IEEE1588和高精度时间同步的方法
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。
IEEE1588精密时钟同步协议测试技术
IEEE1588精密时钟同步协议测试技术1 引言以太网技术由于其开放性好、价格低廉和使用方便等特点，已经广泛应用于电信级别的网络中，以太网的数据传输速度也从早期的10M 提高到100M，GE，10GE。
40GE，100GE 正式产品也将于2009 年推出。
以太网技术是“即插即用”的，也就是将以太网终端接到IP 网络上就可以随时使用其提供的业务。
但是，只有“同步的”的IP 网络才是一个真正的电信级网络，才能够为IP 网络传送各种实时业务与数据业务的多重播放业务提供保障。
目前，电信级网络对时间同步要求十分严格，对于一个全国范围的IP 网络来说，骨干网络时延一般要求控制在50ms 之内，现行的互联网网络时间协议NTP（NetworkTimeProtocol），简单网络时间协议SNTP（SimpleNetwork TimeProtocol）等不能达到所要求的同步精度或收敛速度。
基于以太网的时分复用通道仿真技术（TDM over Ethernet）作为一种过渡技术，具有一定的以太网时钟同步概念，可以部分解决现有终端设备用于以太网的无缝连接问题。
IEEE 1588标准则特别适合于以太网，可以在一个地域分散的IP 网络中实现微秒级高精度的时钟同步。
本文重点介绍IEEE 1588 技术及其测试实现。
2 IEEE1588PTP 介绍IEEE1588PTP 协议借鉴了NTP 技术，具有容易配置、快速收敛以及对网络带宽和资源消耗少等特点。
IEEE1588 标准的全称是“网络测量和控制系统的精密时钟同步协议标准（IEEE1588Precision Clock Synchronization Protocol）”，简称PTP（Precision Timing Protocol），它的主要原理是通过一个同步信号周期性的对网络中所有节点的时钟进行校正同步，可以使基于以太网的分布式系统达到精确同步，IEEE 1588PTP 时钟同步技术也可以应用于任何组播网络中。
IEEE_1588协议
IEEE_1588协议IEEE1588协议，也称为精密时钟同步协议，是一个用于实时系统中精确同步时钟的网络协议。
它的目标是提供亚微秒级的时钟同步精度，以满足高精度和高同步性能的实时应用需求。
IEEE1588协议主要用于工业自动化、电力系统、通信系统等领域，能够实现在分布式系统中所有时钟设备之间的同步。
IEEE 1588协议的原理是基于主从模式，其中一个设备是主时钟（Master Clock），该设备通过发送同步消息来广播时间信息，其他设备则是从时钟（Slave Clock），它们通过接收同步消息来校正自身的时钟。
主从模式可以实现网络中所有设备的时间同步，但是主时钟设备需要提供高精准的参考时钟。
IEEE1588协议的消息格式如下：1. Sync消息（同步消息）：主时钟设备通过此消息广播时间信息，从时钟设备通过解析此消息来校正自身的时钟。
2. Delay_Req消息（延迟请求消息）：从时钟设备通过向主时钟设备发送此消息来计算时钟矫正的延迟。
3. Follow_Up消息（跟随消息）：主时钟设备通过此消息回复Delay_Req消息，包含时钟矫正延迟的信息。
4. Delay_Resp消息（延迟响应消息）：主时钟设备通过此消息回复Delay_Req消息，包含时钟矫正延迟的信息。
5. PDelay_Req消息（精确延迟请求消息）：用于测量主从时钟之间的延迟。
6. PDelay_Resp消息（精确延迟响应消息）：用于回复PDelay_Req消息，包含主从时钟之间的延迟信息。
7. Announce消息（通告消息）：用于通知网络中的设备主时钟的更改。
IEEE 1588协议的核心算法是时钟同步算法，该算法通过计算往返时延（Round-Trip Delay）来实现时钟同步。
往返时延包括主时钟设备发送Sync消息到从时钟设备接收到Follow_Up消息的时间，以及从时钟设备收到Delay_Resp消息到主时钟设备接收到的时间。
IEEE 1588精密时钟同步协议测试技术
IEEE 1588精密时钟同步协议测试技术关键字：基站数字示波器光纤测试仪光谱仪自动化测试基于以太网的时分复用通道仿真技术（TDM over Ethernet）作为一种过渡技术，具有一定的以太网时钟同步概念，可以部分解决现有终端设备用于以太网的无缝连接问题。
IEEE 1588标准则特别适合于以太网，可以在一个地域分散的IP网络中实现微秒级高精度的时钟同步。
本文重点介绍IEEE 1588技术及其测试实现。
1引言以太网技术由于其开放性好、价格低廉和使用方便等特点，已经广泛应用于电信级别的网络中，以太网的数据传输速度也从早期的10M提高到100M，GE，10GE。
40GE，100GE正式产品也将于200 9年推出。
以太网技术是“即插即用”的，也就是将以太网终端接到IP网络上就可以随时使用其提供的业务。
但是，只有“同步的”的IP网络才是一个真正的电信级网络，才能够为IP网络传送各种实时业务与数据业务的多重播放业务提供保障。
目前，电信级网络对时间同步要求十分严格，对于一个全国范围的IP网络来说，骨干网络时延一般要求控制在50ms之内，现行的互联网网络时间协议NTP（Network Time Prot ocol），简单网络时间协议SNTP（Simple Network Time Protocol）等不能达到所要求的同步精度或收敛速度。
基于以太网的时分复用通道仿真技术（TDM over Ethernet）作为一种过渡技术，具有一定的以太网时钟同步概念，可以部分解决现有终端设备用于以太网的无缝连接问题。
IEEE 1588标准则特别适合于以太网，可以在一个地域分散的IP网络中实现微秒级高精度的时钟同步。
本文重点介绍IEEE 1588技术及其测试实现。
2 IEEE 1588PTP介绍IEEE 1588PTP协议借鉴了NTP技术，具有容易配置、快速收敛以及对网络带宽和资源消耗少等特点。
IEEE1588标准的全称是“网络测量和控制系统的精密时钟同步协议标准（IEEE 1588 Precision Clo ck Synchronization Protocol）”，简称PTP（Precision Timing Protocol），它的主要原理是通过一个同步信号周期性的对网络中所有节点的时钟进行校正同步，可以使基于以太网的分布式系统达到精确同步，IEEE 1588PTP时钟同步技术也可以应用于任何组播网络中。
IEEE1588的高精度时间同步算法的分析与实现
IEEE1588的高精度时间同步算法的分析与实现IEEE1588，也被称为精确时间协议（PTP），是一种用于网络中实现高精度时间同步的协议。
它在各种工业应用和通信系统中被广泛采用，因为它可以提供微秒级甚至亚微秒级的精度，满足了许多应用的实时性要求。
首先，IEEE 1588协议需要在网络中选择一个主时钟（Master Clock），作为时间同步的源头。
主时钟拥有最高的时间精度，并将其时间信息通过数据包广播给其他时钟节点。
其他节点被称为从时钟（Slave Clock），它们通过接收到的时间数据来调整自身的时钟，并与主时钟保持同步。
在主时钟启动时，它会周期性地发送特殊的数据包，称为同步事件（Sync Event）。
这些数据包包含了主时钟的当前时间戳，从时钟接收到这些数据包后，会记录接收时间戳。
当从时钟收到一定数量的同步事件后，它会计算出与主时钟的相对时间差，并根据这个时间差来调整自身的时钟。
为了确保时间同步的准确性，IEEE 1588采用了两个重要的概念，即时钟同步和时间戳校准。
时钟同步通过周期性的同步事件来实现，从而减小网络延迟带来的时间误差。
而时间戳校准则通过周期性地发送延迟请求（Delay Request）和延迟响应（Delay Response）数据包来估计网络延迟，并相应地调整时间戳。
在实际的实现中，IEEE1588通常使用硬件支持或软件实现的方式。
硬件支持一般通过专用的电路芯片或FPGA来实现，它们能够提供更高的时间精度和更低的延迟。
而软件实现则是在通用的计算机上运行，通过操作系统和网络协议栈来实现时间同步功能。
在软件实现中，IEEE1588通常依赖于操作系统的时钟服务和网络协议栈。
操作系统的时钟服务提供了计算机系统的时间信息，并提供了时间戳的功能。
网络协议栈则负责封装和发送数据包，并处理收到的数据包以提取时间戳信息。
在实现中，需要考虑以下几个关键问题：1.时间同步精度：在实现中，需要根据具体应用的要求选择合适的时钟源和自适应算法，以达到所需的精度。
(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。
IEEE1588高精度同步算法的研究和实现
IEEE1588高精度同步算法的研究和实现
IEEE1588高精度同步算法的研究和实现
随着网络技术的发展,分布式控制系统中对时间同步的要求越来越高.为了满足某些领域中微秒级时间同步的要求,本文对IEEE1588高精度时间同步进行了研究,对该算法实现高精度同步的方法进行了阐述,同时对实际系统中存在的问题进行了剖析,根据分析结果,采用系统晶振补偿和OffsetTime滤波的方法对系统进行了完善,并进行了实验.实验结果表明,通过晶振补偿和OffsetTime滤波很大程度上提高了同步精度,达到了高精度同步系统的要求.
作者：桂本烜刘锦华 GUI Ben-xuan LIU Jin-hua 作者单位：桂本烜,GUI Ben-xuan(浙江大学先进控制研究所,杭州,310027) 刘锦华,LIU Jin-hua(中石油辽河油田分公司,辽宁,盘锦,124010) 刊名：电光与控制ISTIC PKU英文刊名：ELECTRONICS OPTICS & CONTROL 年，卷(期)：2006 13(5) 分类号：V271.4 TN914 关键词：IEEE1588 时间同步线路延时时间偏差时钟补偿。
GNSS+1588v2高精度时间同步技术实现
现代电子技术Modern Electronics Technique2024年3月1日第47卷第5期Mar. 2024Vol. 47 No. 50 引 言目前国内电信运营商主要采用的时间同步技术是GNSS 卫星授时同步技术[1]。
这种方法主要是在各个基站上部署GNSS 信号接收器，从而获得高精度的时间基准源用于同步各个基站内的时间，实现各个基站的时间同步[2]。
然而随着5G 部署数量的增大，室内基站也呈现几何数量的增长，势必会存在卫星信号覆盖盲区[3]。
此外，GNSS 信号接收器的安装和维护成本相对较高，不利于5G 基站的大规模部署。
基于1588v2的本地高精度时间同步网络[4⁃5]，通过网络中的时间链路传递承载设备配置1588v2功能，使得网络中间边界时钟节点的一个端口作为从时钟，与上级时钟保持同步，其他端口则作为下一级时钟系统的主时钟，生成新的1588v2报文向下游传递[6]。
通过该方式将时钟源时间基准信号逐点传递至5G 基站设备。
GNSS+1588v2高精度时间同步技术实现王潇禾， 李雪梅， 廖 麒（成都理工大学 机电工程学院， 四川 成都 610059）摘 要： 5G 高精度时间同步是作为5G 基站建设的重要要求之一，但随着5G 室内基站数量呈现几何级数增长，使用GNSS 授时同步时钟势必会存在很多限制，比如容易受场地环境的影响无法获取卫星信号、GNSS 接收机的成本突增，所以使用GNSS 时钟同步技术不适合5G 基站的大规模部署。
文中提出一种基于OCTEON Fusion 平台的GNSS+1588v2时间同步技术实现方案，其特点在于使用层次式同步，通过GNSS 给一个时钟系统同步授时，被授时的时钟系统作为主时钟系统通过1588v2地面链路给下一级时钟系统授时，实现一个GNSS 给多个基站同步授时。
文中对现有的GNSS 时钟同步授时进行分析，在此基础上提出一种基于OCTEON Fusion 平台的GNSS+1588v2时间同步方案，在对此方案的同步精度和同步稳定性的测试中，时钟同步精度达到10 ns 左右，同步稳定性达到10 ns 以内。
IEEE1588精密时钟同步分析
IEEE1588精密时钟同步分析0引言测试与测量（Test and Measurement，T&M）的发展以测试总线的发展为标志。
测试总线从GPIB 到VXI再到PXI，测试仪器也由机架式发展到了插卡式。
但是T&M对数据传输与处理综合要求的逐步提高使得这种发展已经远远不能满足人们的需求，于是以太网以其优秀的传输性能开始被广泛采用。
人们开始在测试与测量系统中直接接入以太网，然后使用GPIB、VXI或者PXI总线连接仪器，达到向远程地点传输数据或者从远程地点接收命令的目的。
去年9月，Agilent公司和VXI科技公司联合推出了LXI（LAN based eXtensions for Instruments），这是一种适用于测试系统的新一代基于LAN的模块化平台标准。
LXI总线不受带宽、软件和计算机背板体系结构的限制，而且能利用日益增长的Ethernet吞吐能力。
LXI是一种基于网络的仪器接口规范，为实现各种终端设备之间的同步控制，采用了以太网的精密时间协议（Precision Time Protocol，PTP），即IEEE1588。
IEEE1588定义了一个在测量和控制网络中，与网络交流、本地计算和分配对象有关的精确同步时钟的协议（PTP）。
下面介绍这种精密时钟协议的体系结构、工作原理以及它的精度分析。
1IEEE1588体系结构1.1关于精密时钟一个1588精密时钟（PTP）系统包括多个节点，每一个都代表一个时钟，时钟之间经由网络连接。
按工作原理，时钟可以分为普通时钟和边界时钟两种。
二者的区别是普通时钟只有一个PTP端口，而边界时钟包括多个PTP端口。
在网络中，每一个时钟都可能处于下面3种状态：从属时钟（SLAVE）、主时钟（MASTER）和原主时钟（PASSIVE）。
每个时钟所处的状态是根据最优化的时钟算法决定的，图2IEEE1588的三层结构这些状态随着网络构造的改变而改变。
1.2PTP参考体系结构PTP体系结构的特别之处在于硬件部分与协议的分离，以及软件部分与协议的分离，因此，运行时对处理器的要求很低。
IEEE1588的高精度时间同步算法的分析与实现
set计算存在偏差的问题 , 针对这个情况对 Offset2
Abstract:W ith the rap id development of networks, the synchronization of different devices in a dis2 tributed system becomes more and more im portant . To reach the strict lim it of som e app lications in special fields, this paper p resents a deep study of the synchronization method of IEEE1588. First, the theory of the IEEE1588 ( Precision clock synchronization p rotocol) is expounded, and then a study of the real syn2 chronization system is discussed. Through the analysis of the synchronization system , the way to imp rove
0 引言
目前 ,许多应用系统都是建立在分布式网络环 境之上 ,此时 ,如果没有一个统一的 、 准确的时钟 ,这 些应用很难正常的协调工作和运行 。特别在分布式 控制系统中 ,考虑到实时性的调度和控制 ,对时间统 一的要求就更为严格 。 IEEE1588 是一种网络时间 同步协议 ,可以实现高精度的时间同步 。协议支持 系统范围的时钟同步 , 这种同步能在小网络到本地 时钟计算资源范围内实现微秒级的精确同步 。 文中首先介绍了 IEEE1588 的同步原理 , 然后 对 IEEE1588 同步算法及同步过程中影响同步精度 的因素进行了深入的探讨 , 同时根据实际应用中存 在的问题对 IEEE1588 进行了完善 。
雷达时钟同步方案
雷达时钟同步方案是为了确保雷达系统内部不同组件之间以及雷达与其他系统（如GPS系统）之间的精确时间同步，这对于雷达的精准距离、速度和角度测量至关重要。
以下是一些常见的雷达时钟同步方案：1. GPS授时同步：- 利用全球定位系统（GPS）提供的高精度时间信号来同步雷达时钟。
GPS卫星会发送包含精确时间戳的信号，雷达系统接收这些信号并通过内置的GPS接收器提取时间信息，将本地时钟校准到与GPS世界协调时（UTC）一致。
2. IEEE 1588 Precision Time Protocol (PTP)：- IEEE 1588是一种精密时间同步协议，它允许在局域网（LAN）环境中实现纳秒级别的时钟同步。
雷达系统可以通过以太网连接，利用PTP协议与参考时钟（如GPS接收器）或其他已同步设备进行时钟同步。
3. 1PPS同步：- 1 Pulse Per Second（1PPS）同步方式，是GPS系统除了发送连续的码元信号外，还提供一个精确到秒的脉冲信号。
雷达系统通过接收并锁定这个秒脉冲信号，从而实现时钟同步。
4. 相位同步：- 在某些高级雷达系统中，尤其是相干雷达系统，需要更高的同步精度。
这时，不仅时钟频率需要同步，还要实现相位同步，以确保雷达发射和接收的信号间具有精确的相位关系。
5. 内部晶振与锁相环PLL：- 雷达系统内部通常有一个高稳定性的晶振作为本地时钟源，通过锁相环（PLL）技术，它可以跟踪和锁定外部提供的高精度时钟信号，实现时钟同步。
综上所述，雷达时钟同步方案根据应用场景和精度要求选择合适的技术，确保雷达在进行信号发射、接收和处理时，所有组件的时间基准始终保持一致，从而提高雷达系统的测量精度和效能。
IEEE 1588精密时钟同步协议测试技术
IEEE 1588精密时钟同步协议测试技术关键字：基站数字示波器光纤测试仪光谱仪自动化测试基于以太网的时分复用通道仿真技术（TDM over Ethernet）作为一种过渡技术，具有一定的以太网时钟同步概念，可以部分解决现有终端设备用于以太网的无缝连接问题。
IEEE 1588标准则特别适合于以太网，可以在一个地域分散的IP网络中实现微秒级高精度的时钟同步。
本文重点介绍IEEE 1588技术及其测试实现。
1引言以太网技术由于其开放性好、价格低廉和使用方便等特点，已经广泛应用于电信级别的网络中，以太网的数据传输速度也从早期的10M提高到100M，GE，10GE。
40GE，100GE正式产品也将于200 9年推出。
以太网技术是“即插即用”的，也就是将以太网终端接到IP网络上就可以随时使用其提供的业务。
但是，只有“同步的”的IP网络才是一个真正的电信级网络，才能够为IP网络传送各种实时业务与数据业务的多重播放业务提供保障。
目前，电信级网络对时间同步要求十分严格，对于一个全国范围的IP网络来说，骨干网络时延一般要求控制在50ms之内，现行的互联网网络时间协议NTP（Network Time Prot ocol），简单网络时间协议SNTP（Simple Network Time Protocol）等不能达到所要求的同步精度或收敛速度。
基于以太网的时分复用通道仿真技术（TDM over Ethernet）作为一种过渡技术，具有一定的以太网时钟同步概念，可以部分解决现有终端设备用于以太网的无缝连接问题。
IEEE 1588标准则特别适合于以太网，可以在一个地域分散的IP网络中实现微秒级高精度的时钟同步。
本文重点介绍IEEE 1588技术及其测试实现。
2 IEEE 1588PTP介绍IEEE 1588PTP协议借鉴了NTP技术，具有容易配置、快速收敛以及对网络带宽和资源消耗少等特点。
IEEE1588标准的全称是“网络测量和控制系统的精密时钟同步协议标准（IEEE 1588 Precision Clo ck Synchronization Protocol）”，简称PTP（Precision Timing Protocol），它的主要原理是通过一个同步信号周期性的对网络中所有节点的时钟进行校正同步，可以使基于以太网的分布式系统达到精确同步，IEEE 1588PTP时钟同步技术也可以应用于任何组播网络中。
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IEEE1588和高精度时间同步的方法[作者：阮於东]IEEE1588和高精度时间同步的方法摘要本文介绍网络时间同步和最佳时钟算法的概念，介绍用于分散测量和控制的精确时间同步协议IEEE1588的原理。
关键词：时间同步：时间标记：最佳时钟算法：IEEE1588 and Precise Time Synchronization MethodRuan Yu-dong SEARIAbstract：The paper introduce the time synchronization and the best master algorithmconcept ,descripts the precise time synchronization principle of IEEE1588 protocol for networked measurement and control system0引言控制系统中的时间同步问题早就出现，而随着系统范围的扩大和分散控制的发展，通过网络联系的分散控制节点之间的时间同步变得越来越重要。
系统中时间的使用通常有两种不同的应用类型：时间标记性应用和基于频率的应用。
如配电应用可代表时间标记应用，在这种系统中绝对时间很重要，因为特定事件的定时不仅需要与本系统内的其他事件的时间作比较，而且由于电力系统的连贯性，经常可能需要与外部相关系统的事件的时间作比较。
哪一个事件先发生？是电网A先跳闸，还是电网B先跳闸？这些事件相隔多少时间？在实际应用中这些事件可能发生在不同的地理区域。
由于这个原因需要绝对时间值的概念，并且这个时间基准需要校正为世界各地使用的常用时间。
由于特定的事件和报警是被打上时间标记的，只要这些时间标记具有相同的基准，就可以在事后进行这些事件的时间顺序的分析。
另一方面，在控制系统中存在大量基于频率的应用，如通过网络连接的多个分布驱动的协调控制，它们需要精确同时执行，因为它们不能过度拉伸或损坏驱动机架之间的织物。
在这些应用中当这些驱动器是同步工作时过程最佳。
如果每个驱动器精确地在同时采样反馈和执行控制算法，同时执行控制命令，那么作用力的施加是协调的。
在这种应用中绝对时间不是很重要，但是控制周期的同步非常重要。
解决这些问题的关键是时间同步，时间同步的目的就是要将时间基准准确地传递到各控制点，传递并不困难，难于达到的是传递的精度。
在2002年出现的IEEE1588标准（网络化测量和控制系统的精确时钟同步协议，通常称为Precision Time Protocol[PTP]）在这方面取得了重大进展。
使用这个方法并不需要很多资源就可以达到100纳秒级的同步精度。
IEEE1588标准出现后得到业界高度重视，在2002年，2004年举办专业会议，2006年将举办第三次专业会议。
工业控制的领先厂商Rockwell，Siemens等立即投入产品开发，IEC已将它转化为IEC61588－2004标准，这个标准已为Ethernet/IP，Profinet，PowerLink，EtherCat 等基于以太网的总线采用，成为当前普遍采用的方法。
1 IEEE1588标准IEEE1588标准，规定了将分散在测量和控制系统内的分离节点上独立运行的时钟，同步到一个高精度和准确度的协议。
这些时钟是在一个通信网络中互相通信的。
按这个基本格式，这个协议要形成树形的管理，使系统内的这些时钟产生一个主从关系。
在一个给定子网中包括多个节点，每一个节点都有一个时钟。
时钟之间经由网络连接。
IEEE1588规定了子网的划分规则，它是按时钟的级别划分子网，一个子网只有一个1级或2级时钟。
在一个子网中只有一个主时钟，从时钟从主时钟得到时间，所有时钟最终都是从一个称为祖母时钟那里得到它的时间。
任何时钟和它的祖母时钟之间的通信路径都是最小跨度树的一部分。
分布时钟的PTP系统由普通时钟和边界时钟组成。
普通时钟是只有一个PTP端口的时钟，边界时钟是带两个或多个不同的PTP通信路径的端口的时钟。
如一个可在它的端口上实现PTP协议的交换机就是一个边界时钟。
很明显普通时钟只有接收时间的能力，边界时钟具有传递时间的能力。
系统中的一个时钟可选为主时钟，由主时钟向从时钟发送同步报文，通过报文传递时钟信息。
图1是一个配置的例子。
图1－带祖母时钟、边界时钟和从时钟的系统例子2 PTP时钟的协议模型图1是PTP子域的例子，最上面的是这个子域的祖母时钟，它是一个GPS（Global Positioning Satellite System是由美国国防部维持的系统，来自GPS的时间可以达到10～100ns的精度范围）时钟，是这个子域的时间源，下面通过父子结构的时钟端口构成传递系统。
这个结构的根是祖母时钟，这个结构的每一个分支点通常需要一个边界时钟，这点上从根进一步分支方向的所有时钟端口必须是主或父代端口，而有一个端口是同步到更加靠近根的时钟的从端口。
分支到最后（不是根方向）的端口必定是从端口或不活动（Passive）端口（不活动端口的通信路径上，除非另外规定不应当发生报文）。
3 PTP同步机制IEEE1588定义了四种同步报文Sync，Follow_up ,Delay_Request , Delay_Response , 和一组管理报文。
为了简化问题，我们先考虑一个主时钟与一个从时钟的同步过程：1，主节点每2秒钟（同步报文的间隔是可设置的，这里假设为2秒）向从节点发送一个“同步”（Sync）报文。
这个报文是由主节点打上预计的发送时间标记的报文，但是由于预计的发送时间和实际的发送报文发送本身可能的延迟，实际时间标记不能随“同步”报文一起发送。
这个“同步”报文在接收端被从节点打上接收时间标记（为了提高精度，应在物理层或接近物理层的位置检测、记录和标识发送或接收时间）。
IEEE1588规范制定了可选件“硬件辅助”设计来实现这个精度的提高。
2，第二步主节点向从节点发送一个“跟随”（Follow_up）报文，这个报文包含先前的同步报文准确的发送时间的标记。
从节点利用这两个时间标记可以得到它与主节点的延迟，据此可调整它的时钟的频率。
3，从节点向主节点发送“延时请求”（Delay_Request报文（延时请求报文的间隔是独立设置的，一般应较同步报文间隔长），这个报文是由从节点记录它的准确发送时间，由主节点打上准确的接收时间标记。
4，主节点向从节点返回一个“延时响应”（Delay_ Response）报文，这个报文带着先前的“延时请求”报文的准确的接收时间标记，从节点利用这个时间和由它所记录的准确的发送时间，可计算出主节点和从节点之间的传输延迟并调整它的时钟漂移误差。
图2 偏移的校正图3 传输延时的测量图2，图3例示主节点与从节点之间报文的交换，图中的时间也仅是为了理解假设的，不代表实际情况（IEEE1588中表示时间使用64位数，可以精确地表示绝对时间）。
图2表示经过两次同步可以校正主节点与从节点之间的偏差。
但无法计算传输延时。
经过延时报文的请求和应答以及同步报文的时间标记，可以计算出两个方向的平均传输延时，在以后的计算中就可使用。
实际上偏移与延时值的测量是互相影响的，要经过多次测量和计算，才会逐步收敛到接近实际值。
测量时间间隔的选取很重要，选择间隔短时通信负荷较重，间隔过长则不能保证同步的精度，所以同步和延时的测量间隔应根据同步要求和系统配置选择。
IEEE1588并没有规定使用的网络，但从通信的负荷和时间要求来说，以太网是比较适合的网络，当前实际的实现也差不多都是基于以太网的网络。
以上四种PTP报文都是基于IP多点通信（Multicast），它不限于Ethernet，并且可用于任何支持多点通信的总线系统。
多点通信提供简单化的优点，IP地址管理不需要在PTP节点上实现，这样可以进一步扩展到很大数目的PTP节点。
4 本地时钟的考虑PTP协议可能达到很高的同步精度，组成庞大的同步系统，但实际系统可以根据需要达到的精度和功能组建。
可以选用1级或2级时钟作为主时钟，也可选用3级，4级时钟，可按价格和性能需要综合考虑。
但作为普通节点本地时钟的振荡器，出于成本考虑基本上只能选择石英晶体振荡器。
但石英晶振的频率会随温度，机械因素和老化漂移，其中最主要的影响是温度，典型的不补偿的石英晶振的温度飘移是1PPM/0C,如果同步间隔是2秒，则温度上升1度在每个同步间隔会产生2微秒的误差。
但通过对晶振的热环境的控制，可以明显降低漂移。
从上面论述也可知道如果本地时钟的振荡频率稍有偏离，就会造成时间的偏离，而且时间的偏离是累计的会越来越大，虽然通过同步报文的计算可以校正时间，但本地时间的频繁校正会打乱本地时钟的连续性，使需要定时处理的任务像PID调节，通过时间段计量脉冲的速度测量等应用陷入混乱。
所以在PTP系统内使用频率可调的晶振，通过频率的校正使本地时钟的频率与主时钟同步。
对这种晶振的要求是0.01%精度和0.02%的频率可调范围。
同时PTP并不在接收同步报文后立即校正本地时钟的时间，而是将这个偏移作为一个数据保存在端口中，通过本地时间加偏移值得到正确时间。
同时PTP定义的外部定时信号是可选特性，支持这个特性的主时钟另外提供10MHZ频率的曼彻斯特编码的时钟信号，在每秒的边界信号跳变给出秒信号。
这个定时信号可用于校正时钟频率。
5 关于边界时钟从上面的同步原理很容易看到，在计算偏移时需要用到传输延时，这个延时是以前得到的测量值计算的结果，如果延时是稳定的，就能代表当次测量的延时，偏移的测量就准确。
反之延时的起伏将直接影响同步的精度。
点对点连接可提供最高的精度，带路由器会增加网络抖动，在PTP系统内通过交换机连接时，由于交换机在传送报文时需要存储和排队，不可避免出现传递的延迟，而且这个延迟随排队报文的多少，报文的大小而变。
为了解决这个问题通常使用支持IEEE1588的交换机作为边界时钟，支持IEEE的交换机内部包含了一个PTP 时钟，由于它是直接接收主时钟报文的，它与主时钟的传输延时不存在排队与存储的问题，所以在需要分支时通常使用带边界时钟的交换机。
6 时钟的评价和最佳时钟算法概要最佳时钟算法是1588协议的很重要的部分，1588虽然是适用于局域网的协议，但它没有限制网络的结构，范围，设备数目和选用。
对于任意结构的网络怎样确定祖母时钟，主时钟，时间基准怎样逐级传递到各节点，以取得尽可能好的时钟精度，就是最佳时钟算法要达到的目标。
1588的算法是动态运行的，即在时钟同步系统运行中根据实时数据不断计算，动态调整各节点和端口的状态，也就会调整时间的传递路线。
所以在当前主时钟故障或性能下降时，系统可能会选择其它更合适的节点替代它作为主时钟。
由于这部分内容相对复杂，这里只介绍相关的基础概念。