【兆越科普小課堂】淺談網(wǎng)絡(luò)精確時間同步—PTP（IEEE1588）

2022年11月07日 13:17:58人氣：689來源：上海兆越通訊技術(shù)有限公司

　　IEEE1588(the Precision Time Protocol 簡稱為 PTP )全稱是“網(wǎng)絡(luò)測量和控制系統(tǒng)的精密時鐘同步協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)”，是針對基于工業(yè)以太網(wǎng)的測控系統(tǒng)的時間同步協(xié)議。IEEE1588 協(xié)議是通用的提升網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)定時同步能力的規(guī)范，在起草過程中主要參考以太網(wǎng)來編制，使分布式通信網(wǎng)絡(luò)能夠具有嚴(yán)格的定時同步，并且應(yīng)用于工業(yè)自動化系統(tǒng)。IEEE1588標(biāo)準(zhǔn)有 version1 和 version2 兩個版本。

　　時鐘同步簡單介紹

　　PTP時鐘同步包括頻率同步和時間同步兩個過程。頻率同步簡單來講就是調(diào)整主從時鐘時間的快與慢，只要維持他們之間的頻率相同不管他們之間的時間相位，只要調(diào)整本地時鐘信號與時鐘源頻率相同，信號在相同瞬間以同一速率出現(xiàn)，而時間同步就是讓主從時鐘有同樣的時間基準(zhǔn)，同樣的時刻。時間同步也就是主從時鐘之間不僅頻率同步，相位也要同步。

　　在很多應(yīng)用中需要全網(wǎng)同步進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，像橋梁狀態(tài)監(jiān)測，大壩監(jiān)測，飛機(jī)的靜力實驗，飛機(jī)的動態(tài)力學(xué)實驗，因為采集點數(shù)非常多，規(guī)模在幾千點甚至上萬點的規(guī)模，采集速度從幾十赫茲到幾百赫茲不等，這些應(yīng)用通過大規(guī)模的時鐘板卡系統(tǒng)統(tǒng)一高精度時鐘。

PTP時鐘處理模式

　　PTP時鐘同步模式可以分為：two-step(也叫兩步法或雙歩模式)和one-step(一步法或單歩模式)，這兩種模式都需要軟件協(xié)議處理和硬件芯片支持。

　　one-step和two-step報文標(biāo)記對比如圖：

　　當(dāng)選擇two-step時，標(biāo)記發(fā)送報文時間戳由兩步報文來完成，比如主時鐘發(fā)送Sync同步報文產(chǎn)生的時間戳t1，發(fā)送的時候硬件芯片標(biāo)記好并存好放到軟件fifo列表中，等建立followUp報文發(fā)送的時候會過來把時間戳t1取走，放到自己的報文時間戳字段里發(fā)送給從時鐘同步。

　　當(dāng)選擇one-step模式時，主時鐘在發(fā)送需要標(biāo)記的報文時直接發(fā)送出去。如主時鐘發(fā)送Sync報文時硬件芯片標(biāo)記好t1并放到Sync報文時間戳字段直接發(fā)送出去，不需要followUp過來幫它發(fā)送。One-step這種快速處理就需要硬件支持，并且處理損失的時間可以忽略。

　　PTP的主要應(yīng)用

PTP在鐵路/公路/橋梁狀態(tài)監(jiān)控中的應(yīng)用

　　橋梁狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)實質(zhì)是一個同步數(shù)據(jù)采集和分析系統(tǒng)。比如橋梁兩端同時測量應(yīng)力計算時，兩端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)時鐘就必須高精度同步。鐵路線路無損檢測系統(tǒng)，信號系統(tǒng)更加需要高精度同步。

　　PTP在計費(fèi)方面的應(yīng)用

　　目前計費(fèi)業(yè)務(wù)自動化使用十分普遍，比如電話計費(fèi)、寬/窄帶上網(wǎng)計費(fèi)、智能網(wǎng)業(yè)務(wù)計費(fèi)，電網(wǎng)計費(fèi)等這些業(yè)務(wù)平臺計費(fèi)系統(tǒng)都是需要精準(zhǔn)穩(wěn)定的時鐘同步，支持IEEE1588(PTP)交換機(jī)就很適合在這些應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中大量部署了。

　　PTP在信令系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　通信網(wǎng)中任意兩個通信終端之間的通信都離不開信令，信令必須正確執(zhí)行終端用戶之間才能正常通信。IEEE1588(PTP)就很適合滿足這樣的應(yīng)用需求。

　　PTP在無線基站中的應(yīng)用

　　無線技術(shù)不同制式對時鐘的承載有不同的需求。所以看到無線基站要提供精確定位業(yè)務(wù)就必須保證基站間設(shè)備保持亞微米級的高精度同步。

關(guān)鍵詞：控制系統(tǒng)測控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

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