IEEE1588精确时间协议的研究与应用
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。
基于IEEE1588时钟同步协议的分析与研究
数 字 化 变 电站 同 常 规 变 电站 的显 著 区别 在 于使 用 电 子 式 电
准” ， Ｉ Ｅ Ｅ Ｅ １ ５ ８ ８标 准 的基 本 功 能 便 是 使 分 布 式 网络 内 的 时 钟 与 其 中 最 精 确 的 时 钟 保 持 同 步 ，其 网 络对 时精 度 可 达亚 ｓ级 ， 这
（ １ ）
（ ２）
假设 Ｄ ｅ ｌ ａ ｙ １ ＝ Ｄ ｅ ｌ ａ ｙ ２ ， 进而可得 ：
Ｄ ｅ ｌ ａ ｙ ＝（ Ｔ ２ － Ｔ １ ） ＋ （ Ｔ ４ － Ｔ ３ ）
一
（ ３）
（ ４）
Ｏｆ ｆ ｓ ｅ ｔ －（ Ｔ ２ －Ｔ １ ） ＋ （ Ｔ ４ － Ｔ ３ ）
一
是Ｎ Ｔ Ｐ等 其 他 协 议 无 法 比拟 的 。 所 以， 它 的 出现 ， 正 好 契 合 了 数 字 化 变 电 站 中 所 需 要 的 精 确 时 钟 同 步要 求 。现 在 ， Ｉ Ｅ Ｃ 也 将 它 转 化为 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ５ ８ ８ — ２ ０ ０ ８标 准 ｆ ３ ］ ， 这个标 准已成为当前各种总线普
设 主时钟到从时钟线路延 时为 Ｄ ｅ ｌ ａ ｙ １ ， 从 时 钟 到 主 时 钟 线 路延时为 Ｄ ｅ ｌ ａ ｙ ２， 可 以 得 到 如 下 等式 ：
Ｔ ｌ ＋ Ｄ ｅ ｌ ａ ｙｌ ＋ Ｏｆ ｆ ｓ ｅ ｔ ＝ Ｔ ２
Ｔ ３ ＋ Ｄ ｅ ｌ ａ ｙ ２ － Ｏｆ ｆ ｓ ｅ ｔ ＝ Ｔ ４
IEEE 1588精确时间协议在智能变电站中应用的关键技术
IEEE 1588精确时间协议在智能变电站中应用的关键技术【摘要】IEEE 1588精确时间同步协议（PTP）解决了通用以太网延迟时间和同步能力差的瓶颈，在自动化、通信等工业领域具有重要意义，本文介绍了IEEE 1588标准在智能变电站建设中应用的关键技术，包括PTP时钟同步模型以及同步过程，分析了PTP网络结构中的设备类型以及主从时钟的偏移和网络延时的修正，最后分析了PTP时钟设备冗余配置的必要性，给出了时钟设备冗余配置的方法。
【关键词】IEEE 1588 PTP 智能变电站时钟同步目前，在变电站自动化系统中广泛应用的对时方式主要有GPS同步脉冲对时，NTP（Network Time Protocol）网络时间协议，SNTP（Simple Network Time Protocol）简单网络时间协议对时等对时方式。
随着数字化变电站的发展使得站内二次硬接线逐渐被串行通信线所取代，GPS对时技术已不适用于新兴的数字化智能变电站网络系统，而NTP/SNTP时间同步协议的时间同步精度仅能到到ms 级，不能满足具有高精度和稳定性要求的电力自动化设备的需求，因此最终提出了IEEE 1588标准，它定义了一种用于分布式测量和控制系统的精密时间协议（Precision Time Protocol，PTP），其网络对时精度可达亚μs级，满足电力系统自动化设备对时间精度的要求，并且所占用网络和硬件资源较少，因此IEEE 1588网络对时方式是应用于智能变电站的理想对时方式[3]。
1 PTP时钟同步模型PTP系统是分布式网络系统，由PTP设备和非PTP设备组成。
下图1为一个典型的PTP分布式系统。
其中，OC（Ordinary Clock）为普通时钟，普通时钟可能是一个系统的最高级主时钟（Grandmaster Clock，GC），也可能是主、从时钟体系中的从时钟（Slave）。
BC（Boundary Clock）为边界时钟，PTP设备通过网络彼此通信，PTP协议在一个叫做域的逻辑范围内运行。
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。
GPON系统1588时间同步技术的研究与应用
GPON系统1588时间同步技术的研究与应用汪坤;刘华【摘要】GPON作为移动通信的基站回传方案需要支持高精度的时间同步, 本文首先简单介绍了IEEE 1588v2协议基本机制,然后分析了在GPON系统中实现1588的几大难点,并介绍了烽火GPON特殊系统框架下的时间同步实现方案架构,给出了可靠的测试数据,最后针对GPON系统时间同步还存在的问题提出了针对性的建议.%As the solution of wireless backhaul, GPON has to support high accuracy time synchronization. This paper briefly introduces the basic mechanism of IEEE 1588v2 protocol firstly. Secondly, it analyzes several major difficulties of realizing 1588 in GPON system. Then it describes the time synchronization implementation schema of Fiberhome's special GPON system frame, and provides reliable experimental data. At last, this paper makes specific recommendations for existence problem of time synchronization in GPON system.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2015(023)020【总页数】4页(P56-59)【关键词】基站回传;时间同步;IEEE1588v2;GPON;内部同步机制【作者】汪坤;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 430073【正文语种】中文【中图分类】TN929.11近年来，随着3G技术的普及和4G时代的来临，无线业务出现了爆炸式的增长。
IEEE1588精密时钟同步协议的研究与实现的开题报告
IEEE1588精密时钟同步协议的研究与实现的开题报告一、选题背景：随着信息技术的不断发展，计算机、通信、控制等领域对精确时间同步的需求越来越高。
例如，在通信领域，VoIP、视频会议等实时应用需要保证网络中的各节点时间同步，以保证通信质量。
而在控制领域，多个设备需要协同工作，需要同步时钟，否则就会导致系统崩溃。
此外，金融、无线电通信等领域对时间同步的要求也日益严格。
传统的时间同步方法主要依靠网络中的网络时间协议(NTP)或者数字钟同步协议(DCF77)等，但是它们在精度、可靠性、抗干扰性等方面存在一定的局限性。
因此，IEEE1588精密时间协议应运而生。
二、选题意义：IEEE1588是一种精密时间同步协议，其特点是精度高、可靠性强、可扩展性好和自适应性等。
该协议已经广泛应用于工业自动化、电力系统、通信和交通等领域，成为了实时应用的首选。
本课题旨在研究IEEE1588协议的相关技术，并结合具体应用场景，实现一个可靠高效的IEEE1588精密时间同步系统，以满足实时应用对时间同步的需求。
三、研究内容：（1）IEEE1588协议的相关技术研究，包括协议架构、时钟模型、时钟同步算法等方面的内容。
（2）IEEE1588精密时间同步系统的设计和实现，考虑到各种实际应用情况，应该充分考虑各种能影响系统稳定性的因素，如时延、抖动、同步误差等。
（3）对系统进行实验验证，比较不同因素对系统影响的情况，优化系统的性能和稳定性。
四、研究方法：（1）文献调研法：对IEEE1588协议的相关领域进行查找和学习，对相关论文进行调研和分析，逐步建立自己的知识体系。
（2）实验法：通过开发一个IEEE1588精密时间同步系统的实现，探究和验证系统的可靠性、精度和效率等方面的因素。
（3）对比分析法：在实验中，结合其他同步算法进行对比分析，以进一步优化IEEE1588的效能和稳定性。
五、预期成果：完成一个基于IEEE1588精密时间同步协议的实时同步系统，能够完整演示各个环节的功能和算法，对系统性能和稳定性进行评估和优化，为实现更高效的精密时间同步应用提供可行的方案。
ieee1588 ptp授时原理及应用
ieee1588ptp授时原理及应用ieee1588因授时精度高，广泛应用在实验室、工业自动化、电力系统、导弹发射的遥控遥测系统和舰船雷达系统等通信行业。
本文将就ptp授时原理和特点进行简单说明。
ptp必须有硬件电路支持才可以使用，也就是说必须有主从搭配才能正常授时。
其工作原理是主时钟和从时钟之间周期性的交换时间同步信息。
同时精确的捕获信息包的发出和接受的时间，加盖时间戳信息。
从时钟通过接收主时钟发的同步信息、解析出时戳信息，通过某种算法计算出与主时钟的时间误差以及和网络中的传输延时，以此为依据将本地时钟信息进行校正。
PTP授时方式分为广播和单播，一般ieee1588主时钟多播可以带约200个客户端，单播最多100台，越多精度下降的越厉害。
如果使用高级ptp模块，性能指标各方面比较好的例如SYN2411型IEEE1588主时钟单播模式下最多带256台从时钟，一般建议200台即可，广播模式下，一路ptp可带约1千台从时钟。
同步精度小于等于30ns主时钟相对于外部参考，背靠背测试环境提的精度指标。
ptp授时精度从理论上来说主要受两方面的影响，一方面是打时间戳的位置另外是软件同步的算法。
打时间戳目前可以在物理层、数据链路层和应用层上进行，同时精度会依次降低。
一般来讲硬件单元包括UDP用户数据包协议传输层、网络连接协议IP传输层、MAC数据链路层、传输层和PHY物理层。
除了机箱式的ptp主从时钟以外，如在实际使用环境中对设备体积要求比较小，且单位有1588时钟模块的集成能力，可选择采购各种1588ptp板卡，体积小巧，性价比极高，做主做从都可以使用。
例如SYN2407C型授时模块使用时建议搭配SYN2306C型接收机同时使用，不然后期调试比较麻烦。
ieee1588ptp设备在实际的应用当中首先需要在网络的某个节点处部署一台ptp主时钟，然后将所有被授时的设备配置成ptp从节点，从节点不断地和主节点交换同步时间的报文，获得准确的时间信息从而校正本地时间，实现与主节点的同步，最终实现整个系统节点之间时间的高精度同步。
1588技术研究报告01-
时间同步接口
PHOSPHOR
传输方式 传输距离 精度
时间接口
PTP
1PPS 改进型NTP（电 信级NTP）注 UTI（基于2Mb/s 接口同时提供时 间同步和频率同 步）
专用传输网络
专用传输网络 E1/STM-N专线 两点局域网
无限制
无限制 无限制 100米左右
1s量级
1s量级 1-100s量级 1s量级
4
ITU关于同步的相关规范
PHOSPHOR
5
时间同步
PHOSPHOR
时间同步有两个主要的功能：授时和守时。用通俗的语音描述，授时就 是“对表”。通过不定期的对表动作，将本地时刻与标准时刻相位同步； 守时就是前面提到的频率同步，保证在对表的间隙里，本地时刻与标准时 刻偏差不要太大。
目前时间同步的主要应用为通话计费、网间结算和网管告警。现阶段， 时间同步网采用混合组网方式，它是多个基准时间源头控制的网络，各个 时间源头均能溯源到与UTC比对的时间系统。
11
移动网同步需求分类1
空口同步
PHOSPHOR
如果有两个小区相邻C1和C2，而手机工作在C2中，其中当C1的导频信道时间容限发生较 大误差时，由于时延的关系，C1的导频信号在C2中有可能会被误认为C2的导频信道的一 个延迟路径，此时如果该C1的导频信号足够强，一是切换时无法探测到C1的信号，二可 能C1的信号对C2形成干扰，二者都可能导致掉话 目前国际电联接受的3G标准 WCDMA、 CDMA2000(频分双工)与TD一CDMA（时分双工） • WCDMA全称为widebnadCDMA – 基于GMS网发展出来的G3技术规范 – 是欧洲提出的宽带DCMA技术，它与日本提出的宽带DCMA技术基本相同， 目前正在进一步融合 • CDMA2000是由IS15一IS95技术发展而来的宽带CDMA技术，由美国主推 • TD一SCDMA全称为TimeDivision一SynehronousCDMA(时分同步CDMA) – 由中国大唐电信公司提出的3G标准
IEEE1588精密时钟同步协议的实现探讨
• 35•随着网络控制技术水平的不断提升，分布式控制系统也提出对时钟同步精度的更高标准，本文以IEEE1588精密时钟同步协议为例，对该高精度时钟的同步机制与校正原理阐述说明，并对IEEE1588协议的BMC（最佳主时钟）、LCS（本地时钟同步）两大核心算法进行分析，并以技术开发角度提出了IEEE1588精密时钟同步协议，应用于数字化通信机房的应用方案，通过系统测试发现了数字化通信机房内IEEE1588的高精度时间同步实现可行性。
IEEE1588作为一种精密时钟同步协议标准，主要应用于网络测量及控制系统中，作为新一代测控纵向LXI标准关键组成，为了可以更好的满足工业控制、仪器测量相关领域中微秒级标准的时间同步需求，IEEE1588标准自提出得以广泛应用。
IEEE1588标准代称网络测量和控制系统的精密时钟同步协议标准，该标准原理就是经同步信号周期性，能够校正网络内的全部节点时钟达到同步，并基于以太网分布式系统，精准同步亚纳秒时钟。
IEEE1588标准较现阶段的GPS、NTP/SNTP达到配置简单优化、高精度且快速收敛，以及较小资源消耗与网络带宽特点。
对于时钟同步精度方面也要求更加严格，譬如运用于电力自动化系统、工业以太网、移动通信网等领域，引发人们的广泛关注。
1 IEEE1588时钟同步协议机制1.1 PTP时钟状态机PTP时钟同步系统作为包括主时钟、从时钟这样两部分之间构成主从关系的网络层次结构，以单个或多个PTP子域共同组成，并且每一个子域内都含有按个或多个彼此通信时钟。
在网络内每一个PTP时钟，都极有可能存在两种不同状态，具体状态主要取决于BMC算法，在主时钟状态下设备为精确时钟，能够与从时钟的时间同步，但是一个主时钟只能存在1个通信子域内。
对于PTP网络内每一个时钟设备，经周期性交换带有时间信息同步报文，能够计算主时钟和从时钟之间存在的偏差与网络延时，对偏差进行纠正，对延时进行补偿处理，能够做到主时钟和从时钟之间同步亚纳秒级。
IEEE1588时钟（PTP时钟系统）介绍
IEEE1588时钟（PTP时钟系统）介绍展开全文1、 IEEE1588介绍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 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。
一个PTP系统是一个分布式的网络系统，它是由PTP设备和一部分非PTP设备组成。
PTP设备包括普通时钟（ordinary clocks），边界时钟（boundary clocks），端对端时钟（end-to-end transparent clocks），点对点时钟（peer-to-peer transparent clocks）和管理节点。
非PTP设备包括网桥，路桥及其他基础结构设备，也可能包括计算机，打印机和其他应用设备。
1.1 PTP设备分类1）Ordinary clock 普通时钟一个普通时钟通过基于一个物理端口上的两个逻辑接口在网络上通信。
事件接口用于发送和接收事件报文，通用接口用于发送和接受通用报文。
在一个PTP的域内，普通时钟只能处于唯一的一种状态，可以是主钟，也可以是从钟。
一个普通时钟维护两种类型的数据集：时钟数据集和端口数据集。
协议引擎负责：发送和接受PTP报文，维护数据集，执行与端口关联的状态机，根据接收到的PTP时间报文和产生的时间戳计算主机时间（如果端口处于从状态）。
2）Boundary clock 边界时钟边界时钟通常会有多个物理端口，每个物理端口有两个逻辑接口：时间和通用。
边界时钟的每个端口与普通时钟基本一致。
边界时钟所有的端口的时钟数据集是公用的，公用一个本地时间。
每个协议引擎会有额外的功能来解析所有端口的状态，从而决定哪个端口用来提供时间信号来同步本地时钟。
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。
IEEE1588协议
IEEE1588协议IEEE 1588协议是一种用于时钟同步的网络通信协议，其全称为"Precision Clock Synchronization Protocol for Networked Measurement and Control Systems"。
该协议是由IEEE所制定的，旨在解决分布式系统中设备时钟同步问题。
在分布式系统中，设备之间的时钟同步是至关重要的。
准确的时钟同步能够确保系统中的各个设备在不同节点上以一致的时间进行操作，从而实现更可靠的协调和协同工作。
此外，在一些需要严格时间同步的应用领域，如工业自动化、电力系统等，时钟同步则是成功实现系统任务的基础。
传统的时钟同步方法中，基于GPS(Global Positioning System)的时间同步方案是一种常见的解决方法。
然而，GPS无法完全适用于所有场景，尤其是对于移动设备、室内场景等。
IEEE 1588协议的出现，则为这类应用场景的时钟同步问题提供了有效的解决方法。
IEEE 1588协议基于主从(Slave)的建模方式，其中主时钟(Master Clock)负责向从时钟(Slave Clock)广播时钟信号。
具体而言，协议通过周期性发送时间戳消息来实现主从时钟之间的同步。
在主时钟发送时间戳消息时，从时钟会接收该消息，并通过与其内置的本地时钟进行比较，进而进行时钟校正。
这样，从时钟就可以根据主时钟的参考进行同步，从而实现各个设备间的时钟同步。
IEEE 1588协议定义了两个核心消息：Sync（同步）和Delay_Req（延迟请求）。
Sync消息用于主时钟广播当前的时间信息，而Delay_Req消息用于从时钟向主时钟请求延迟信息。
协议还提供了一些附加消息，如Follow_Up（回应）、Delay_Resp（延迟回应）和Pdelay_Req（对称延迟请求），用于进一步优化时钟同步过程。
除了时钟同步外，IEEE 1588协议还提供了一种高级特性，即时钟精度统计（Clock Accuracy Estimation）。
1588协议
1588协议1588协议是一种用于精确时间同步的网络协议，广泛应用于工业自动化领域，以及其他需要对网络设备进行时间同步的应用场景。
该协议由IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers）提出，并于2008年正式发布。
1588协议主要用于解决网络设备之间的时钟同步问题。
在许多实时应用场景中，如电力系统、工业控制等，设备之间的时钟同步至关重要。
而1588协议通过网络中的时间同步客户端和时间同步服务器之间的协作，使网络设备能够达到亚微秒级的时钟同步精度。
1588协议的基本工作原理是在网络中定义一个主时钟（Master Clock）和多个从时钟（Slave Clock），主时钟提供准确的时间信号，从时钟根据主时钟的时间信号进行同步。
主时钟和从时钟通过1588协议进行通信，主要包括消息的传输和同步算法。
1588协议的消息传输基于以太网，具体采用了一种称为“半透明时间戳”的技术。
该技术通过在以太网数据帧中添加时间戳信息，实现对数据帧的时间戳同步。
使用半透明时间戳技术，可以消除网络延迟对时钟同步精度的影响，提高同步性能。
1588协议的同步算法主要分为两个阶段，首先是粗同步（Coarse Synchronization），然后是精细同步（Fine Synchronization）。
粗同步阶段主要用于快速同步从时钟的相对时间，通过对主时钟发出的时间同步消息进行计算来实现。
在精细同步阶段，从时钟通过与主时钟的时间差进行反馈，逐步调整自己的时钟频率和相位，实现对主时钟信号的精确同步。
1588协议还支持多个从时钟同时同步的场景，可以通过对从时钟进行分级管理，组织多级时间同步网络。
每一级的从时钟都可以同步上一级的主时钟，实现全局的时间同步。
总之，1588协议是一种通过网络实现设备时钟同步的协议，具有高精度、高性能的特点。
在工业自动化领域，该协议被广泛应用于实时控制系统、电力系统等场景。
IEEE 1588技术在无源光网络中的应用分析
IEEE 1588技术在无源光网络中的应用分析IEEE 1588标准定义了一种高精度时钟同步协议，文章阐述了IEEE 1588 V2的技术原理和同步校准过程，并基于无源光网络的结构和特征给出三种具体应用方案，从精度、软硬件要求和成本等角度分析了三种不同应用方案的优缺点。
1 引言时间同步技术是分布式网络系统中的关键技术，特别是移动基站的回传过程，要求有高精度的时间同步保证，如CDMA-2000、TD-SCDMA、LTE等制式的移动网络都需要亚微秒级的时间同步。
传统的网络时间协议（Network Time Protocol，NTP）技术精度不够，而全球定位系统（Global Positioning System，GPS）成本过高，且存在较大的风险。
于是，精确时间协议（Precision Time Protocol，PTP）开始受到人们的关注。
IEEE于2002年发布了第一版PTP[1]，2008年推出修订版PTP，即IEEE 1588-2008，又叫IEEE 1588 V2[2]。
新版标准进一步提高了时钟同步的精确度（可达几十到几百纳秒）和鲁棒性，因此可以应用于移动通信领域的移动基站回传，从而取代GPS。
另一方面，目前移动基站的回传方式主要有SDH、E1和Ethernet，这3种方式都需要铺设大量的缆线，成本都比较高，尤其是在偏远地方，缆线的铺设和维护比较困难。
而光纤通信以其通信容量大、传输距离远、保密性好等优点，已经在产业中得到迅速发展，“光进铜退”已成趋势，无源光网络技术在接入端已得到广泛应用。
无源光网络的优势明显，其带宽为G比特级，传输距离可达几十公里，抗干扰性强，并且其产业链已经成熟，成本低廉，易于维护管理，完全满足普通家庭的通信需求。
在无源光网络已经铺设的地方，采用无源光网络来承载移动基站业务，有着其它方案所不具备的快速布放和成本优势，成为3G/4G时代运营商关注的焦点。
因此，如何在基于无源光网络的移动基站回传过程中进行时间同步，是亟待解决的问题。
IEEE 1588精密时间协议——分组网络上的频率同步
IEEE 1588精密时间协议——分组网络上的频率同步关键字：精密时间协议时间传输协议同步以太网电信网络正在从电路交换技术快速转向分组交换技术，以满足核心网和接入网对带宽需求的迅速扩大。
传统的电路交换TDM网络本身就支持在整个网络上实现精密频率同步。
为了确保向终端用户设备提供高等级QoS，无线基站和多业务接入点(MSAN)等接入平台仍然依赖网络回传连接上提供的同步功能。
在电信网中，能否通过以太网向远端无线基站和接入平台提供运营级的同步质量，是向以太网回传网演进的关键。
时间传输协议最初使用时间传输协议的电信设备是通过伺服控制环路驱动远端网元(如街道机箱接入平台和无线基站)中的参考振荡器。
这些远端网元中的参考振荡器以前都是从T1/E1 TDM 回传连接恢复同步。
只要TDM传输网络可以跟踪到基准参考时钟(PRC)，远端网元就能采用相对简单的伺服控制将它们的振荡器锁定到可跟踪PRC的回传反馈时钟。
当回传连接变成以太网——远端网元与同步源相互隔离时问题就来了。
本文将讨论如何使用以太网上的IEEE 1588精密时间协议(PTP)向远端网元提供同步。
虽然以太网已得到广泛普及，是低价连接的理想介质，但并不非常适合要求精密同步的应用。
以太网生来就是非确定性的网络，很难提供要求同步的实时或对时间敏感的应用。
PTP通过网络物理层的硬件时间戳技术很好地克服了以太网的延迟和抖动问题，因此使用以太网络承载时钟数据包可以达到100ns范围内的空前精度，进而显著节省成本。
下一代网络的同步功能基于GPS的卫星接收器可以提供小于100ns的精度，经常被用于精密时间与频率同步非常关键的领域，如电信、军事和航空应用。
但提高精度成本巨大。
基于GPS的系统需要安装室外天线，确保直接看到天空以便接收低功率的卫星传输信号，这不仅增加了费用，而且对设施的物理架构也带来了额外的负担。
基于这个理由，GPS最适合在中心局用作电信网络的基准参考时钟，然后使用其它技术向远端设备分配同步和定时。
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在电力系统时间同步的应用
IEEE1588在电力系统时间同步的应用摘要:本文设想了IEEE1588v2在电网的2种应用场景，并通过在凯里供电局的应用试点验证了1588v2在电网应用的可行性。
关键词: IEEE1588v2; 凯里供电局0 引言凯里供电局是贵州电网公司下属供电面积最大的地区局之一。
下辖市区及16个县级供电局和1个以白午为中心的经济产业开发区，供电范围3万余平方千米，供电人口数456万，拥有35kV及以上电压等级变电站180座。
凯里局在新技术的应用和推广上一直走在贵州省前列。
IEEE1588是一种基于网络的精密同步协议，其V2版本可以达到亚微秒级精度，完全满足电力系统的同步需求。
由于1588V2技术的天然优越性，其在电信业中已经得到广泛应用，而在电力系统的应用还在探索之中。
凯里供电局针对1588V2的应用进行了一次大胆的创新，以期找到适合电力系统的同步方案。
1 IEEE1588介绍IEEE1588协议的全称是“网络测量和控制系统的精密时钟同步协议标准”，是通用的提升网络系统定时同步能力的规范，使分布式通信网络能够具有严格的定时同步，并且应用于工业自动化系统。
IEEEl588具有以下几个特点：1）IEEEl588提出了一种包级同步技术，将同步信息封装在数据报文当中，仍然使用原来以太网的数据线传送，无需额外的时钟线，简化了组网连接，降低了成本。
2）IEEEl588协议为消除或削弱分布式网络系统各个设备的时钟误差和数据在网络中的传输延迟提供了有效途径。
只要按照这个规范去策划和设计网络系统，就可以在不增加网络负荷的情况下，实现整个系统的高精度时钟同步，从而可以有效解决分布式系统的实时性问题，进而改善和提高系统的精度。
3）IEEEl588是一种开放的、通用的精确时钟同步技术协议，只要设备制造商都遵循同样的标准，不同厂家生产的设备也能实现很好的时钟同步。
4）IEEEl588是基于以太网的精确时钟同步技术，但是IEEEl588不仅仅局限于以太网，只要其它网络或总线具有群发和点对点的数据传输能力，就能实现IEEEl588功能。
IEEE1588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 Pro tocol），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 15 88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 C lock 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论文时间同步论文：基于网络化测试系统时间同步协议确定
IEEE1588论文时间同步论文：基于网络化测试系统时间同步协议确定概述：根据任务需求的要求，在测试对象信息量大的背景下测试系统越来越多的开始关注系统之间的数据共享。
ieee提出了一种把与同步相关的时间信息封装在数据报文中的技术，使组网连接简化，从而有效地解决了系统实时性问题。
该文讨论的是测试系统网络化的前提下，采用ieee1588精密时间同步协议解决网络化测试系统时间不确定性的问题。
关键词：ieee1588；时间同步；主时钟；从时钟伴随着科学技术的迅猛发展，测试系统也越来越复杂。
测试对象空间分布广，测试任务复杂，测试信息交换量大是对未来测试系统提出的要求。
因此，对于如此复杂的测试任务，目前采用的测试梯形构架已无法满足任务需要，采用分布式网络化测试系统是解决这一问题的有效手段[1]。
分布式网络化测试系统具有快速的系统编程加载能力、更快的数据交换能力，更广泛的数据共享能力和软硬件资源丰富等特点，在新一代测控领域得到了应用。
其中，网络时间同步技术是测试领域的关键技术之一，采用传统的构架的测试系统的外同步线同步方式和传统的以太网时间同步技术的时间不确定性是无法满足数据时间相关性分析对时间同步的准确性与实时性要求。
1 传统的主辅耦合构架测试系统同步方式以典型的传统构架的测试系统为例。
该方式采用传统的系统构架，以外同步线方式进行时间同步。
例如：模拟量参数a从采集时刻开始到主采集器输出的最小时间延迟tmin：tmin = ( tb * n ) + tx + tx' + ts (1)其中： tb：采集器内部数据传输时间n：内部数据传输次数tx：采集器之间数据传输时间ts：模拟量采集板采样周期tb = tx = tx' = 2μsts = 1/20 khz = 50μs n = 3 代入公式 (1) tmin = 60μs由此可知，数据传输的最小延迟为60μs。
这是一种实验室设备简单、线路单一化的理想数据延迟指标。
基于IEEE1588协议的局域网精确时钟同步研究
Ｓｔ ｄ ｎ Ｌ ｇ － ｃ ｕ ａ ｙ Ｃｌｃ ｎ ｈ Ｏ ｉａ ｉｎ Ｂａ ｅ ｎ ｕ ｙ ｏ ＡＮ Ｈｉｈ ａ ｃ ｒ ｃ ｏ ｋ Ｓｙ ｃ ｒ ｎｚ ｔ ｓ ｄ ｏ Ｏ
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物理 或 逻 辑 时 钟 ， 得 系统 内 各 个 节 点 中 与 时 间 有 使 关 的信 息 、 件 及 行 为 有 全 局 一 致 的解 释 。 为 了 解 事 决 时 钟 同步 能 力 不 足 的 问题 ， Ｔ （ ｅｗｏ ｋｔ Ｎ Ｐ ｎ ｔ ｒ ｉ ｍｅ
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刘 高， 金施 群 （ 肥工 业大 学 仪器 科学 与光 电工 程学 院 ， 微合 肥 ２ ０ ０ ） 合 安 ３ ０ ９
摘
要： 文章 首先介绍 Ｉ Ｅ １ ８ Ｅ Ｅ ５ ８时钟 同步基本原理 ， 然后搭建 了在 Ａ Ｍ １ 微 处理 器 ￥ Ｃ６ １ Ａ下 Ｒ １ ３ ４０
采用 Ｗ ｉＣ ６ ｎ Ｅ． ０系统的测试平 台。在该测试平 台下 ， 出了时钟 同步的纯软件和硬件辅助设计 ， 给 硬件辅
刘 高 ． 施 群 ： 于 Ｉ Ｅ ５ ８协 议 的局 域 网精 确 时 钟 同 步 研 究 金 基 Ｅ Ｅ１ ８
文 章 编 号 ：０ ６ ６ ６ （０ ２ ０ — ０ ２ ０ １０ — ２ ８ ２ １ ）６ ０ １— ５
基于 Ｉ ８ １ ８协议 的局域 网精确 Ｅ Ｅ Ｅ ５ 时钟 同步研 究
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0引言在对时间同步精度要求较高的领域，比如CDMA2000、TD-SCDMA 网络，系统中基站之间需要准确的时间同步。
在软切换中，如果BTS (基站)和BSC (基站控制器)没有时间同步，可能导致在选择器中发生指令不匹配，导致通话连接不能建立起来。
CDMA2000和TD-SCDMA 系统对时间同步的精度要求是3us 。
一般的同步协议如NTP ，目前精度只能达到ms 级，不适用于电信高精度时间同步领域。
TD 网络目前是由GPS 完成同步，而GPS 存在政治和安全风险。
IEEE 1588精确时间协议[1-2](precision time protocol ，PTP )的出现，为替代GPS 提供了极大的可能。
PTP 能达到亚微秒级的同步精度，满足通信网的精度要求。
此技术的最大优点是除了提供频率同步还提供时间同步。
PTP 为减少网络组件的抖动延迟的影响提供了很好的解决方法。
另外，IP 化是大势所趋，城域以太网的同步需求是全网IP 化的拦路虎。
而PTP 是基于包交换网的，很容易在IP 网上实现同步，为全网IP 化解决了一大难题。
同时，PTP 也为分布式网络化测控系统的实时性问题提供了解决方法[3-4]。
11588基本原理1.1工作原理PTP 通过主从设备间消息传递，计算时间偏差来达到主从同步。
PTP 系统属于自组织式的管理方式[5]。
最佳主时钟算法(best master clock algorithm ，BMC 算法)根据各个PTP 端口提供的质量信息，确定每个域内的主时钟。
BMC 算法利用状态决定算法确定每个端口的主从状态，称为建议状态。
主时钟周期性地组播包含时间戳的消息，需要同步的从时钟向主时钟发送消息，从时钟根据收到的时间信息和自身发送消息的时间，计算出与主时钟的偏差和线路延迟。
同步消息传递的机制为延时-请求响应机制(如图1所示)。
主时钟周期发送包含时钟质量的Sync 消息，紧接着发送Follow_Up 消息通告上个消息的实际发送时间t1(本文提到的时间都是指时钟的本地时间)；从时钟记录Sync 消息的到达时间t2，紧接着在t3时刻发送Delay_Req 消息；主时钟记录消息到达时间t4，并发送消息Delay_Resp 把t4告知从时钟。
从时钟根据4个时间信息计算出两个时钟的偏差和传输延迟。
假设主从之间的消息往返延迟是对称的，则有从时钟与主时钟的时间偏差Offset 为收稿日期：2008-10-28；修订日期：2009-02-05。
网络与通信技术Offset =[(t2t1)+(t4图2状态机初始化监听Pre_Master建议状态=Slave建议状态=Slave 建议状态=MasterSlave建议状态=Slave超时Master建议状态=Master3.3.1E2E透明时钟E2E透明时钟用在主从时钟之间，它像一个普通的桥、路由器或中继器那样转发所有的消息；对于PTP事件消息，驻留时间桥会测量PTP事件消息的驻留时间；这个时间会写入到这个PTP事件消息或者其后续消息(Follow_Up消息)的特定字段correctionField中，如图5所示。
驻留时间是消息穿越透明时钟所需要的时间。
从时钟做同步校正时，会根据correction-Field字段中的值修改时间，提高精确度。
图5中，总的驻留时间Tr为T r=(t2t0correctionField路径延时Delay由延时-请求响应机制测量。
3.3.2P2P透明时钟E2E透明时钟只测量PTP事件消息穿越它的时间。
P2P 透明时钟除此之外，对于每一个端口有一个额外的模块，这个模块用来计算每个端口和与它分享这条链接的另一端(也要支持P2P透明时钟)的链路延迟。
P2P透明时钟使用对等延迟机制测量端口与对端之间的链路延迟，如图6所示。
链路延迟的计算基于端口与其链路对端交换Pdelay_Req、Pdelay_Resp和Pdelay_Resp_Follow_Up消息。
P2P透明时钟只能与支持对等延时机制的时钟工作。
图6中，端口A在t1时刻发送Pdelay_Req消息，端口B在t2时刻收到该消息；端口B紧接着在t3时刻发送Pdelay_Resp消息；Pdelay_Resp_Follow_Up消息是可选的，t2和t3可以分开或者一起在这两个消息任选其一发送给端口A。
假设端口A和端口B的传输时间是对称的，也就是tAB和t BA是相等的，则可计算出传输延迟DelayDelay=[(t2t3)]/2对于PTP时间消息，E2E透明时钟更正和转发所有的PTP时间消息，而P2P透明时钟只更正和转发Sync和Fol-low_Up消息。
这些消息中的correctionField字段会被Sync 消息的驻留时间和链路延迟时间更新。
E2E透明时钟只测量驻留时间，P2P透明时钟测量消息的驻留时间、链路延迟，如图7所示。
图7中，总的驻留时间Tr仍为T r=(t2t3)+(t6t02461357 1234得到与主时钟的偏差，对于一阶时钟T offset=T SyncinT SyncoutF T correctSt3)+(T recResp T correctSynct3)+(T recResp T correctSync T correctResp]/2 4.2.2对等延时机制对等延时机制测量的传输延迟，对于一阶时钟T Pdelay=[(t4T correctPresp]/2式中：t4，t1对应于该机制原理图中的标注；TPdelay——执行对等延迟机制的两个端口之间的平均延迟；TcorrectPresp——Pdelay_ Resp消息中correctionField的值。
对于二阶时钟T Pdelay=[(t4T recPreq)T correctPrespF]/2式中：TPresp——响应Pdelay_Resp消息的时间；T recPreq——接收到Pdelay_Req消息的时间；T correctPrespF——Pdelay_Resp_Follow_Up 中correctionField的值。
5组网方案设计在传统网络IP化的过程中，大量的PSTN等TDM业务遗留下来需要统一接入和传送。
以IP为基础的异步网络架构如何保证通信网络的时钟同步将成为亟待解决的问题。
目前，基于PSN传时钟的方法有多种技术[8]，比如以太物理层同步，CES，TOP，PTP。
以太物理层同步只能恢复频率而不能同步时间。
CES性能与承载网络密切相关，受到网络传输延时变化影响较大，恢复时钟的质量依赖于承载的PSN网络，不能保证精度。
TOP 受到数据网络延迟抖动、丢包、失序的影响非常大，也不能保证精度。
PTP时间同步技术，它凭借统一的标准，良好的时间和频率同步质量将成为时钟同步技术的主流方向。
此技术的最大的优点是除了提供频率同步，还提供时间同步，也为目前主要依靠GPS授时来解决时间同步的通信网(特别是无线基站)提出了全新的解决方案。
电信网空口同步方案如图8所示。
BCS可通过GPS接收器获得精确时间，也可以通过铯时钟获得。
BCS通过边界时钟和P2P透明时钟，同步相连的BTS。
P2P透明时钟用来减少非对称性影响。
边界时钟主要是连接不同底层技术的网络；提供多个端口；另外，将两个边界时钟连接起来，可以起到备份的作用，当某个主时钟失效时，与之相连的边界时钟可以作为另一个边界时钟的从时钟，同步时间。
6结束语IEEE1588提出的PTP技术同时提供频率同步和时间同步，能达到亚微秒级的精度，适用于包交换网络。
PTP技术在提高同步精度上做了很多改进，降低了网络抖动延迟引起的非对称性影响。
通过对厂商的实验产品测试，能达到TD-SCDMA和CDMA2000系统的时间同步精度要求。
PTP技术在时间同步精度上的优异表现，使得基站不再惟一依靠GPS进行时间同步成为可能，为解决电信等对时间同步精度的高要求提供了新的方案。
参考文献:[1]IEEE.Precision clock synchronization protocol for networkedmeasurement and control systems[S].IEC61588,2004.[2]NIST.Introduction to IEEE1588[EB/OL].http://ieee1588.nist.gov/,2008.[3]John Eidson.The application of IEEE1588to test and measure-ment systems[R].AGILENT,2005:1-2.[4]John C Eidson,Michael C Fischer,Joe White.IEEE instrumenta-tion and,measurement society[R].1588IEEE Standard for a Pre-cision Clock Synchronization Protocol for Networked Measure-ment and Control Systems,IEEE,2002:1-10.[5]Hans Weibel.IEEE1588Tutorial[C].Conference on IEEE1588,2006.[6]IEEE.Draft Standard for a Precision Clock Synchronization Pro-tocol for Networked Measurement and Control Systems[S].IEEE P1588TM D2.2,2007.[7]NIST.IEEE1588-2008is now available from the IEEE Stan-dards Association[EB/OL]./,2008.[8]华为技术有限公司.时钟透传技术白皮书[Z].2007.图8电信网设计方案GPSGPSBCS:主时钟BCS:主时钟BCBCBTS:从时钟P2PP2PP2PP2PP2PP2PP2PBTS:从时钟BTS:从时钟。