1588V2的原理與方案介紹

才巖峰

（南京信息職業技術學院,南京 210023）

1 同步的提出

隨著傳送網發展，各個運營商都展開了IP化傳送網絡的建設工作。移動主推的PTN技術和聯通、電信主推的IPRAN技術成為目前的主流傳送技術。而目前分組傳送網絡還存在很多關鍵點需要解決，其中對基于以太網的同步技術的要求成為業界關注的要點。

2 同步的意義

傳統的MSTP傳送TDM業務的時，如果MSTP網絡無法實現時鐘同步則很可能出現：（1）業務出現滑碼；（2）嚴重時還會出現指針頻繁調整，業務誤碼率急劇升高，大量告警上報，關鍵芯片失效。

而在無線IP RAN中，如果無線網絡間的時間同步未在要求的精度內，會出現：（1）基站切換時，會導致通話掉線；（2）通話計費，網間結算將無法進行。

3 1588v2協議介紹

IEEE 1588V2的在傳輸網中的應用是將分布在傳輸網絡中的不同的設備保持精確的時鐘同步，以PTP（精確時間協議）為標準。對以太網中設備進行亞微秒級的同步。

4 時鐘實體類型

IEEE 1588按照時鐘是否為透傳時鐘，將時鐘類型分為了透傳和非透傳時鐘兩種。其中，透傳時鐘，按照時鐘采用的延時機制不同，分為了E2E透傳時鐘和P2P透傳時鐘；非透傳時鐘，則按照時鐘的ptp端口數目多少分成了普通時鐘和邊界時鐘:

（1）普通時鐘：只有一個PTP物理通信端口和網絡相連；

（2）邊界時鐘：支持多個物理端口與網絡相連。即為多個普通時鐘的組合，不同的是其只有一套共用的時鐘設備；

（3）E2E透傳時鐘：E2E透傳時鐘像路由器或交換機一樣轉發所有的PTP消息；

（4）P2P透傳時鐘：與E2E透傳時鐘功能相同，只是對PTP時間消息的修正和處理方法不同：他把報文的各段線路延遲累加放到報文的校正字段中。

5 時間同步原理

1588 PTP協議，主要通過PTP報文的交互，來完成對設備間時間偏差的計算，從而，實現對全網時鐘單元的時間同步。

時間同步的過程，主要包括了兩個過程，分別為時間偏差和鏈路延時的測量，通過計算出設備的時間偏差，來完成對設備時間的校驗。

圖1

6 E2E延時機制

時間同步的原理，根據報文延時機制的不同，其實現機制也有所區別。其中E2E延時機制，主要是通過Sync報文和Delay_req報文加載的時間戳來進行計算，通過計算獲取到的偏移量對時鐘時間進行校準。實現過程（見圖1）。

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

可得Delay= [ T2－T1 + T4－T3 ]/2，Offset= [ T2－T1－T4＋T3 ]/2。最后根據Offset來修正從時鐘。

需要說明的是，如果時鐘采用兩步法時鐘算法，則Sync報文中不再加載時間戳，而是在Sync報文發送后，時鐘同時發出Follow_up報文，然后在Follow_up報文中加載時間戳，校驗過程同一步法，此處不再詳細說明。

7 P2P延時機制

P2P延時機制時，時鐘通過Pdelay_req，Pdelay_resp報文的收發來進行時間偏差和鏈路延時的計算，通過計算獲取的時間偏差值對時鐘時間進行修正。實現機制（見圖2）。

圖2

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

可得Delay= [ T5－T4 +T7－ T6 ]/2，Offset= [ T5－T4－T7＋T6 ]/2。最后根據Offset來修正從時鐘。

同樣需要說明的是，如果采用兩步法計算時，Pdelay_resp報文在發出時，不再加載時間戳，而是在Pdelay_resp發出后，緊接著發出Pdelay_Res_Follow_up報文，同時，在此報文中加載上時間戳，來進行時間的校驗。

8 PTN時鐘同步方案

圖3

圖4

PTN設備時鐘同步方案采用同步以太網技術，組網應用和SDH類似，支持環網和樹狀網組網。通常由BITS提供時鐘源，通過2M外時鐘接口與同機房的核心層PTN設備相接，匯聚層和接入層PTN設備跟蹤10GE/GE等同步以太網鏈路時鐘，經過逐級傳遞將時鐘信息傳輸到接入環所連接的基站以保證傳輸網同步。時鐘路由保護多出現在環形網絡中，時鐘路由的故障可以有告警和OAM（SSN信 息）等相關網元進行時鐘源的跟蹤。保證時鐘路由能夠快速倒換而不影響業務。

為了防止同步信息在傳輸網中會出現抖動，設備在時鐘源的獲取是優先選測最短路徑跟蹤時鐘源來獲得更加穩定的時鐘質量。SSM信息中通過對節點數的累加來選擇，來實現網元跟蹤時鐘源最短路徑。

如果時鐘源為A節點，時鐘源源節點A節點可以通過B節點發送至C節點，也可以通過E-D-C節點被C節點跟蹤，很明顯的看出A-B-C時鐘只經過一個節點B，如果A-E-D-C經過了兩個節點，因此優先選擇A-B-C來獲取時鐘源。