IEEE1588v2 时间同步以太网网络
1588v2，是怎样实现时钟同步的？
1588v2，是怎样实现时钟同步的？1什么是1588v2 ？对于⽆线通信来说，时钟同步⾄关重要，是基站正常⼯作的必要条件。
如果同步有问题，轻则切换成功率降低，重则系统⽆法运⾏。
从3G/4G以来，随着连接基站和控制器，核⼼⽹的传输⽹络的逐渐IP化，传统的TDM（时分复⽤，⽐如SDH等技术）⽹络承载的时钟功能，也必须在新的分组交换⽹中得以解决。
其实，在IT业界，这个问题早以太⽹的发展初期便被提了出来。
1985年，以太⽹被IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers，电⽓和电⼦⼯程师协会）标准化为802.3协议；⼗年之后的1995年，以太⽹的数据传输速率从10Mbps提⾼到了100Mbps，在此过程中，计算机和⽹络业界也在致⼒于解决以太⽹的定时同步能⼒不⾜的问题。
于是，IEEE便着⼿制定进⾏基于分组交换的精密时钟同步标准。
2000年底，⽹络精密时钟同步委员会成⽴。
2002年底，该委员会制定的同步标准获得IEEE标准委员会的认证，IEEE1588标准诞⽣，第⼀个版本就被称为1588v1。
2008年初，IEEE组织对1588进⾏了修订并重新发布，这个版本就是⽬前正在⼴泛使⽤的1588v2，可以提供⼩于100ns的时间同步精度。
IEEE 1588的全称是“IEEE P1588 DM2.2， Standard for a Precision Clock Synchronization Protocol for Networked Measurement and Control Systems”，翻译为中⽂就是：“⽹络测量和控制系统的精密时钟同步协议”。
因此1588协议也被简称作PTP（Precise Time Protocol ）协议。
1588协议的基本构思是通过软硬件配合，记录同步时钟信息的发出时间和接收时间，并给每条信息都加上时间标签。
有了时间记录，接收⽅就可以计算出⾃⼰在⽹络中的时钟误差和延时，经过修正之后，就可以实现和⽹络时钟源同步的⽬的。
基于IEEE1588v2的时间同步模块设计
所 示 ，分 布式 系统 根据 地理 位 置等 因素 分为 若干 个
子 网 ，子 网 内部拥 有一 个主 时钟 节 点与 若干个 从 时 钟 。基 于 Ｉ Ｅ Ｅ Ｅ 一 １ ５ ８ ８ ｖ ２ 协 议 的 主 时 钟 通 过 支 持
Ｉ Ｅ Ｅ Ｅ 一 １ ５ ８ ８ ｖ ２协议 的交 换机 对 网络 中所 有从 时钟进
间 为 基准 ，按 Ｉ Ｅ Ｅ Ｅ１ ５ ８ ８ ｖ ２协 议 ， 在 以太 网 物 理 层 和 ＭＡＣ层 之 间 的 ＭＩ Ｉ 处检 测 和标 记 Ｉ Ｅ Ｅ Ｅ １ ５ ８ ８报 文 ， 实 现
高精度 时间同步 。测试结果显示 该同步模块误差小于 ３ ０ ０ ｎ ｓ ，可以用于 多台声呐设备问基阵信号的同步采集 或声 呐系统的网络授时等Ｔ 作场 合。 关键 词 声呐；基阵信号 ：时 间同步 ：Ｉ Ｅ Ｅ Ｅ１ ５ ８ ８ ｖ ２ ：Ｇ Ｐ Ｓ ；Ｆ Ｐ Ｇ Ａ
声 呐信 号 处理 中 ，空 间处 理器 的 目的是利 用信
号和 干扰 噪 声之 间在 空 间特 性 上 的差异 ，把 弱信 号 从干 扰 背景 中提 取 出来 。信 号 可认 为 是远场 的平面 波 ，而干 扰 噪 声却 是各 个 方 向射入 平面 波 声场 的线 性 叠 加 。信 号和 干扰 噪声 的这 种 不 同空 间特性 ，使 我 们 可 以利 用基 阵对 声 场进 行 空 间处理 ，获得 空 间 处理 增益 。为 了得 到 较 为理想 的空 间增益 ，必 须做
会 （ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉ ｒ ｃ ａ ｌ ａ ｎ ｄ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｓ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｓ ，
Ｉ
Ｉ Ｅ Ｅ Ｅ） 推 出的精 确 时 间协议 （ Ｐ ｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ Ｔ ｉ ｍｅ Ｐ ｒ ｏ ｔ ｏ ｃ ｏ ｌ ， Ｐ Ｔ Ｐ ）技 术 ，即 Ｉ Ｅ Ｅ Ｅ １ ５ ８ ８ ，全 名 “ 网络测 量和 控 制 系 统 的精 密 时钟 同步协 议 标 准 ” 。该 协议 采 用 时 间
1588V2时间同步信号解决方案
广东移动-上海贝尔 基于PTN网络的1588时间同步技术上海贝尔股份有限公司 2010年11月TD基站对于同步的要求和现状分析All Rights Reserved © Alcatel-Lucent 2008, XXXXXTD基站频率和时间同步要求对于TD-SCDMA同步性能的要求 TD-SCDMA 的同步需求由3GPP TR 25.836定义。
TD-SCDMA基站需要的频率 精度为±50 ppb（0.05ppm)。
此外，还需要相邻基站间的相位同步，误差要求在3 μs 以内，即基站和RNC （或PGW)之间的相位误差应该不超过1.5 μs。
TD-SCDMA空口时间同步精度要求： ∣△T1＋ △T2＋ △T3 ∣<±1.5usGPSMaster ClockIub Backhaul Node B△T2按照最坏情况，精度分配如下： ∣△T1∣< 200 ns ∣△T3∣1 BBU+1 RRU情况下为300ns，1 BBU+6 RRU情况下为500ns 因此要求∣△T2∣的范围：800~1000ns△T1△T3△T1：时间源精度△T2：回传网络偏差All Rights Reserved © Alcatel-Lucent 2008, XXXXX△T3：基站偏差目前 GPS 定时存在问题及替代方案目前基站通过GPS保证空口同步：GPSn n n对基站安装提出一定的要求 基站成本 安全性问题GPS替代方案：n n n单星方案 北斗 时间同步网 传输分配Node BIub BackhaulRNCn传输分配方案 (借助IEEE 1588)：n n n通过MSTP开销 通过MSTP净荷 通过PTNAll Rights Reserved © Alcatel-Lucent 2008, XXXXX1588v2地面时间同步 vs GPS时间分配方案TD-SCDMA Node BIEEE 1588v2-Synch<1.5us <800ns (1PPS+ToD)GPS/北斗接收机(IEEE1588v2) TD-SCDMA Node B (IEEE1588v2) (1PPS+ToD)(1PPS+ToD)GPS/北斗接收机PTNPTN (Sync Eth) (Sync Eth) (1PPS+ToD)n 1588v2方案成本仅为GPS方案的10%左右成本（GPS方案中考虑100米左右的GPS馈线） n 1588v2方案避免了GPS方案所要求的安装 条件（120度净空角等）成本8000 6000 4000 2000 0 GPS 1588v2n 1588v2方案确保了较高的安全性All Rights Reserved © Alcatel-Lucent 2008, XXXXX基于PTN网络的1588 V2时间同步技术All Rights Reserved © Alcatel-Lucent 2008, XXXXX基站回传时钟同步需求：G.8261同步以太网 （频率同步)概念 § 采用以太网物理层来传送高质量的参考频率（类似 SDH） § 要采用类似于SDH的SSM同步算法进行时钟分发。
移动回传网中时钟同步IEEE 1588v2的同步原理
移动回传网中时钟同步IEEE 1588v2的同步原理作者：王丹丹吕艳来源：《商情》2014年第51期摘要分析了当前移动回传网络对同步的要求，结合IEEE 1588v2标准和原理，结合网络实际应用模型详细阐述了如何满足移动回传网的要求以及逐步替代GPS的大量部署。
结合第一个商用局点探讨了当前IEEE 1588v2部署的注意事项，如何能够更有部署以满足移动回传网的需求。
关键词 IEEE 1588v2 移动回传同步 BMC 时间频率一、IEEE 1588v2介绍IEEE标准组织定义的1588协议，即“联网测量和控制系统的精确时间同步协议”（Precision Clock Synchronization Protocol for Networked Measurement and Control Systems），是网络测量和控制系统的精密时钟同步协议标准，采用PTP（精密时钟同步），精度能够达到亚μs水平。
能够同时实现Frequency Synchronization 和Time Synchronization。
1588v2主要是用于设备之间的高精度时间同步；但也可以被借用来进行设备之间的时钟同步。
一个物理上的时间同步网络可以分成逻辑上的多个时钟域。
每个时钟域都有一个同步时间，域内设备都同步到该时间；不同时钟域各有自己的同步时间，相互之间独立。
二、IEEE 1588v2的同步原理IEEE 1588V2技术即可以实现相位（时间）同步，也可以实现频率同步。
在整个时间同步网络中的每个设备，都被称之为Clock。
1588v2协议定义了三种基本的时钟节点类型：OC（Ordinary Clock，普通时钟）：OC只有一个1588v2时钟端口，设备通过该端口从上游节点同步时间，或者向下游节点发布时间。
BC（Boundary Clock，边界时钟）：BC有多个1588v2时钟端口，其中一个端口从上游设备同步时间，其余多个端口向下游设备发布时间。
P-OTN网络中IEEE1588v2时间同步技术的实现
P-OTN网络中IEEE1588v2时间同步技术的实现余跃;刘华【摘要】介绍了IEEE1588v2精确时间同步协议的基本原理，结合分析光传送网的帧结构，探讨了分组增强型光传送网中实现全网时间同步的方式，提出了一种实现IEEE1588v2协议的系统设计方案，介绍了其中时间同步机制模块和最佳主时钟算法模块的软件设计。
实验数据显示时间同步波动幅度在20ns以内，表明该方案在现网中部署是可行的。
%The paper introduces the basic fundamental of IEEE 1588v2 precision time protocol, analyses the frame structure of OTN and discusses several implementations of time synchronization in Packet enhanced Optical Transport Network (P-OTN). Then, the paper proposes a concrete system design of IEEE1588v2 time synchronization in P-OTN, including the software design of time synchronization mechanism module and best master clock algorithm module. The experiment result shows that the fluctuation of time synchronization is in the range of 20 ns which verifies that the design is feasible.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2015(000)021【总页数】4页(P35-38)【关键词】IEEE1588v2;精确时间同步;最佳主时钟算法;分组增强型光传送网【作者】余跃;刘华【作者单位】武汉邮电科学研究院湖北武汉 430074; 烽火通信科技股份有限公司湖北武汉 430074;武汉邮电科学研究院湖北武汉 430074; 烽火通信科技股份有限公司湖北武汉 430074【正文语种】中文【中图分类】TN929.11近年来，随着宽带、移动通信等业务的快速发展，业务类型重心逐渐向分组业务转变，承载网中IP流量飞速增长，城域网压力越来越大。
(完整word)IEEE1588V2时钟同步方案
IEEE1588V2 PTP时钟同步方案介绍一实现原理1。
1 PTP系统概述PTP为Precise Time Protocol的简称，遵循IEEE 1588协议标准，1588协议是解决IP传输的基站之间同步问题的协议。
以前的NODEB基站从GPS获取同步信号1PPS和时间信息TOD,为保证时间同步，每个NODEB 都需要一个GPS。
而1588协议提出通过PTP消息进行时钟信息的传递，NODEB接受到同样的时钟信息作为本NODEB的同步时间信息，从而实现整个系统时钟的同步。
如1。
1，PTP系统的同步时钟系统。
同一个通路上(Path A, Path B , Path C和PathD）获取相同的时钟信息，这样只需要边界时钟（NODEB13和NODEB14；NODEB13和NODEB15;）实现同步即可以实现系统时钟的同步。
图1。
1 PTP同步时钟系统示意图在PTP系统中分为主/从两种时钟提取的方式.当本NODEB为主时钟方式,需要有GPS，通过GPS获取TOD 时间消息和1PPS同步信号。
然后将TOD消息和1PPS封装在UDP数据包中通过以太网连路进行传输。
当本NODEB 为从时钟方式，需要从以太网接受的数据中,解析出该UDP数据包,获取时间信息和同步信息.另外PTP系统之间的时间信息是通过MAC地址进行寻址传输的。
NodeB支持主从两种模式，选用SEMTECH的ACS9510时钟芯片，PTP系统的实现方式如图1.2.图1.2 PTP 系统的实现方式1。
2 PTP 时钟提取模块框图BBU1324A 设备支持IEEE1588 PTP HOST&SLAVE 的功能， BBU1327A 设备支持IEEE1588 PTP SLAVE,都采用SEMTECH 的ACS9510.ACS9510支持IEEE1588 V2.0协议,PTP 时钟提取模块的功能框图如图1。
3.SFPSFP88E1145NP前面板PHYPHYACS9510MPC8280SPIOCXO/TCXO1PPS TODCOPPERRGMIIMII2M SDRAMBBU1324A IEEE1588模块框图UARTRGMIIRGMIISGMIISGMII图1。
一种基于IEEE_1588v2协议的SG时问同步方案
182一种基于IEEE 1588v2协议的5G 时间同步方案包其齐，连世龙（中电科普天科技股份有限公司，广东广州510310）摘要：5G 技术以其高带宽、低时延等特点，在交通、能源、工业、智慧城市等行业得到很多发展和应用。
文章针对5G 高精度时间同步方案，对基于IEEE 1588v2时间同步协议实现地面传输网络中高精度时间源信息传送的原理和过程进行了分析和说明，接着将IEEE 1588v2协议与其他同步协议与技术进行优劣分析，最后对5G 时间同步技术的下一步发展进行了展望。
关键词：时间同步；频率同步；IEEE 1588v2中图分类号：TN929.5文献标识码：A 文章编号：2096-9759（2023）03-0182-03A 5G Time Synchronization Scheme Based on IEEE 1588v2ProtocolBAO Qiqi ，LIAN Shilong(CETC Potevio Science &Technology Co.,Ltd.,Guangzhou 510310,China )Abstract:With its characteristics of high bandwidth and low delay,5G technology has been developed and applied in transpor-tation,energy,industry,smart city and other industries.Aiming at the high-precision time synchronization scheme of 5G,this paper analyzes and explains the principle and process of realizing high-precision time source information transmission in ground transmission network based on IEEE 1588v2time synchronization protocol,and then analyzes the advantages and disadvantages of IEEE 1588v2protocol and other synchronization protocols and technologies.Finally,the next development of 5G time syn-chronization technology is prospected.Keywords:time synchronization;frequency synchronization;IEEE 1588v20引言时间同步技术是通信网络中一项重要的基础支撑技术，通信网时间同步的精度对通信网的质量将产生直接的影响。
IEEE1588v2 时间同步以太网网络
EtherSynch™ - 完美的同步_________________________________________ 降低IEEE1588v2时间同步以太网网络的实现成本白皮书作者：Mike JonesMicrel公司高级产品营销经理引言下一代工业自动化系统将更多地围绕具有低消息延时、灵活拓扑和集成式定时功能的分布式高性能网络进行建构。
目前市场上已有多种所谓的新兴工业以太网框架，它们的基础是紧密集成了IEEE 1588v2(也称为IEEE 1588-2008)分布式同步功能的标准以太网通信技术。
IEEE 1588v2可以提供亚微秒性能和灵活的定时模式，在不断壮大的供应商生态系统中获得了广泛的认同。
具有高性价比的IEEE 1588v2正在逐步替代许多特殊的工业互连架构。
像Ethernet/IP、Profinet和PowerLink等充分利用了商用现成(COTS)技术的工业以太网标准都在积极地部署集成了IEEE 1588功能的以太网。
同样，电源系统自动化行业也制定了一个重要的标准来指导配电站的自动化，即IEC 61850。
在为配电站自动化系统(SAS)的成熟通信框架中部署以太网、IEEE 1588和响应容错机制方面，IEC 61850取得了新的突破。
还有许多较低端的应用，虽然它们的同步要求远非亚微秒抖动那样严格，但潜在的成本问题却阻碍了IEEE 1588v2标准的实现。
而在高端场合，有一些应用要求的同步性能远超IEEE 1588v2标准的规定值。
在工业自动化领域中，已经有EtherCAT和Profinet IRT等事实上的标准，它们的同步精度在10ns数量级，可满足最重要的实时应用要求。
EtherCAT和Profinet IRT使用的是私有技术，这些技术不使用标准以太网MAC(虽然两者都采用以太网10/100/100Mbps PHY层)。
不管是什么样的同步需求，推动这种市场的关键是利用现成的高集成度、低成本芯片实现高成本效益。
IEEE1588v2高精度时钟同步协议的总体设计与实现
IEEE1588v2高精度时钟同步协议的总体设计与实现王冠;肖萍萍【摘要】With the development of network technology, the gradually networked audio transmission set higher demands on asynchronous ethemet In provied high precision time to guaranty the real-time of transmission of audio data. Fortunately, IEEE 1588 is precisely designed to solve this problem. This article systematically describes the principle of IEEE1588 (version 2), and presents the general design of IEEE1588v2 in the angle of software implementation.%随着网络技术的发展,音频传输逐渐网络化,为保证音频数据传输的实时性,对异步的以太网提出了高精度的时间同步要求.而IEEE1588标准定义的PTP(Precision Time Protocol)协议正是为实现高精度时钟同步而制定的,本文系统地介绍了IEEE1588v2(第二版本的PTP协议)的原理,并从软件实现的角度给出了IEEEI588v2的总体设计.【期刊名称】《价值工程》【年(卷),期】2012(031)015【总页数】2页(P198-199)【关键词】音频传输网络;时钟同步;IEEE1588v2;PTP;精确时间协议【作者】王冠;肖萍萍【作者单位】武汉邮电科学研究院烽火网络有限公司,武汉430074;武汉邮电科学研究院烽火网络有限公司,武汉430074【正文语种】中文【中图分类】TN919.20 引言目前，基于以太网的数字音频传输技术已得到广泛应用，而以太网生来就是非确定性的网络，很难满足音频数据在传输过程中的同步和实时性要求。
PTN 1588v2时间同步技术分析
1 概述IEEE1588v2有效解决了GPS同步成本高、安装困难等问题，是承载TD-SCDMA/LTE网络的关键技术之一。
1588v2有3种时钟模式：普通时钟（OC）、边界时钟（BC）和透明时钟（TC）。
OC通常是网络始端或终端设备，该设备只有一个1588端口且只能作为Slave（从端口）或Master（主端口）。
BC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，可以实现逐级的时间传递。
TC是网络中间节点时钟设备，可分为E2E（EndtoEnd）和P2P （PeertoPeer）两种。
1588v2最重要的技术是BMC算法（BestMasterClockAlgorithm，最佳主时钟算法），其作用为：建立主从同步链，保证时钟路由不成环；支持多个时间源的自由选择和自动切换；主用时钟链路出现故障后，能自动快速倒换到备用时钟链路。
本地时钟通过BMC算法来决策哪个时钟是最好的，并据此来决定端口的下一个状态值是Master、Slave还是Passive。
在PTN中，1588v2实现时间同步主要有BC和TC两种模式。
2 BC模式BC模式又可分为带外和带内两种。
图1所示为BC带外模式，主时钟是RNC/BTS，与主时钟直接相连的PTN节点A通过外时间同步接口1PPS（PulsePerSecond，秒脉冲）＋TOD （TimeofDate）接口同步到RNC/BTS，其后主从同步链上各个节点采用BC模式同步其上一个节点，实现逐级同步。
在图1中假设已建立三条主从同步链，即A－D－E、A－D－C－F 和A－D－C－F－G，主从同步链的建立可通过BMC 算法自动生成或通过人工配置完成。
RNC:无线网络控制器BTS：基站收发器Node B:3G移动基站以主从同步链A－D－C－F－G为例分析，可看出BC带外模式特点为：⑴主从同步链的首尾节点（A、G）运行OC模式，其中节点A运行主PTP模式，节点G运行从PTP模式，其余中间节点运行BC模式，RNC、基站可不用支持1588v2协议处理；⑵它是一个逐级同步的过程，节点D同步到A，然后节点C再同步到D，依此类推，最终实现NodeB和RNC的时间同步；⑶PTN中主从端口数量一样，即有一个主端口就有一个从端口；⑷每条链路上的PTP包流量与网络节点数无关；⑸同步链的建立需要人为指定或运行PTP中的BMC算法；⑹若出现节点失效的情况，1588v2可采用BMC算法自动重新建立备用主从同步链，实现时间同步路径的自动倒换。
Ixia IEEE 1588 v2 时钟同步解决方案
总结
Ixia是唯一提供全面1588时间同步方案的公司 Ixia拥有业界最权威的功能和协议一致性实现 易用的界面 多种板卡和接口满足用户需求 Anue3500的4个GE和2个10GE端口可以同时 使用，提高测试效率 可以同时测试SyncE和1588 录制和回放现场数据来定位问题
5
易用性 - 向导，统计和分析
6
IxANVL协议一致性测试
384个测试用例验证G.8265.1/Y.1365.1
• IEEE 1588 Conformity Test Suite For Frequency Synchronization in Telecommunications Networks, Draft Version 2.0
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Ixia 全家福
14
11
Anue3500方案优势
1. 丰富、灵活的接口设置
• • • 4个BITs BNC 接口任意频率设置、2个E1/T1接口、4个GE接口及2个10GE接口 支持BITs接口的分频输出 任意Bits接口可设置为输出或输入分析频率
2.漂移的生成支持在T1/E1/2Mhz/10Mhz/1PPS输出 3.漂移分析支持在T1/E1/2Mhz/10Mhz/1PPS接口输入 4. GPS 及ToD时间接口支持，提供时间、相位分析 5.测试结果实时显示，支持采样频率调整（1/10 s ~ 1minute） 6. 多个G.8261测试模板同时加载 ，提高测试效率（最多5个测试例同时运行） 7. T1/E1 接口时钟输出或输入漂移分析，提供整体的 CES/SAToP/CESoPSN/PTP测试测试环境，无需其他仪表配合 8. 同时测试能力, ANUE 3500 支持1G和10G同时测试，支持SyncE和 1588v2同时测试 9. ANUE 3500 内置两个Wander 发生器， 可以把Wander 加载在任何物理 端口上(Ethernet， BNC(2Mhz,10Mhz,1PPS), T1/E1). 10. 支持 PTP time error测试 11. PDV测量精度4ns
IEEE1588v2特性原理和组网
时钟处理：时钟板时钟直接分发业务单板，时间信息是业务单板直接上报时钟板。
PTP Port
XCS
GE
GE 支路板
ESC OSC
PTP Port
PTP Port
ESC OSC
XCS PTP Port
GE
支路板
GE
RTC Time
Time Stamp RTC Time System Clock
System ClockTsitmaempRTC Time
RTC Time
Time Stamp RTC Time System Clock
• BC模型对应处于中间 位置的网络节点
TC
• TC：Transparent Clock，透明时钟
• TC模型自身不恢复 时间和频率，只对 1588报文做延时修 正。
• TC模型对应网络中 仅需配合处理1588 v2报文，自身不需 恢复时钟的设备。
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IEEE1588v2基本概念——端口状态
IEEE 1588v2
频率同步
时间同步
OK
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IEEE1588v2概述
1588 Master
Delay_Resp
Follow_Up
Sync
Delay_Req
1588 Slave
1 IEEE 1588v2是网络测量和控制系统的精密时钟同步协议标准，定义了以太网络的 PTP(精密时钟同步)协议，精度可以达到亚微秒级，实现频率同步和时间(相位)同步
Passive
• Passive状态意味不转 发sync协议报文，不 传递时钟相关信息， 只能处理P2P TC相关 的报文。
• 在BC模型中存在。当 BMC发现时钟源出现 环路，或出现次优时 钟源时，将把端口置 为passive模式。
基于IEEE1588V2的无线网络时间同步技术
第54卷 第1期2021年1月通信技术Communications TechnologyVol.54 No.1Jan. 2021·147·文献引用格式：高兆强. 基于IEEE1588V2的无线网络时间同步技术[J].通信技术，2021，54（01）：147-151.GAO Zhaoqiang. Wireless Network Time Synchronization Technology Based on IEEE1588V2 [J].Communications Technology,2021,54(01):147-151.doi:10.3969/j.issn.1002-0802.2021.01.023基于IEEE1588V2的无线网络时间同步技术*高兆强（中国船舶重工集团公司第七一六研究所，江苏 连云港 222002）摘 要：目前移动设备普遍采用GPS、北斗等卫星授时方式来获取时间，该方式技术成熟，授时精度高，但是卫星信号容易被干扰，仅仅依赖卫星授时存在风险。
提出将IEEE1588V2应用到无线时间同步领域，在更底层获取时间戳，减少网络传输时间的抖动；对路径时延采用卡尔曼滤波算法，减少网络传输时间的抖动；修正协议算法逻辑，使其适应无线网络环境，从而获取更加精确的传输时延，提高无线时间同步精度。
关键字：PTP; IEEE1588V2; 卡尔曼滤波；无线网络时间同步中图分类号：TP393.1 文献标识码：A 文章编号：1002-0802(2021)-01-0147-05 Wireless Network Time Synchronization Technology based on IEEE1588V2GAO Zhaoqiang（No.716 Research Institute, CSIS, Lianyungang Jiangsu 222002, China)Abstract: At present, mobile devices generally use GPS, Beidou and other satellite timing methods to acquire time. This method has mature technology and high timing accuracy, but satellite signals are easy to be interfered, and there is a risk to rely soly on satellite timing. It is proposed to apply IEEE1588V2 to the field of wireless time synchronization to obtain the timestamp at a lower level to reduce the jitter of network transmission time. Kalman filtering algorithm is used for path delay to reduce the jitter of network transmission time, and the protocol algorithm logic is modified to adapt it to the wireless network environment, thereby obtaining more accurate transmission delay and improving wireless time synchronization accuracy.Keywords: PTP; IEEE1588V2; Kalman filtering; wireless network time synchronization0 引 言移动设备间时间一致是各个移动设备协同工作的基础，广泛应用在数据融合、节点定位、定时任务等场合，目前在移动无线网络[1]，各个节点普遍采用卫星授时的方式来获取统一的时间，该方式技术成熟、精度高[2]，但是卫星信号的接收容易受到环境的限制，比如在天气不好或者室内的情况下，往往无法接受到卫星信号，并且卫星信号容易受到干扰，可靠性不高，在军事、航天等需要高可靠性的领域只采用卫星授时的方式存在安全隐患[3]，因此急需一种基于无线网络的时间同步技术来填补卫星授时的不足。
基于IEEE 1588的同步以太网实现方案
基于IEEE 1588的同步以太网应用解决方案1 背景IP化是未来网络业务的发展趋势，而以太网以其优越的性价比、广泛的应用及产品支持，成为以IP为基础的承载网的主要发展方向。
在部署电信级以太网时，如何解决时钟同步问题是一个要考虑的方面。
对分组网络的同步需求有两个方面：一是，分组网络可以承载TDM 业务，并提供TDM业务时钟恢复的机制，使得TDM业务在穿越分组网络后仍满足一定的性能指标；二是，分组网络可以像TDM网络一样，提供高精度的网络参考时钟，以满足网络节点或终端的同步需求。
同步以太网（SyncE）就是最新的标准解决方法。
在SyncE中，以太网采用与SONET（同步光纤网络）/SDH（同步数字系列）相同的方式，通过高品质、可跟踪一级基准时钟信号同步其位时钟。
2006年，国际电信联盟在其G.8261中描述了SyncE概念。
2007年，在G.8262中对SyncE的性能要求进行了标准化，规定了同步以太网网络设备中使用的时钟的最低性能要求。
IEEE在2002年发布了IEEE 1588标准，该标准定义了一种精确时间同步协议(PTP)，2005年又制定了新版本的IEEE 1588，即IEEE 1588v2。
2 相关标准与协议2.1 IEEE 1588IEEE 1588通过硬件和软件配合获得更精确的定时同步；在传输时间时钟信号时无需额外的时钟线，仍然使用原来以太网的数据线传送时钟信号，既简化了组网连接，又降低了成本。
IEEE 1588在技术规范中特别定义了一套基于消息的同步协议，通过周期性地发布带有时间戳的信息包，可以使各个测控节点的时钟得到校正，从而实现整个系统的同步运行。
其实现原理如图1所示。
图1 时钟误差校正原理首先，主时钟节点周期性(一般为2 s)地向整个系统发送同步包(Sync)，接着将同步包时间戳打包再发送同步跟随包(Follow Up)。
当各从时钟节点收到主时钟节点发来的同步包和同步跟随包后，依据各自时间戳、接收同步包时间戳和解析同步跟随包的时间戳，计算主从时钟差值；并用这个差值调整自身时钟，直到与主时钟同步为止。
IEEE-1588_v2_简介
IEEE-1588 Version 2简介lion38752010-07-12IEEE-1588 产生背景1.NTP协议解决了以太网定时同步能力的不足，但只能达到毫秒级精度2.测量仪器和工业控制需要更高的时间精度3.为满足测量及控制应用在分布式网络定时同步的高精度需要，IEEE-1588在2002年被颁布了IEEE-1588 与其它对时方案的对比GPS NTP北斗原子钟IEEE1588v2典型授时精度20ns10ms100ns10ns100ns需要卫星覆盖需要不需要需要不需要不需要锁定时间40s30ns60s60ns 综合成本中低高高低支持以太网端口不支持支持不支持不支持支持可控性低高中高高安全性低低高高中可靠性中高中高高影响时钟同步性能的因素1.路径延迟2.时钟的漂移与抖动3.控制法则4.时钟分辨率5.Sync消息的发送周期6.测量延迟的频率IEEE-1588 需要解决的问题1.时钟的漂移与抖动：各节点的时钟晶振频率存在差异，需要调频以保持各节点时钟步调一致IEEE-1588 需要解决的问题2.网络路径存在传输延迟，需要估算延迟，并消除延迟导致的时标误差3.网络路径的延迟可能存在不对称性及抖动，软件时标是造成不对称性与抖动的关键因素路径延迟的不对称性与抖动1.IEEE 1588的路径延迟测量假设通信路径延迟是对称的，即前向路径的传输延迟与后向传输延迟相同。
2.在延迟测量期间，延迟不应变化。
测量期间延迟变化会导致不对称和延迟抖动，这将直接影响同步精度。
3.虽然无法在IEEE 1588设备的边界之外控制延迟对称性和抖动，但如果测量基于硬件时间戳，则可在设备内改善路径对称性和抖动。
4.由于中断延时、环境切换和线程调度，软件时间戳会导致明显的抖动，而硬件时间戳则不存在这一问题。
IEEE-1588 需要解决的问题2、3IEEE-1588 需要解决的问题4.主时钟设备与各从时钟设备之间的广播路径存在差异，这会进一步降低各从时钟设备之间的同步精度IEEE-1588 需要解决的问题4BMC –最佳主时钟1.在成百上千台互连设备中，如何确定哪一台设备充当主时钟。
PTN 1588v2时间同步技术分析
以 主 从 同 步 链 Ａ— Ｄ — Ｃ— Ｆ Ｇ为 例 分 — 析 ，可 看 出Ｂ 带 外 模 式 特 点 为 ： Ｃ （） 从 同 步 链 的 首 尾 节 点 （ １主 Ａ、 Ｇ ）运 行
０ｃ模 式 ，其 中节 点 Ａ 行 主 Ｐ 模 式 ，节 点 Ｇ 运 ＴＰ
１ ８ ｖ 最 重 要 的 技 术 是 ＢＭ Ｃ算 法 （ ５８ ２ Ｂｅ ｔ ｓ Ｍ ｔ Ｃ１ ｋ Ａ１ Ｏ ｉｈ ， 最 佳 主 时 钟 算 ａ ｅ Ｏ ｇ ｔ ｍ ｒ ｓ ｃ ｒ 法 ） ，其 作 用 为 ： 建 立 主 从 同 步 链 ， 保 证 时
到 Ａ，然 后 节 点 ｃ再 同步 到Ｄ ，依 此 类 推 ，最 终
和 自 动 切 换 ；主 用 时 钟 链 路 出 现 故 障 后 ，能 自动 快 速 倒 换 到 备 用 时 钟 链 路 。 本 地 时 钟 通 过 ＢＭ Ｃ算 法 来 决 策 哪 个 时 钟 是 最 好 的 ， 并
据 此 来 决 定 端 口 的 下 一 个 状 态 值 是 Ｍ ａ ｔ ｅ 、 ｓ ｒ Ｓａ ｅ 是 Ｐ ｓｉｅ ｌｖ 还 ａ ｖ。 ｓ
电佑技 求
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烽 火通信 科技 股份 有限 公司
口 概 述
ＩＥ ５８ ２ 效 解 决 了ＧＰ 同 步 成本 高 、 Ｅ Ｅ １８ｖ 有 Ｓ
曰 Ｂ 模 式 Ｃ
ＢＣ模 式 又 可 分 为 带 外 和 带 内 两 种 。 图 １ 所 示 为ＢＣ带 外 模 式 ，主 时 钟 是 ＲＮＣ／ ＴＳ Ｂ ，与 主 时 钟 直 接 相 连 的Ｐ ＴＮ节 点 Ａ通 过 外 时 问 同 步
实 现 Ｎｏ ｅＢ￣ＲＮＣ的 时 间 同 步 ； ｄ Ｓ （Ｐ ３ ＴＮ中 主 从 端 口数 量 一 样 ， 即有 一 个 主 ）端来自口就 有 一 个 从 端 口 ；
P-OTN网络中IEEE1588v2时间同步技术的实现
Ｏ ＴＮ ａ ｎ ｄ ｄ ｉ ｓ ｃ ｕ ｓ ｓ ｅ ｓ ｓ ｅ ｖ ｅ ｒ ｌ ａ ｉ ｍｐ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｆ ｔ ｉ ｍｅ ｓ ｙ ｎ ｃ ｈ ｒ ｏ ｎ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ Ｐ ａ ｃ ｋ ｅ ｔ ｅ ｎ ｈ ａ ｎ ｃ ｅ ｄ Ｏｐ ｔ ｉ ｃ ｌ ａ Ｔ Ｉ ｌ ａ ｎ ｓ ｐ ｏ ｔ ｒ Ｎｅ ｔ ｗｏ ｒ ｋ ｆ Ｐ － ＯＴ Ｎ） ．
余 跃 １ ， ２ 。 刘 华 －
（ １ ． 武 汉 邮 电科 学研 究 院 湖 北 武 汉 ４ ３ ０ ０ ７ ４ ； ２ ． 烽 火通 信 科 技 股 份 有 限 公 司 湖 北 武汉 ４ ３ ０ ０ ７ ４ ） 摘要 ： 介 绍 了Ｉ Ｅ Ｅ Ｅ１ ５ ８ ８ ｖ ２精 确 时 间 同步 协 议 的基 本 原 理 ， 结合分析光传 送网的帧结构 ， 探 讨 了分 组 增 强 型 光 传 送 网
Ｔ ｈ ｅ ｎ ，ｔ ｈ ｅ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｓ ｅ ｓ ａ ｃ ｏ ｎ ｃ ｒ ｅ ｔ ｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ Ｉ Ｅ ＥＥ１ ５ ８ ８ ｖ ２ ｔ ｉ ｍｅ ｓ ｙ ｎ ｃ ｈ ｏｎ ｒ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ Ｐ － Ｏ Ｔ Ｎ ，ｉ ｎ ｃ ｌ ｕ ｄ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗａ ｒ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ｔ ｉ ｍｅ ｓ ｙ ｎ ｃ ｈ ｏｎ ｒ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｅ ｃ ｈ ｎｉ ａ ｓ ｍ ｍｏ ｄ ｕ ｌ ｅ ａ ｎ ｄ ｂ ｅ ｓ ｔ ｍａ ｓ ｔ ｅ ｒ ｃ ｌ ｏ ｃ ｋ ａ ｌ ｇ ｏ ｉ ｒ ｔ ｈ ｍ ｍｏ ｄ ｕ ｌ ｅ ． ｈｅ Ｔ ｅ ｘ ｐ ｅ ｉ ｒ ｍｅ ｎ ｔ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｈ ｏ ｗ ｓ ｔ ｈ ａ ｔ
IEEE1588V2
IEEE1588V2在电力系统时钟同步方面的应用作者：沈峻来源：《电子世界》2013年第16期【摘要】本文介绍了电力系统目前所采用的时间同步方案技术的局限性以及存在的问题。
在此基础上，提出了使用National Semiconductor的DP83640在标准以太网中应用的IEEE 1588精密时间协议（PTP）为传播主时钟时序给系统中的其他结点的实现方法。
【关键词】IEEE1588 v2；DP83640；PTP一、电力系统时间同步基本概况电力系统是时间相关系统，无论电压、电流、相角、功角变化，都是基于时间轴的波形。
近年来，超临界、超超临界机组相继并网运行，大区域电网互联，特高压输电技术得到发展。
电网安全稳定运行对电力自动化设备提出了新的要求，特别是对时间同步，要求继电保护装置、自动化装置、安全稳定控制系统、能量管理系统（EMS）和生产信息管理系统等基于统一的时间基准运行，以满足事件顺序记录（SOE）、故障录波、实时数据采集时间一致性要求，确保线路故障测距、相量和功角动态监测、机组和电网参数校验的准确性，以及电网事故分析和稳定控制水平，提高运行效率及其可靠性。
未来数字电力技术的推广应用，对时间同步的要求会更高。
电力系统被授时装置对时间同步准确度的要求大致分为以下4类：1）时间同步准确度不大于1μs：包括线路行波故障测距装置、同步相量测量装置、雷电定位系统、电子式互感器的合并单元等。
2）时间同步准确度不大于1ms：包括故障录波器、SOE装置、电气测控单元/远程终端装置（RTU）/保护测控一体化装置等。
3）时间同步准确度不大于10ms：包括微机保护装置安全自动装置、馈线终端装置（FTU）、变压器终端装置（TTU）、配电网自动化系统等。
4）时间同步准确度不大于1s：包括电能量采集装置、负荷/用电监控终端装置、电气设备在线状态检测终端装置或自动记录仪、控制/调度中心数字显示时钟、火电厂和水电厂以及变电站计算机监控系统、监控与数据采集（SCADA）/EMS、电能量计费系统（PBS）、继电保护及保障信息管理系统主站、电力市场技术支持系统等主站、负荷监控/用电管理系统主站、配电网自动化/管理系统主站、调度管理信息系统（DMIS）、企业管理信息系统（MIS）等。
基于IEEE1588协议的时间触发以太网同步算法
accuracy
D O I:10. 19678/j .issn.1000-3428.0049809
0 概述
在 实 时 工 业 以 太 网 没 有 设 定 正 式 标 准 时 ，文 献 [1]
提 出 通 过 IEEE 1 5 8 8 # 以 下 简 称 1 5 8 8 ) 时 钟 同 步 标 准 控
制 实 时 传 感 网 络 集 群 的 时 间 同 步 ，从 而 实 现 时 间 触 发 以
文 献 [ 2 ] 提 出 将 1 5 8 8 协 议 应 用 到 T T E 中 ，并 列 举 具 体 的 应 用 和 实 施 场 景 ，如 T T E 网 络 中 有 外 接 时 钟 源 、网 络
the
effect o f timestamp
accuracy on
the
synchronization a
IEEE 1588 protocol. To solvethis
p ro b le m ，a frequency
d rift estimation
and
bias
estimation model
赵 琪 \ 赵 怀 林 ' ，祝 波 2
( 1 . 上 海 应 用 技 术 大 学 电 子 与 电 气 工 程 学 院 ，上 海 201418; 2 . 清 华 大 学 计 算 机 科 学 与 技 术 系 ，北 京 100084)
摘 要 ：基于B E E 1588时间同步的时间触发以太网（T T E )解决数据传输延迟的不确定性问题时，未考虑时间戳精度 对 B E E 1588协议同步精度的影响。为此，建立一种频率漂移估计与偏差估计模型，计算时间戳精度对B E E 1588协 议同步精度的影响大小，并在理论上推导T T E 协议时间同步与IEEE 1588协议时间同步的误差。实验结果表明，当时 间戳精度达到0. 1 & 或 更 高 时 ，相对标准T T E 时间同步算法，基 于 IEEE 1588协议的T T E 网络具有更高的时间同步 精度。 关键词：IEEE 1588协议；时间同步；时间触发以太网；同步误差；时间戳精度
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EtherSynch™ - 完美的同步_________________________________________ 降低IEEE1588v2时间同步以太网网络的实现成本白皮书作者：Mike JonesMicrel公司高级产品营销经理引言下一代工业自动化系统将更多地围绕具有低消息延时、灵活拓扑和集成式定时功能的分布式高性能网络进行建构。
目前市场上已有多种所谓的新兴工业以太网框架，它们的基础是紧密集成了IEEE 1588v2(也称为IEEE 1588-2008)分布式同步功能的标准以太网通信技术。
IEEE 1588v2可以提供亚微秒性能和灵活的定时模式，在不断壮大的供应商生态系统中获得了广泛的认同。
具有高性价比的IEEE 1588v2正在逐步替代许多特殊的工业互连架构。
像Ethernet/IP、Profinet和PowerLink等充分利用了商用现成(COTS)技术的工业以太网标准都在积极地部署集成了IEEE 1588功能的以太网。
同样，电源系统自动化行业也制定了一个重要的标准来指导配电站的自动化，即IEC 61850。
在为配电站自动化系统(SAS)的成熟通信框架中部署以太网、IEEE 1588和响应容错机制方面，IEC 61850取得了新的突破。
还有许多较低端的应用，虽然它们的同步要求远非亚微秒抖动那样严格，但潜在的成本问题却阻碍了IEEE 1588v2标准的实现。
而在高端场合，有一些应用要求的同步性能远超IEEE 1588v2标准的规定值。
在工业自动化领域中，已经有EtherCAT和Profinet IRT等事实上的标准，它们的同步精度在10ns数量级，可满足最重要的实时应用要求。
EtherCAT和Profinet IRT使用的是私有技术，这些技术不使用标准以太网MAC(虽然两者都采用以太网10/100/100Mbps PHY层)。
不管是什么样的同步需求，推动这种市场的关键是利用现成的高集成度、低成本芯片实现高成本效益。
Micrel公司最近推出的EtherSynch™产品系列向系统设计师提供了最高集成度的IEEE 1588v2网络附加器件，它们能显著地减小系统物理尺寸、功耗以及总的BOM成本。
本白皮书将讨论在工业自动化系统中集成以太网和IEEE 1588v2的意义、Micrel公司EtherSynch™产品架构以及这些产品给工业以太网网络带来的好处。
时间同步网络的需求就像大多数成功技术一样，大量低成本的标准化构建模块将进入各种广泛的应用，即使是同步精度要求不那么严格的应用。
以太网和IEEE 1588的整合为精密定时的普及铺平了道路，通过发挥商用现成产品、经过验证的通信和同步技术以及生命期成本降低的优势，可进一步促进这种系统的开发。
实现这种应用的关键是使用能够简化节点设计的高集成度芯片，并满足不断变化的接口要求，包括：• 全面支持各种标准，包括IEEE 802.3(以太网)和IEEE 1588/PTPv2分布式定时和同步标准• 标准化的铜和光纤媒体选项，以适应不同的电缆距离• 灵活的拓扑：o 集中式星形拓扑，以便充分利用结构化布线的好处o 分布式菊花链拓扑(即环形和线性总线)，以便简化布线工程，方便动态修改网络配置o 混合拓扑，兼有集中式拓扑和分布式拓扑的好处。
• 可选的网络容错机制，以保持通信的可用性• 支持分布式同步，这种同步方式可能被扩展到本地连接的器件• 通信和同步方面的硬件辅助功能，以便最大限度地减少对嵌入式处理器的处理需求• 丰富的I/O功能集，以适应具有不同工作特性的广泛器件系统性能取决于上述这些因素的复杂组合，因此很难应用一般的经验进行网络配置。
通信延时、同步抖动、环路恢复延时等都是互相交织在一起的。
例如，增加环路恢复时间可能会降低同步性能。
不管是增加网络带宽还是提高处理速度都无助于解决这种问题。
对于更为高端的应用，可以通过前瞻性地解决可能降低同步性能的误差源来增强基于以太网的IEEE 1588v2实现性能。
更高精度的振荡器、增强的电源滤波功能等有助于实现远低于100ns的同步性能。
推动如此广泛应用的挑战在于建立一个足够宽的、能够以很低成本涵盖应用需求的网络架构。
这样，系统设计师才可能开发出兼具两方面优势的标准化构建模块，即以极具成本效益的价格实现只有芯片才能达到的高性能。
通过提高集成度降低成本IEEE 1588v2实现还远未普及，一般用FPGA、物理层(PHY)收发器或微控制器实现。
将以太网交换功能与IEEE 1588v2(和相关逻辑)集成在一起并不是件简单的事，需要额外的通信与同步处理(在主CPU中提供)。
以高性价比的方式从相对简单的串行互连与总线过渡到以太网/IEEE 1588v2集成式网络极具挑战性。
考虑到RS-485接口和以太网端口之间的成本差异，将低端器件直接连接到以太网网络在成本上仍然是不可行的。
为了获得与点到点系统相近的价格，以太网/IEEE 1588附加器需要复接多个器件(通过I/O引脚)。
过渡到网络可以提供更大的灵活性，并具有许多好处。
以太网/1588v2附加器(假设是分布式拓扑)的成本包括：• IEEE 1588v2支持o IEEE 1588v2精密时钟o 用于PTP数据包的2个时间戳单元(TSU)o PTP硬件支持• 三端口10/100以太网交换机• 2个集成式介质访问控制(MAC)• 2个10/100BaseTX PHY层收发器• 精密I/O(同步到精密时钟)• PTP软件(一般在主CPU上运行)目前以太网/1588v2附加器是用FPGA实现的，带一对外部以太网PHY收发器，估计成本在20至30美元之间，或更高些。
假设4至8个器件共享单个以太网/1588附加器，那么分摊到每个器件的成本在3至5美元左右，是RS-485接口收发器不到1美元成本的好几倍。
为了将以太网/IEEE 1588附加器成本降低到与串行互连相当的水平，有必要做进一步的集成。
进一步的集成一般可以通过ASIC实现。
Micrel半导体公司最近就针对实时应用推出了KSZ84xx EtherSynch™系列支持IEEE 1588v2功能的以太网三端口10/100交换机，如图1所示。
图1：KSZ84xx EtherSynch™系列具有IEEE 1588功能的三端口交换机架构。
这种工业级平台是单芯片、高集成度的1588/以太网附加器的典型代表，可以提供诸多方面的好处：• 线速、完全可管理的三端口10/100Mbps交换机• 两个IEEE 1588v2时间戳单元(TSU)、精密时钟和分布式同步机制o 同步性能得到了提升，因为TSU位于MAC和PHY之间o 支持祖时钟(Grand Master)、主时钟、从时钟和透明时钟模式• 两个低功耗的10BaseT/100BaseTX PHYo 最低功耗的100BaseTX PHY收发器(每个端口小于150mW)o 支持100Base-FX光纤收发器• 硬件方式的通信和精密时钟同步，因而可以减少主CPU 上的总处理负担 • 集成式I/O ，可以被同步到整个系统同步层次• 先进的电源管理，包括IEEE 802.3az 高能效以太网(EEE)• 通过单芯片设计实现紧凑尺寸(64引脚封装，10mm x 10mm)通过百分之百硬件实现的1-Step 透明时钟机制可以有效减轻主CPU 的开销处理负担。
如图2所示的1-Step 同步技术可以同时减少网络流量和CPU 负担。
交换延时的测量和校正是在输出的网络PTP 数据包中即时进行的。
KSZ84xx 还支持2-Step 同步技术，它可以在主CPU 控制下向跟随消息中增加时间戳交换延时校正功能。
KSZ84xx EtherSynch™系列同时支持端到端和对等同步延时机制。
KSZ84xx 提供标准(MII 或RMII)和普通主机总线接口，可支持带或不带嵌入式以太网MAC 的CPU 。
市场上的大多数1588实现将高引脚数(30个以上)的MAC-to-PHY 接口划分到两个单独的器件上，从而降低了同步性能。
多芯片实现方案也被证明需要更高成本和更高功耗，而且占用更多电路板空间，可靠性通常也比ASIC 低。
精密GPIO 机制支持多个器件共享单个以太网/IEEE 1588附加器。
精密GPIO 具有很高的灵活性和可配置能力，支持具有宽泛工作特征和性能参数的各种器件。
Delay 延时 Offset 偏移量* 1-Step 同步技术不要求跟随消息。
图2：1-Step 和2-Step 同步技术。
从 主 TM1TM2同步消息 跟随消息 延时请求延时响应 TS1TM1 TS2TM2精密同步和本地同步通过精密GPIO机制连接到网络的器件必须同步到节点以及系统基准定时时钟。
图3描述了IEEE 1588v2规定的系统定时层次，其中全局实时基准(即GPS)同步祖时钟(GMS)并作为系统基准。
图3有多个主时钟(MC)，每个主时钟对应一个单独的同步域。
每个主时钟同步由一个特殊同步域组成的从时钟(SC)组。
对于工业以太网来说，从时钟一般通过菊花链的形式组成分布式拓扑结构。
本地连接节点可以通过与本地精密时钟同步的精密I/O接口输出或输入数据和/或控制信息。
图3：IEEE 1588v2分布式定时网络例子。
可以通过标准化的定时接口提供本地同步：• 1PPS基准时钟用于时间分配• 10MHz基准时钟用于同步时钟分配由于每个应用的定时和同步要求都不一样，因此需要通过多功能性剪裁定时接口来满足特定设计的需要。
更多基准信号(如100PPS定时输出，1MHz和5MHz 等)也是必要的，而信号特征也可能改变(如脉冲宽度、电压值等)。
Micrel的KSZ84xx工业以太网交换机平台是专门为支持同步网络而设计的一种ASIC。
精密I/O引脚同步于本地精密时钟，继而同步到系统定时层次。
实验室测试表明，其同步抖动在100ns数量级以下(见图4)，即使在99%以上网络负荷和使用标准50ppm本地晶振时也能达到这个指标。
如此高的性能是通过在PHY 和MAC(片上)之间直接放置时间戳单元实现的，这样可以在节点层次显著减少测量和时间戳误差。
结果是，原本需要昂贵的ASIC解决方案才能满足的更高端实时网络需求现在通过低成本、现成的IEEE1588v2器件就能满足。
提升同步性能的另外一个因素是紧密集成的精密时间协议(PTP)栈，这是位于挪威奥斯陆的OnTime Networks公司开发的一项技术。
硬件辅助的PTP操作(特别是周期性的透明时钟校正)不仅更加高效，而且更加重要的是能够节省宝贵的主CPU资源，将更多的资源留给应用处理使用。
也就是说，任何IEEE 1588v2 PTP栈软件都可以(经过优化)用来和KSZ84xx平台一起使用。
图4：KSZ84xx EtherSynch™系列产品的亚100ns同步抖动性能。