1588时间同步解决计划

基于OTN+PTN承载网的1588v2全网规划方案随着通信技术的快速发展，以及数据业务量的持续增长，对网络传输的时钟同步精度要求越来越高。

为了满足这一需求，1588v2技术被广泛应用于光传输网(OTN)和分组传送网(PTN)中，以实现高精度的时钟同步。

本文将讨论基于OTN+PTN承载网的1588v2全网规划方案，以指导网络规划和设计工作。

一、网络架构1.OTN架构OTN是一种基于光纤的传输网络，具有高带宽、低时延和低误码率的特点。

OTN网络通常由光传送设备(OTN)、光通信设备(ODU)和光交换设备(OCh)组成。

在OTN网络中，1588v2技术通常应用于ODU层，用于对光信号进行时钟同步。

二、1588v2技术原理1588v2技术是一种用于网络时钟同步的协议，通过网络中的1588v2时钟源和1588v2时钟从可以进行时钟同步和对齐。

其原理主要包括1588v2时钟源发送时间戳报文和1588v2时钟从接收时间戳报文，通过两者之间的比对实现时钟同步。

在OTN网络中，通常使用PTP(IEEE1588v2)协议实现时钟同步；在PTN网络中，通常使用SyncE和1588v2的组合来实现高精度时钟同步。

三、规划方案1.网络规划在OTN+PTN承载网络中，需要合理规划网络拓扑结构，考虑不同区域和不同节点之间的物理距离和连接方式，以确保时钟同步的高精度和稳定性。

需要考虑网络的带宽、负载和容量规划，以满足不同业务场景下的时钟同步需求。

2.设备选型在1588v2全网规划方案中，需要选择适合的OTN和PTN设备，确保设备支持1588v2时钟同步功能，并且能够在不同网络场景下实现高精度的时钟同步。

还需要考虑设备的性能、可靠性和可扩展性等因素，以满足网络运营的需求。

3.时钟同步节点部署根据网络规划和设备选型，需要合理部署1588v2时钟同步节点，包括1588v2时钟源节点和1588v2时钟从节点。

时钟源节点通常部署在网络的核心节点或边缘节点，用于向其他节点提供时钟同步信号；时钟从节点通常部署在网络的边缘节点或终端节点，用于接收时钟同步信号并对本地时钟进行校准。

1588v2技术白皮书Prepared by拟制Date 日期Reviewed by审核Date 日期Reviewed by审核Date 日期Approved by批准Date日期Huawei Technologies Co., Ltd.华为技术有限公司All rights reserved版权所有侵权必究目录1背景介绍 (5)1.1同步概述 (5)1.1.1频率同步 (5)1.1.2时间同步 (5)1.1.3时间同步与频率同步的区别 (6)1.2移动承载网络的同步需求 (6)1.2.1不同无线制式对同步的要求 (6)1.2.2现有的时间同步解决方案 (7)1.2.31588v2同步传送方案 (8)21588v2技术介绍 (9)2.11588V2标准介绍 (9)2.21588V2版本新增的特性 (9)2.31588v2协议简介 (9)2.3.1网络节点模型 (9)2.3.21588V2时戳 (14)2.3.31588报文 (15)2.3.4同步实现过程 (23)2.3.5建立主从层次 (23)2.3.6频率同步 (26)2.3.7时间同步 (27)31588v2典型应用场景 (29)3.1全网同步（BC模式） (29)3.2时间透传（TC模式） (30)3.3网络保护 (31)41588v2部署考虑 (32)4.11588V2网络规划 (32)4.2物理拓扑对同步精度的影响 (32)4.3准确度问题 (32)4.4系统实现问题 (33)4.5性能考虑 (33)图1 时间同步与频率同步示意图 (6)图2 现有时间同步解决方案 (7)图3 1588v2同步传送方案 (8)图4 BMC算法示意图 (24)图5 简单主从时钟体系 (25)图6 修剪后的MESH网络拓扑 (25)图7 1588V2频率同步原理 (26)图8 Delay-Req机制测量平均路径延时原理 (27)图9 Pdelay机制测量平均路径延时原理 (28)图10 时间校正 (29)图11 1588v2全网同步应用场景 (29)图12 1588v2时间透传应用场景 (30)图13 1588v2网络保护应用场景 (31)图14 1588v2同步网络架构 (32)表1 不同无线制式对时钟精度的要求 (6)1 背景介绍1.1 同步概述现代通信网络对于同步的需求主要包括频率同步和时间同步两类需求。

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。

设计与应用计算机测量与控制.2010.18(7) Computer Measurement &C ontrol1585收稿日期:2010-01-03; 修回日期:2010-02-10。

作者简介:孔令彬(1962-),男,博士,教授,主要从事无线电电子技术与智能控制技术方向的研究。

文章编号:1671-4598(2010)07-1585-02 中图分类号:T P393文献标识码:AIEEE1588精密时钟同步关键技术研究孔令彬,文赫胜,陈向文(中国地质大学机电学院,湖北武汉 430074)摘要:随着网络控制技术的发展,分布式控制系统对时钟同步精度提出了更高要求;以IEEE1588精密时钟同步标准为背景,阐述了高精度时钟同步机制和时钟校正原理,分析了IEEE 1588协议的核心算法 最佳主时钟(BM C)算法和本地时钟同步(LCS )算法,同时从技术开发的角度对系统中同步精度的影响因素如时间戳的生成方式,网络的对称性等作了分析,并提出了一些减少干扰,提高系统时钟同步精度的改进方法。

关键词:IEEE1588;时钟同步;主时钟;时间戳Research on Key Technology of IEEE1588Precision Clock SynchronizationKong Lingbin,Wen H esheng ,Chen Xiangw en(Depart ment o f M echanical and Electro nic Engineer ing,China U niv ersity of Geo sciences,Wuhan 430074,China)Abstract:Distributed control s ystem are set for higher requirements of clock synchronization w ith the development of netw ork control technolo -gy.By IEEE1588principles,high-accuracy time synchronizati on and the clock correc tion mechanis m are elaborated.The Best M aster Clock Algo -rithm and Local Clock Synchronization Algorithm in IEEE1588are analyzed.Clock s ynchronous accuracy influencing factors are also discussed from technology development aspect.M ethods for increasing the control system clock synchronization precision are proposed.Key words :IEEE 1588;clock synchronization ;master clock;time stamp图1 主从时钟状态机0 引言IEEE1588是用于网络测量和控制系统的精密时钟同步协议标准,是新一代测控总线L XI 标准的重要组成部分。

IEEE1588协议简介IEEE1588协议，又称PTP（precise time protocol，精确时间协议），可以达到亚微秒级别时间同步精度，于2002年发布version1，2008年发布version2。

IEEE1588协议的同步原理，所提出的Delay Request-Response Mechanism（延时响应机制）如图1所示。

图1 PTP协议延迟响应机制图中所描述的PTP报文为以下几种：（1）sync同步报文（2）Follow_up跟随报文（3）Delay_req延迟请求报文（4）Delay_resp延迟请求响应报文延迟响应同步机制的报文收发流程：1.主时钟周期性的发出sync报文，并记录下sync报文离开主时钟的精确发送时间t1；（此处sync报文是周期性发出，可以携带或者不携带发送时间信息，因为就算携带也只能是预估发送时间戳originTimeStamp）2.主时钟将精确发送时间t1封装到Follow_up报文中，发送给从时钟；（由于sync报文不可能携带精确的报文离开时间，所以我们在之后的Follow_up报文中，将sync 报文精确的发送时间戳t1封装起来，发给从时钟）3.从时钟记录sync报文到达从时钟的精确时到达时间t2；4.从时钟发出delay_req报文并且记录下精确发送时间t3；5.主时钟记录下delay_req报文到达主时钟的精确到达时间t4；6.主时钟发出携带精确时间戳信息t4的delay_resp报文给从时钟；这样从时钟处就得到了t1,t2,t3,t4四个精确报文收发时间。

时钟偏差&网络延时offset:时钟间偏差（主从时钟之间存在时间偏差，偏离值就是offset，图1中主从时钟之间虚线连接时刻，就是两时钟时间一致点）delay:网络延时（报文在网络中传输带来的延时）从时钟可以通过t1,t2,t3,t4四个精确时间戳信息，得到主从时钟偏差offset和传输延时delay:从时钟得到offset和delay之后就可以通过修正本地时钟进行时间同步。

中国移动通信企业标准QB-B-017-2010中国移动高精度时间同步1588v2时间接口规范C h i n a M o b i l e S p e c i f i c a t i o n o f 1588v2T i m e I n t e r f a c e f o r P r e c i s i o n T i m eS y n c h r o n i z a t i o n版本号：1.0.02011-4-8发布2011-4-8实施中国移动通信集团公司发布目录前言 (II)1 范围 (1)2 规范性引用文件 (1)3 术语、定义和缩略语 (1)4 概述 (2)5 1588 v2接口基本功能 (3)6 PTP报文类型 (4)7 PTP时钟和协议模式 (5)8 PTP延时机制和时延补偿 (6)9 最佳主时钟算法 (6)10编制历史 (7)附录A （不同时钟模式的说明附录） (7)A.1 普通时钟OC (7)A.2 边界时钟BC (7)A.3 透传时钟TC (8)A.4 PTP混合类型设备 (8)附录B （BMC算法状态机附录） (8)附录C （PTP系统中的数据类型和在线格式附录） (12)C.1 简单PTP数据类型（PRIMITIVE DATA TYPE） (12)C.2 派生数据类型（DERIVED PTP DATA TYPE ） (13)C.3 在线格式（ON-THE-WIRE FORMATS） (16)附录D （PTP报文格式附录） (17)D.1 PTP报文头 (17)D.2 PTP消息体 (20)附录E （PTP over IEEE802.3/ Ethernet方式附录） (24)附录F （PTP over UDP over IPv4方式附录） (24)前言本标准的目的: 随着TD-SCDMA、TD-LTE系统高精度时间地面传送需求的出现，要求网络设备和基站设备等提供各种类型的高精度时间同步接口。

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。

基于IEEE 1588协议的网络时钟同步系统作者：许国强陈皓瑜张永刚周小林来源：《上海师范大学学报·自然科学版》2017年第01期摘要：提出一种基于IEEE1588协议和卫星授时的局域网内时间同步方案，将FC3180微控制器作为设备的核心控制单元，结合相应的硬件单元实现IEEE1588协议，将通过授时模块获取的卫星上的时间作为基准时间.IEEE1588将此基准时间分布到局域网中，并将各个从时钟设备的时间同步到基准时间源上.实验结果表明，该方案能够实现亚微秒级别的时间同步精度，达到了IEEE1588协议规定的精度，能够满足大部分应用系统对时间同步的要求，具有一定的应用价值.关键词： IEEE1588；时间同步；精确时间同步协议；卫星授时中图分类号： TN 929.5 文献标志码： A 文章编号： 10005137（2017）01014207Abstract： In this paper，we proposes a local area network （LAN） time synchronization scheme based on IEEE1588 protocol and satellite timing.FC3180 micro controller is used as the core control unit of equipment combined with the corresponding hardware unit which realizes IEEE1588 protocol.The satellite time is gained through GPS clock module as a benchmark，and is distributed to LAN by using IEEE1588 protocol.The time on each clock equipment is synchronized to the benchmark.Experiment results show that submicrosecond level time synchronization accuracy，as IEEE1588 sets，can be realized，and time synchronization requirements that most of application systems demand can be meet by using our scheme.Key words： IEEE1588； time synchronization； precision time protocol； satellite timing0 引言时钟同步在分布式系统中具有重要的作用，它指的是系统中的时钟都以某个时钟为基准，各个时钟与基准时钟进行同步，该同步达到一定的同步精度以符合应用的需求，最后获得系统意义上的时钟同步.目前时间同步技术已经应用于通信、电力等众多领域[1].对于需要亚微秒同步精度的应用领域，之前的同步协议，如NTP，并不能满足要求[2]，用卫星授时的方案虽能满足同步要求但需较高成本，且应用环境也受限制，因此需要研究更好的同步方案.IEEE1588协议利用现有的以太网网络传递时间信号，通过一系列机制配合少量硬件支持，可达到亚微秒级别的时间同步精度[3]，能够满足大部分的应用需求，非常适用于控制良好的局域网环境，具有扩展性良好，实现成本低，占用网络资源少等优点，有广阔的应用前景.本文作者基于IEEE1588协议和FC3180微控制器[4]，提出一种合理可行的同步方案.设备间通过以太网进行通信，每个设备上独立运行IEEE1588精确时间同步协议（Precision TimeProtocol，PTP）协议引擎，通过交换PTP报文信息建立主从时钟体系网络，并据此实现时钟同步.1 IEEE1588 PTP总体设计框架本设计的网络时钟同步系统包括卫星授时模块、时间戳标记模块、IEEE1588 PTP协议引擎.1）卫星授时模块.通过卫星接收机获取卫星上的时间，将此时间提供给IEEE1588网络，作为网络的基准时间源.2）时间戳标记模块.在MAC里通过特有的逻辑和控制程序识别PTP事件报文，在MAC 层标记并产生时间戳，保证了时间戳的精度.3）IEEE1588 PTP协议引擎.PTP协议引擎负责收发报文，对报文进行处理并根据报文信息决定自身的状态，建立主从时钟体系，主时钟则不断发布相关的同步报文，从时钟根据收到的报文调整本地时钟使其与主时钟同步.IEEE1588 PTP的主要功能为：通过套接字（Socket）接口收发PTP报文.在PTP事件报文通过MAC时由特定的数字逻辑和控制程序产生时间戳，并将时间戳存在列表中供PTP协议引擎利用，PTP协议引擎则负责时钟同步的操作，如图1所示.2 卫星授时模块设计卫星授时模块主要包括天线、射频芯片、AD转换器、基带处理芯片、微处理器等.由FC3180作为核心控制器控制基带芯片对卫星信号进行处理并得到时间信息.2.1 授时模块硬件设计1）射频模块.射频部分的电路采用SFM95XDEQ射频芯片实现.SFM95XDEQ射频芯片支持BD2、B1/B2/B3、GPSL1、GLONASS等5个频段的信号接收，支持模拟中频（50 Ω负载），中频输出到AD转换器中进行转换，能够接收无源天线或有源天线信号输入，支持62MHz低相噪时钟信号输出.2）基带处理模块.基带处理部分采用JFM7201基带处理芯片.该芯片用于接收处理经过数字化后的北斗二号B1频点、B3频点或者GPSL1频点的中频信号.它能够对导航信号进行捕获、跟踪并进行导航电文解码，提取原始观测量等操作，芯片处理所得结果，如导航电文、原始观测量以及基带芯片的工作状态信息等，通过数据总线接口输出给微处理器.3）控制器模块.核心控制部分采用FC3180微处理器.FC3180是一个低功耗、实时可重构处理器，非常适用于需要高速度处理、低功耗、定制化的应用场合.通过将编写的定位定时程序下载到FC3180中，对基带芯片JFM7201进行定位定时任务的安排，并实现定位和时间信息的获取等操作.图2为卫星授时模块框图，相应工作流程是天线收到射频信号后，通过SFM95XDEQ芯片，形成中频输出，AD采样后，形成数字输出到基带芯片.同时，FC3180微处理器负责进行控制.2.2 授时模块软件设计根据卫星定位授时原理，编写授时模块的软件程序.程序主要包括定位和获取卫星时间两大部分.定位程序根据伪距定位原理[5]进行编写，需要最少4颗可见卫星才能进行定位，伪距定位示意图如图3所示.要获取时间，首先需要成功定位，由于授时模块的本地时钟与卫星时钟之间存在钟差，定位后需再根据授时模块与卫星钟之间的钟差对本地时间进行调整，使其同步到卫星钟，然后再将同步后的本地时间通过相应接口输出，供IEEE1588使用.1）定位程序.定位程序主要通过微处理器FC3180和基带芯片JFM7201完成.定位数据需要通过设置基带处理芯片进行电文信号捕获.程序设置安排好基带芯片的相应通道进行捕获卫星之后，需要定时去查看捕获的结果，这一部分工作通过观测、测量中断完成.首先要提取环路的状态，查看通道是否完成跟踪，再算出卫星的发射时间和接收时间，从而算出授时模块与卫星之间的伪距，将结果保存在相应程序变量中.卫星的坐标和大气层延迟等数据则可以通过导航电文算出，利用这些数据再通过特定的算法（采用迭代法），便可算出用户接收机的位置.2）时间获取.虽然北斗的卫星电文里有周内秒时间，但没有更精确的时间，因此不能简单地从电文里获取准确的时间，而且卫星信号经过长距离传输，当其到达接收机时，本地时间已不是信号播发时的时间.本文作者通过时钟同步的方式来获取北斗卫星时间，即通过不断使授时模块上的时钟与星上时钟同步，根据定位程序算出的授时模块与卫星钟之间的钟差，对基带芯片JFM7201的时钟模块进行调整，从而使接收机上的时钟达到较高的精确度，从而能够向外提供精准的时间.3 IEEE1588 PTP设计3.1 时间戳标记单元设计时间戳的精度对同步精度的影响至关重要，为保证同步精度应在尽量接近物理层（PHY）的地方标记时间戳.时间戳标记处位于MAC层，如图4所示.FC3180通过微代码和数字逻辑实现Ethernet MAC以及Timer System，实现IEEE1588事件报文的检测、报文时间戳的生成.系统的MAC驱动经过专门的修改，具有检查以太网帧的有效负荷的能力，故能够分辨以太网帧是否是PTP报文，如果发现是PTP报文，则在该帧的帧起始分界符（SFD）发往PHY或者从PHY接收过来时进行时间标记.3.2 最佳主时钟算法（BMCA）设计当系统启动时，PTP首先进行初始化，然后迅速切换到监听状态，等待网络上其他PTP时钟发来的Announce报文，随后与之对比.如果发现该时钟的属性比自身的更优，则状态切换到从时钟状态.而如果在等待一段时钟后，未收到网络上其他时钟发出的Announce报文，则认为自己是最佳时钟，时钟状态转换为主时钟.实现最佳主时钟算法包括两部分，一部分是数据集比较算法，另一部分是状态决定算法.1）数据集比较算法.数据集比较算法主要用于比较代表2个时钟优劣的数据，并选出较好一方.代表时钟好坏的属性主要有6个，数据集比较算法基于以下优先权属性进行两两比较：（a）priorityl：用户指定一个时钟为主时钟；（b）clockClass：定义时钟的可追踪属性；（c）clockAccuracy：定义时钟的精确度属性；（d）offsetScaledLogVariance：定义时钟稳定性的属性；（e）priority2：在若干个可选择的主时钟中挑选出更好的以及设置备用的主时钟；（f）clockIdentity：统一标识符.除了优先次序之外，如果两个边界时钟都是从同一个主时钟获取同步时间的，那么经过较少边界时钟的边界时钟更优，Steps removed用于判断边界时钟与最高级主时钟间经过的边界时钟的数量.PTP时钟有可能收到若干个其他时钟发来的Announce报文，这些时钟都声称自身具有成为主时钟的能力，所以在程序中还需要实现关于收集各方传来的Announce报文的功能.作者设计一个数组来记录时钟收到的Announce报文，然后再通过上述数据集比较算法，从所有的数据集中选择最好的时钟.2）状态决定算法.通过数据集比较算法选出本时钟端口接收到的最优数据集，最优数据集代表了除本时钟外网络上存在的特性最优的时钟.状态决定算法基于数据集比较算法和本地时钟属性，决定端口的下一状态.3.3 计算主从时钟间的偏差图5为报文交换的过程，从时钟需要拥有4种时间戳，其中2种来自主时钟，另2种由本地产生.这些时间戳用于计算主从时钟的偏移量和传输延时.1）偏差计算.根据图5所示报文交换过程，从时钟端节点周期性地向主从时钟发送延迟请求报文Delay_Req，主时钟节点收到Delay_Req报文后会记录下接收时间，并通过Delay_Resp 报文将此时间戳发给从时钟节点.而在此之前，从时钟节点通过Sync和Follow_Up报文计算出主时钟到从时钟的传输延迟，因此从时钟节点在收到通过Delay_Resp报文后能够计算出从时钟到主时钟的传输延迟，进而能够将计算出平均延迟（MPD），将该结果保存留待计算主从偏差量：2）调整本地时钟.根据计算得到的主从时钟偏差以及从时钟的频率漂移量，可对从时钟节点的本地时钟进行调整.FC3180的本地时钟主要由一个晶振和计数器构成，晶振驱动计数器进行计数，而晶振的频率以及计数器的值都是不可更改的，因此不能直接根据主从时钟的偏差对本地时钟进行调整.可采用数字调整法对本地时钟进行调整.硬件计数器从使能时刻开始计数，计数值存放在一个64 bit的计数器中.计数器值代表的是从其被使能开始起时钟所跳动的次数（ticks）称之原始时间Traw，而每一个tick所代表的时长tunitlength则由晶振频率决定.故而从启动计数器起的时间长度为4 系统测试验证4.1 授时模块功能测试所设计的时间获取方式是：当在程序中收到第一条电文子帧时，根据测距码的性质解算出该电文的发射时间tTransmit，tTransmit是电文子帧发射时刻的精确周内秒，而周计数nweek则可以直接在电文中读取.北斗卫星的时间由周计数和周内秒计数构成，它的起始时间是2006年1月1日UTC时间0时0分0秒.最后将tTransmit拆分成周内秒ssow、秒内段计数nsos、段内计数ncos，然后将这3个值和nweek分别写入基带芯片的相应寄存器中，接着向基带芯片写入加载时间命令，即完成了对基带芯片内时钟初值的设置.然后根据授时模块与卫星之间的钟差修正本地时间.在得到经过校正的本地时间后，再通过串口向外提供推荐最小定位信息（RMC）格式的时间数据（TOD），如图6所示.4.2 IEEE1588同步性能测试图7为测试环境.授时模块输出UTC时间信号给同步网络的主时钟设备（搭载了IEEE1588 PTP软件引擎的FC3180），然后主时钟通过IEEE1588 PTP将此时间分布到网络中，测试过程使用2块FC3180板子，板子之间通过以太网通信，其中作为主时钟的一个板子同步到北斗卫星时间，另一块板子与主时钟通过IEEE1588 PTP实现同步.测量2块板子输出的脉冲序列的相位差，通过时序分析软件TimeMonitor Analyzer分析脉冲序列的相位差.测试结果如图8所示.由图8可以看到相位标准差小于2 ns，达到亚微秒同步精度.5 结论提出了一种基于卫星授时的IEEE1588网络时钟同步方案.基于FC3180的IEEE1588时钟源授时模块能够成功实现高精度定位定时功能，并能够通过TOD方式向外提供时间基准，该时间基准可以通过串口的方式提供给IEEE1588主时钟，然后主时钟将该时间基准通过IEEE1588 PTP分布到网络中，网络中的从时钟据此进行同步，从时钟与主时钟达到亚微秒的同步精度.参考文献：[1] 薛昊，蒋南.时间同步及其在电力系统中的应用 [J].价值工程，2014（13）：42-43.Xue H，Jiang N.Time synchronous and its application in power system [J].Value Engineering，2014（13）：42-43.[2] 张城.基于IEEE1588协议的网络同步时钟技术的研究 [D].杭州：浙江大学，2013.Zhang C.Research on time synchronization control technology based on IEEE1588 protocol [D].Hangzhou：Zhejiang University，2013[3] IEEE.IEEE Standard for a precision clock synchronization protocol for networked measurement and control systems [S].New Jessy：IEEE，2008.[4] Huan Y，Ma N，Blixt S，et al.A 61 μA/MHz reconfigurable applicationspecific processor and systemonchip for internetofthings [C].IEEE International SOC Conference （SOCC），2015.[5] Kaplan E D，Hegarty C.Understanding GPS：principles and applications [M].Artech House，2006.[6] 李晓珍.基于IEEE1588的网络时间同步系统研究 [D].西安：中国科学院研究生院，2011.Li X Z.Research on the network time synchronization system based on IEEE1588 [D].Xian：University of Chinese Academy of Sciences，2011.[7] 王伟东.精确时间协议的软件设计与实现 [D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2012.Wang W D.Software design and implement of the precision time protocol [D].Harbin：Harbin Institute of Technology，2012.[8] 关松青，肖昌炎，夏晓荣.IEEE1588协议在工业以太网中的实现 [J].计算机工程，2011，37（6）：237-238.Guan S Q，Xiao C Y，Xia X R.Implementation of IEEE 1588 protocol over industrial Ethernet [J].Computer Engineering，2011，37（6）：237-238.（责任编辑：包震宇，顾浩然）。

IEEE1588在数据链时间同步中的优化与实现作者：卢华来源：《中国新通信》 2018年第9期【摘要】节点间的时间同步是数据链系统的一种重要能力，本文针对数据链中时间同步的场景对IEEE1588 协议进行了优化，并提出一种在数据链中有效的实现方法，将时间戳的位置前移到PHY 层，极大的提高时间同步的精度，并且在实际工程中得到了验证取得了良好的效果，解决了数据链在卫星导航拒址环境下的高精度时间同步问题。

【关键词】 IEEE1588 数据链时间同步时间戳一、引言未来战争的制胜法宝是联合作战，联合作战的核心是战场资源的有效共享[1], 在时间同步的前提下，网内各成员传感器所获得的情报信息可以互相交换，时间同步也是相互定位、协同作战、协同攻击、传感器协同的基础，因此时间同步是发挥数据链重要作用的基础，在数据链的应用中具有重要作用。

IEEE1588 （又称PTP 协议, 以下简称PTP）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，主要参考以太网来编制，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。

在2002 年底，IEEE1588Vl 标准问世[2][3]，IEEE 1588Vl 标准支持软件和硬件两种方式实现时间同步，可以达到亚微秒级的同步精度。

最新版本的IEEE 1588v2 标准于2008 年7 月24 日正式发布，IEEE 1588V2 协议能够提供优于1us 精度的时间同步，完全能够满足未来电信、工业控制、人工智能等领域内的应用[4]。

本文将PTP 的原理应用于数据链系统中，并结合数据链的应用进行了优化，提出PTP 协议在数据链中实现的方法，达到数据链节点之间的高精度时间同步的目的。

二、PTP 时间同步的特点及意义常用的时间同步方法如表1[5] 所示，从表中可以看出PTP 时间同步和GPS、北斗相比不依赖于卫星导航系统，在作战状态下具有很高的生存性；和NTP 向比具有很高的精度；和原子钟相比具有成本低，并且使用便利不需要提前时钟对齐。