1588V2的原理与方案介绍

才岩峰

（南京信息职业技术学院,南京 210023）

1 同步的提出

随着传送网发展，各个运营商都展开了IP化传送网络的建设工作。移动主推的PTN技术和联通、电信主推的IPRAN技术成为目前的主流传送技术。而目前分组传送网络还存在很多关键点需要解决，其中对基于以太网的同步技术的要求成为业界关注的要点。

2 同步的意义

传统的MSTP传送TDM业务的时，如果MSTP网络无法实现时钟同步则很可能出现：（1）业务出现滑码；（2）严重时还会出现指针频繁调整，业务误码率急剧升高，大量告警上报，关键芯片失效。

而在无线IP RAN中，如果无线网络间的时间同步未在要求的精度内，会出现：（1）基站切换时，会导致通话掉线；（2）通话计费，网间结算将无法进行。

3 1588v2协议介绍

IEEE 1588V2的在传输网中的应用是将分布在传输网络中的不同的设备保持精确的时钟同步，以PTP（精确时间协议）为标准。对以太网中设备进行亚微秒级的同步。

4 时钟实体类型

IEEE 1588按照时钟是否为透传时钟，将时钟类型分为了透传和非透传时钟两种。其中，透传时钟，按照时钟采用的延时机制不同，分为了E2E透传时钟和P2P透传时钟；非透传时钟，则按照时钟的ptp端口数目多少分成了普通时钟和边界时钟:

（1）普通时钟：只有一个PTP物理通信端口和网络相连；

（2）边界时钟：支持多个物理端口与网络相连。即为多个普通时钟的组合，不同的是其只有一套共用的时钟设备；

（3）E2E透传时钟：E2E透传时钟像路由器或交换机一样转发所有的PTP消息；

（4）P2P透传时钟：与E2E透传时钟功能相同，只是对PTP时间消息的修正和处理方法不同：他把报文的各段线路延迟累加放到报文的校正字段中。

5 时间同步原理

1588 PTP协议，主要通过PTP报文的交互，来完成对设备间时间偏差的计算，从而，实现对全网时钟单元的时间同步。

时间同步的过程，主要包括了两个过程，分别为时间偏差和链路延时的测量，通过计算出设备的时间偏差，来完成对设备时间的校验。

图1

6 E2E延时机制

时间同步的原理，根据报文延时机制的不同，其实现机制也有所区别。其中E2E延时机制，主要是通过Sync报文和Delay_req报文加载的时间戳来进行计算，通过计算获取到的偏移量对时钟时间进行校准。实现过程（见图1）。

由T2－T1 = Delay +Offset，T4 － T3 = Delay －Offset

可得Delay= [ T2－T1 + T4－T3 ]/2，Offset= [ T2－T1－T4＋T3 ]/2。最后根据Offset来修正从时钟。

需要说明的是，如果时钟采用两步法时钟算法，则Sync报文中不再加载时间戳，而是在Sync报文发送后，时钟同时发出Follow_up报文，然后在Follow_up报文中加载时间戳，校验过程同一步法，此处不再详细说明。

7 P2P延时机制

P2P延时机制时，时钟通过Pdelay_req，Pdelay_resp报文的收发来进行时间偏差和链路延时的计算，通过计算获取的时间偏差值对时钟时间进行修正。实现机制（见图2）。

图2

由T5－T4 = Delay +Offset，T7 － T6 = Delay －Offset

可得Delay= [ T5－T4 +T7－ T6 ]/2，Offset= [ T5－T4－T7＋T6 ]/2。最后根据Offset来修正从时钟。

同样需要说明的是，如果采用两步法计算时，Pdelay_resp报文在发出时，不再加载时间戳，而是在Pdelay_resp发出后，紧接着发出Pdelay_Res_Follow_up报文，同时，在此报文中加载上时间戳，来进行时间的校验。

8 PTN时钟同步方案

图3

图4

PTN设备时钟同步方案采用同步以太网技术，组网应用和SDH类似，支持环网和树状网组网。通常由BITS提供时钟源，通过2M外时钟接口与同机房的核心层PTN设备相接，汇聚层和接入层PTN设备跟踪10GE/GE等同步以太网链路时钟，经过逐级传递将时钟信息传输到接入环所连接的基站以保证传输网同步。时钟路由保护多出现在环形网络中，时钟路由的故障可以有告警和OAM（SSN信 息）等相关网元进行时钟源的跟踪。保证时钟路由能够快速倒换而不影响业务。

为了防止同步信息在传输网中会出现抖动，设备在时钟源的获取是优先选测最短路径跟踪时钟源来获得更加稳定的时钟质量。SSM信息中通过对节点数的累加来选择，来实现网元跟踪时钟源最短路径。

如果时钟源为A节点，时钟源源节点A节点可以通过B节点发送至C节点，也可以通过E-D-C节点被C节点跟踪，很明显的看出A-B-C时钟只经过一个节点B，如果A-E-D-C经过了两个节点，因此优先选择A-B-C来获取时钟源。