基於IEEE 1588的同步乙太網實現方式

1 背景

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/157316.htm

　　IP化是未來網絡業務的發展趨勢，而乙太網以其優越的性價比、廣泛的應用及產品支持，成為以IP為基礎的承載網的主要發展方向。在部署電信級乙太網時，如何解決時鐘同步問題是一個要考慮的方面。對分組網絡的同步需求有兩個方面：一是，分組網絡可以承載TDM業務，並提供TDM業務時鐘恢復的機制，使得TDM業務在穿越分組網絡後仍滿足一定的性能指標；二是，分組網絡可以像TDM網絡一樣，提供高精度的網絡參考時鐘，以滿足網絡節點或終端的同步需求。

　　同步乙太網（SyncE）就是最新的標準解決方法。在SyncE中，乙太網採用與SONET（同步光纖網絡）/SDH（同步數字系列）相同的方式，通過高品質、可跟蹤一級基準時鐘信號同步其位時鐘。2006年，國際電信聯盟在其G.8261中描述了SyncE概念。2007年，在G.8262中對SyncE的性能要求進行了標準化，規定了同步乙太網網絡設備中使用的時鐘的最低性能要求。IEEE在2002年發布了IEEE 1588標準，該標準定義了一種精確時間同步協議(PTP)，2005年又制定了新版本的IEEE 1588，即IEEE 1588v2。

2 相關標準與協議

2.1 IEEE 1588

　　IEEE 1588通過硬體和軟體配合獲得更精確的定時同步；在傳輸時間時鐘信號時無需額外的時鐘線，仍然使用原來乙太網的數據線傳送時鐘信號，既簡化了組網連接，又降低了成本。
IEEE 1588在技術規範中特別定義了一套基於消息的同步協議，通過周期性地發布帶有時間戳的信息包，可以使各個測控節點的時鐘得到校正，從而實現整個系統的同步運行。其實現原理如圖1所示。

圖1 時鐘誤差校正原理

　　首先，主時鐘節點周期性(一般為2 s)地向整個系統發送同步包(Sync)，接著將同步包時間戳打包再發送同步跟隨包(Follow Up)。當各從時鐘節點收到主時鐘節點發來的同步包和同步跟隨包後，依據各自時間戳、接收同步包時間戳和解析同步跟隨包的時間戳，計算主從時鐘差值；並用這個差值調整自身時鐘，直到與主時鐘同步為止。

　　分布式測控系統中，每個測控設備在網絡中所處位置、布線方式、布線長度以及目前網絡技術中的固有問題，也將造成測控數據在傳輸過程中的不同延遲。為了有效消除網絡延遲對分布式系統實時性的影響，IEEE 1588也定義了2個信息包，校正原理如圖2所示。

圖2 網絡延遲校正原理