BC 4.频率同步:时间同步方式为1588V2+SYCE配置为去使能, 同步方式为纯1588V2则此处配置为使能 。 5.时间域:和上游MASTER配置保持一致。
Announce报文
Priority2
StepsMoved
Master
Slave
Passive
选
发 布 时 钟 信 息
采 集 源 时 钟
择
决
同
断
步
端
时
口
钟
工
信
和
作
息
路
状
径
态
Master Clock
第二十页，共32页。
Slave Clock
提纲
同步概念 1588v2时钟模型 1588v2同步实现机制
第二十三页，共32页。
时间同步网管参数配置（TIMA)
端口基本配置（不常用） 主要作用: 配置1588V2方式的测量机制、消息模式、不对称时延补偿 测量机制: 保留缺省值E2E 消息模式: 保留缺省值一步 不对时延属性:一般情况保留默认值，如果需要进行延时补偿才配置。
第二十四页，共32页。
时间同步网管参数配置（TIMA)
第五页，共32页。
同步概念
▪
▪ 在IEEE1588v2建议中定义了频率同步技术。该技术通过从节点与主节点快速交换 报文，获取时间戳。再计算相邻同步周期时间戳（t2-t1）值的相对差值来计算同步周
期内从时钟相对主时钟频率的漂移值，通过这个值调整本地时钟，从而实现频率恢复。
▪ 在国内1588v2同步技术应用早期，部分传送设备不具备SyncE这种基于硬件的频率恢复 功能，有较多采取1588v2频率恢复应用场景。到现在传送设备大多采取了SyncE这种基
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优选时间同步和时钟同步原理及配置 方法介绍
第二页，共32页。
提纲
同步概念
1588v2时钟模型 1588v2同步实现机制 时间同步网管参数配置 1588同步概念
时间同步和频率同步
上图给出了时间同步与频率同步的区别，如果两个表（Watch A 与Watch B）每时每刻 的时间都保持一致，这个状态叫时间同步（Phase Synchronization）;如果两个表的时间不一样 ，但是保持一个恒定的差，比如6小时，那么这个状态称为频率同步（Frequency
第二十二页，共32页。
时间同步网管参数配置（TIMA)
1PPS+TOD接口配置:延时补偿作用 TOD输入接口: TIMA单盘面板1PPS输入的延时补偿 TOD输出接口: TIMA单盘面板1PPS输出的延时补偿 系统输出接口: TIMA盘往线卡侧发送的1PPS延时补偿 如测试的时间同步结果为+52ns, 则系统输出接口处配置成+52ns
于硬件的频率恢复技术，1588v2频率恢复技术成为备用方案。
第六页，共32页。
同步概念 时间同步和时钟同步有何区别？
两者概念相互 独立
时钟同步可服务 于时间同步
1588V2时间同步 又可恢复出频率实
现时钟同步
第七页，共32页。
提纲
同步概念 1588v2时钟模型 1588v2同步实现机制 时间同步网管参数配置 1588v2同步典型应用方案
第二十五页，共32页。
时钟同步网管参数配置（TIMA)
时钟基本配置（常用) 主要作用:配置时钟的工作模式，和相关门限值
常用配置参数：
时钟工作模式: 可配置为自动/保持/自由振荡, 一般配置为自动 时钟使能选择: 根据应用场景配置, 需根据ESMC协议选源需要配置为使能； 外时钟SSM门限:保留默认值即可（超过这个门限值才会进行导出） 系统时钟SSM门限:保留默认值（超过这个门限值才会锁定） 时钟等待恢复时间: 源恢复后等Nmin然后再去锁定，使能后才有效
第九页，共32页。
1588V2时钟模型
➢ 普通时钟 OC（Ordinary Clock）是网络始端或终端设备，只有一个1588 端口，该端口作为Slave 或Master。
➢ 边界时钟 BC（Boundary Clock）是网络中间节点时钟设备，该设备有多个1588 端口。其中一个
端口可作为Slave，设备系统时钟的频率和时间同步于上一级设备，其他端口作为Master，
第二十七页，共32页。
时钟同步网管参数配置（TIMA)
输出时钟源QL值、时钟导出配置: 作用: 主要是配置从TIMA单盘导出的外时钟的相关特性
第二十八页，共32页。
时间同步网管参数配置（ONU)
本地时钟配置： 作用: 主要配置IEEE1588V2 MASTER相关参数
主要参数说明: 1.时钟ID1、时钟ID2：PTP时钟ID（8字节），配置为本地MAC（3、4字节插入0xFF、 0xFE),如：AABBCC FF FE 112233； 2.优先级1：用于BMC，测试配置为小于128的值； 3.时钟等级：用于BMC，配置为6； 4.时钟精度：用于BMC，测试配置为25ns； 5.优先级2：用于BMC，配置为小于128的值； 6.时钟类型：配置为GPS或PTP； 7.时间域：配置与测试仪表的时间域相同即可； 8.不对称时延补偿：属性可配置正/负补偿，补偿值配置为0~100000ns整数。
帧头
2字节 0x01
消息头
2字节 0x0010 消息域长度 23 BYTES
16字节
1字节
载荷域
校验域
第十五页，共32页。
时间同步实现机制---1PPS+TOD
TOD信息波特率默认为 9600，无奇偶校验，1 个起始位（用低电平表示），1 个停止位 （用高电平表示），空闲帧为高电平，8 个数据位，应在 1PPS上升沿 1ms 后开始传送 TOD信 息，并在 500ms 内传完，此 TOD消息标示当前 1PPS 上升沿时间。TOD协议报文发送频 率为每秒 1 次。
可以实现逐级的时间传递。
第十页，共32页。
1588V2时钟模型
➢ 透明时钟TC
TC（Transparent Clock）是网络中间节点时钟设备，其可分为E2E TC（End to End TC) 和P2P TC（Peer to Peer TC）两种 : E2E只测量驻留时间；
P2P测量驻留时间、链路延时。
(4) Pdelay_Resp 通用报文（General 报文）：不需要打时间戳
(1) Announce
(2) Follow_Up (3) Delay_Resp (4) Pdelay_Resp_Follow_Up
(5) Management （可选，本规范暂不作规定具体报文内容） (6) Signaling （可选，本规范暂不作规定具体报文内容）
1588v2同步典型应用方案
第十三页，共32页。
时间同步实现机制
分为带内（1588协议接口）和带外（1PPS+TOD接口）两种接口。 ▪带外（1PPS+TOD接口）接口的帧格式规范遵从“中国移动 TD无线系统高精度时间同步 技术规范 1pps＋TOD时间接口规范”的要求。 ▪带内（1588协议接口，以太网业务接口）接口通过交换1588报文，并实现1588协议栈。
▪ offset: slave_time – master_time(时 间偏差)
▪ t2-t1 = Delay + offset ▪ t4-t3 = Delay - offset
第十九页，共32页。
M与S的时间偏移量(假设Tms=Tsm)： Offset=[(t2-t1)-(t4-t3)]/2 M与S之间的时间延迟： Delay=[(t2-t1)+(t4-t3)]/2
各节点自行测量链
T1
路时延
correctionField= correctionField+TR1
correctionField= correctionField+TR3 T2
correctionField= correctionField+TR2
correctionField= correctionField+TR4
时间同步实现机制---BMC算法
▪ 最优时间源算法BMC（Best Master Clock ）是1588时间同步的应用层技术，能够自
动选择时间同步网中的最优时间源，自动选择同步路径，在时间源故障和链路
故障时，自动实现时间源和同步路径的切换。
Priority1
ClockClass
ClockAccuracy
对于1PPS秒脉冲，采用上升沿作为准时沿，上升时间应小于50ns，脉宽应为20ms～ 200ms。
第十六页，共32页。
时间同步实现机制---1588V2协议
1588协议报文包括：设备应支持事件报文和通用报文等两类 PTP 协议报文。
事件报文：在离开和到达一台设备时必须打时标（记录本地时间）
(1) Sync (2) Delay_Req (3) Pdelay_Req
第八页，共32页。
1588V2时钟模型
时钟模型
普通时钟
（Ordinary clock）
透传时钟
（ Transparent clock ）
边界时钟
（ Boundary clock ）
E2E透传时钟 （ End-to-end transparent clock ）
P2P透传时钟
（ Peer-to-peer transparent clock ）
③ Announce消息用于建立同步分层结构 ④ Management消息用于查询和更新时钟所维护的PTP数据集。
⑤ Signaling消息用于其他的目的，例如在主从之间协调单播消息的发送频率。
第十八页，共32页。
时间同步实现机制---1588V2协议
▪假设主从时钟之间的链路延迟是对称的，从 时钟根据已知的4个时间值，可以计算出与 主时钟的时间偏移量和链路延迟。
主钟表
Tri: 各中间节点的驻留时间
从钟表
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1588V2时钟模型
▪ PON系统的1588V2时钟模型？ ▪ 总体来看OLT+ONU为BC时钟模型 ▪ 单独来看OLT或者ONU其时钟模型都为OC
第十二页，共32页。
提纲
同步概念
1588v2时钟模型 1588v2同步实现机制 时间同步网管参数配置
Synchronization）。
第四页，共32页。
同步概念
1. 时间同步几种方式 ● 同步1PPS+TOD接口（1PPS为秒脉冲, TOD:日时间精确到秒)
●1588V2协议同步 ●1588V2+SYNCE(时钟同步)混合方式
2. 时钟同步几种方式
● 同步以太网SYNCE ●1588V2恢复出时钟
报文传输设置 主要作用:主要配置1588V2协议发协议报文的相关参数 常用配置参数： 报文封装格式:可选配为Ethernet II或者UDP OVER IPV4，和上游设备保持一致 通信模式: 目前只能配置成组播 VLAN标签:可选配为使能/去使能，根据协议报文是否带VLAN配置 VLAN ID: VLAN号,使能时有效
第十四页，共32页。
时间同步实现机制---1PPS+TOD
1）1pps：秒脉冲信息，脉冲的上升沿标记一秒的开始； 2） TOD：绝对时间信息；按照GPS时钟格式表示，记时起点是1980年1月1日00：00：00； TOD消息分为时间信息消息和时间状态消息两种。
TOD帧格式定义：
2字节
0x43
0x4d
第十七页，共32页。
时间同步实现机制---1588V2协议
① Sync、Follow_Up、Delay_Req、Delay_Resp用于产生和传递时序信息，这种时序信息用来
同步普通时钟和边界时钟。
② Pdelay_Req、Pdelay_Resp、Pdelay_Resp_Follow_Up用来测量两个时钟端口之间的路径 延迟，测得的路径延迟用于校正Sync与Follow_Up消息中的时间信息。
第二十六页，共32页。
时钟同步网管参数配置（TIMA)
定时源时钟输入配置（常用）: 主要作用:配置时钟源 常用配置参数： 时钟源名称:保含2路外时钟, N路线路钟输入(SYNCE)
QL选择:指定这一路时钟的时钟精度； 等待恢复定时开关: 保留缺省值即可。
时钟优先级: 人为制定时钟优先级, 时钟同步去使能时，依靠此值选源。
correctionField= correctionField+TD3
correctionField= correctionField+TD2 correctionField= correctionField+TD1
correctionField= correctionField+TD4 TDi: 上联线路的延时，通过peer延时测量机制获得
时间同步网管参数配置 1588v2同步典型应用方案
第二十一页，共32页。
时间同步网管参数配置（TIMA盘)
同步参数配置说明：
1.PTP模式:一般而言配置成BMC 2.时间源选择:当源为1588V2配置为PORT, 源为1PPS+TOD配置为TOD 3.时钟模型配置：OC/BC 4.频率同步:时间同步方式为1588V2+SYCE配置为去使能, 同步方式为纯1588V2则此处配置为使能 。 5.时间域:和上游MASTER配置保持一致。
Announce报文
Priority2
StepsMoved
Master
Slave
Passive
选
发 布 时 钟 信 息
采 集 源 时 钟
择
决
同
断
步
端
时
口
钟
工
信
和
作
息
路
状
径
态
Master Clock
第二十页，共32页。
Slave Clock
提纲
同步概念 1588v2时钟模型 1588v2同步实现机制
第二十三页，共32页。
时间同步网管参数配置（TIMA)
端口基本配置（不常用） 主要作用: 配置1588V2方式的测量机制、消息模式、不对称时延补偿 测量机制: 保留缺省值E2E 消息模式: 保留缺省值一步 不对时延属性:一般情况保留默认值，如果需要进行延时补偿才配置。
第二十四页，共32页。
时间同步网管参数配置（TIMA)
第五页，共32页。
同步概念
▪
▪ 在IEEE1588v2建议中定义了频率同步技术。该技术通过从节点与主节点快速交换 报文，获取时间戳。再计算相邻同步周期时间戳（t2-t1）值的相对差值来计算同步周
期内从时钟相对主时钟频率的漂移值，通过这个值调整本地时钟，从而实现频率恢复。
▪ 在国内1588v2同步技术应用早期，部分传送设备不具备SyncE这种基于硬件的频率恢复 功能，有较多采取1588v2频率恢复应用场景。到现在传送设备大多采取了SyncE这种基