PTP超精准时钟同步方式

一、PTP同步过程

       PTP协议的同步过程分为偏移测量和延迟测量两个阶段。同步开始时，同步域的所有时钟运行一次最佳主时钟算法（BMC）确定自己的状态，从而确定域中的主时钟。随后，周期得进行主从时钟间的偏移测量和延迟测量，校正时差，实现主从时钟同步。

      偏移测量阶段用来修正主时钟和从时钟之间的时差。在此过程中，主时钟按照预设的时间间隔（缺省是2s）周期性地以广播的形式向从时钟发出同步报文。延迟测量阶段用来测量网络传输带来的的延迟时间Delay，并带入式（1）中，在下一次偏移测量阶段进行修正。

      1、延迟请求响应方法：延迟请求响应方法协议过程如图 2 所示 ,该主要用于测量主钟和从钟之间的时间偏移以及链路延迟。具体如下 :

延迟请求响应

      2、主钟给从钟发 送Sync 消息并标注发送时间 t1 ;

      3、从钟收到 Sync 消息后标注接收时间t2 。

      4、主钟通过下面 2 种方法把 t1通知给从钟 :在 Sync 消息中嵌入时间标签 ;在 Sync后发送一个 Follow Up 消息 ,在该消息中携带 t1 ;

      5、钟发送 Delay Req 消息给主钟 ,并且标注发送时间 t3 ;

      6、钟收到 Delay Req 消息后标注接收时间 t4 ;

      7、钟通过 Delay Resp 消息把 t4 告诉从钟。

      8、假设主钟和从钟之间 2 个方向的传输延迟相等,同时在一个很短的时间同步过程中 ,从钟相对于主钟新产生的时间偏移忽略不计。设从钟相对于主钟的时间偏移为 offset ,即主钟在 t1 时刻时,从钟的时间应为 t1 + offset , 另设传输延时为delay 。

      9、从钟根据 t1 、 t2 、 t3 、 t4 计算时间偏移 (offset) 以及传输延时 ( delay) ,即t2 -t1 = offset + delay ,t4 - t3 = delay - offset ,delay = ( t4 - t3 + t2 - t1) / 2,offset = ( t2 - t1 - t4 + t3) / 2。根据 offset 从钟可以调整自己的时钟。

二、延迟测量方法

延迟测量方法

      1、对等延迟方法用于测量相邻 2 个 PTP 端口之间的链路延时 , 使用Pdelay Req、PdelayResp和 Pdelay Resp FollowUp 等消息实现 ,工作原理如图 3 所示。

      2、实现对等延迟方法的 2 个 PTP 端口没有主从之分 , 任何一个端口都可以发起请求 , 其中一个端口为请求方 ,另一个端口为响应方 ,请求方根据4 个时间标签计算出节点 A 到节点 B 之间的平均链路延迟。协议过程如下 :

      3、节点 A 在 t1 时刻发送 Pdelay Req ,且记下时间标签 t1 ;

      4、节点 B 在收到 Pdelay Req 后产生时间标签t2 , 同 时 在 t3 时 刻 发 送Pdelay Resp 消 息 , 在Pdelay Resp 消息 中 , 把 t3 - t2 的 值 放 在CorrectionField 字段中 ;

      5、节点 A 收到 Pdelay Resp 后记下 t4 ;

      6、节点 A 根据 t1 、t4 、t3 - t2 可以计算出节点A 、B 之间平均链路延时 ,即[ ( t4 - t1) - ( t3 - t2) ]/ 2。对等延迟方法是为了精确测量链路延迟 ,便于用延迟请求响应方法实现同步时 ,把链路延迟信息加到相应的消息中 ,实现延迟的校正。

三、泰福特PTP一些操作

      1、选择console（波特率为115200）或telnet方式与PTP服务器连接，登录名root，密码root。

      2、ip地址修改

A:/root> ipconfig -a 192.168.0.112 -c (-c是自动保存)

      3、子网掩码修改

A:/root> ipconfig -m 255.255.255.0 -c(-c是自动保存)

      4、网关修改

A:/root> ipconfig -g 192.168.0.1-c (-c是自动保存)

      5、 查看网络

A:/root> ipconfig

      6、A:/root>ptp2start <mode>

mode =0--4;default 1

  0 – non-GPS mode.Only PTP is the time source.

  1 – GPS-only mode(default)

  2 – GPS is theprimary time source, PTP is the secondary

  3 – PTP is theprimary time source, GPS is the secondary

一般主时钟设置为1，从时钟设置为0.PTP会使用算法自动配置。

四、PTP如何使用

PTP配置方法

       PTP设备主时钟源要安装天线，配置IP后接入到网内。从设备要具有PTP模块。

五、PTP授时精度的测量

PTP授时精度的测量

       一般将同步后的主从设备的1pps接入到数字计数器中测量。