1588V2特性原理

1、HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTDHuawei Confidential 2021/8/6*IEEE1588v2IEEE1588v2特性原理和组网特性原理和组网HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential 2021/8/6*2Page 21588V2原理原理1588V2在在OTN的运用的运用123业业界界1588v2技技术术的的发发展展HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential 2021/8/6*3业界1588v2技术的发展u 随着随着3G/LTE3G/LTE的发展，

2、无线网络对时间同步性能的要求越来的发展，无线网络对时间同步性能的要求越来越高，越高，GPSGPS卫星系统存在安装选址难、维护难、馈缆敷设难、安卫星系统存在安装选址难、维护难、馈缆敷设难、安全隐患高、成本高等问题，因此高精度的地面时间同步方案成全隐患高、成本高等问题，因此高精度的地面时间同步方案成为一大需求。为一大需求。u 2008 2008年底年底IEEEIEEE推出的推出的1588v21588v2国际标准成为了最佳方案，同国际标准成为了最佳方案，同年各设备厂家开始了年各设备厂家开始了1588v21588v2技术的设备研发工作，经过近两年技术的设备研发工作，经过近两年的发展，的发展，1588v

3、21588v2同步技术已经逐渐成熟。同步技术已经逐渐成熟。u 由于由于15881588时间同步技术早期应用在工业自动控制领域，电时间同步技术早期应用在工业自动控制领域，电信领域如信领域如ITU-TITU-T仍在制定仍在制定1588v21588v2时间同步正式标准，时间同步正式标准，1588v21588v2在电在电信领域应用是一项崭新的技术，稳定可靠的运行部署仍然是目信领域应用是一项崭新的技术，稳定可靠的运行部署仍然是目前业界各厂家研究的重点。前业界各厂家研究的重点。HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential 2021/8/6*4Page 4

4、1588V2原理原理1588V2在在OTN的运用的运用213业业界界1588v2技技术术的的发发展展u 2.1 同步概述u 2.2 1588V2原理HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential 2021/8/6*52.1：同步概述l同步基本概念同步基本概念l同步网络需求同步网络需求lIEEE1588v2优势优势HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential 2021/8/6*6同步的基本概念l同步的定义和分类同步的定义和分类 同步是指两个或两个以上信号之间，在频率或相位上保持某种特定关系，即两

5、个或两个以上信号在相对应的有效瞬间，其相位差或频率差保持在约定的允许范围之内。同步可分为：p时钟同步（频率同步） 频率相同 / 频率锁定；相位不同 / 固定相位差；时间不同 / UTC时间不一致p时间同步（相位同步） 频率相同 / 频率锁定；相位相同 / 无相位差；时间相同 / UTC时间一致 相位同步相位同步频率同步频率同步HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential 2021/8/6*7无线网络的同步需求无线网络的同步需求Clock1Clock2无线制式无线制式时钟频率时钟频率精度要求精度要求时钟相位时钟相位同步要求同步要求GSM0.05

6、ppmNAWCDMA 0.05ppmNATD-SCDMA0.05ppm3usCDMA20000.05ppm3usWiMax FDD0.05ppmNAWiMax TDD0.05ppm1usLTE0.05ppm倾向于采用时间同步倾向于采用时间同步HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential 2021/8/6*8目前无线系统中时间同步的解决方案目前无线系统中时间同步的解决方案-GPS-GPS提供时间同步提供时间同步提供频率同步提供频率同步无线基站本地时钟通过同步到GPS提供的信号保证基站时钟频率的长期稳 定性,保证基站射频的频率稳定性小于 0.05

7、ppm 通过GPS保证无线网络中所有基站间的空口同步, 保证了无线系统中连续覆盖区域中任意两个基站之间的帧头的最大偏差不超过3s HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential 2021/8/6*9GPS时间同步的解决方案存在的问题l施工难度大施工难度大pGPS天线对安装环境有特殊要求 ，长距离下GPS天线馈线较粗l失效率高，无失效备份保护失效率高，无失效备份保护pGPS每年失效率大约在10；基站每站只配置1块星卡，无失效保护l可维护性差可维护性差pGPS失效需要现场硬件更换，无法远程维护l有安全隐患有安全隐患p战争情况下GPS可能被关掉，从而

8、造成整网的瘫痪由于以上的问题，华为提出了由于以上的问题，华为提出了1588V2高精度时间解决方案替代无线系统中的高精度时间解决方案替代无线系统中的GPS设备设备HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential 2021/8/6*102.2：IEEE1588v2介绍lIEEE1588v2概述概述lIEEE1588v2关键技术点关键技术点lIEEE1588v2技术总结技术总结HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential 2021/8/6*111588V2是什么IEEE1588v2的全称是：网络测量和

9、控制系统的精密时钟同步协议标准 IEEE1588协议设计用于精确同步分布式网络通讯中各个结点的实时时钟。其基本构思为通过硬件和软件将网络设备（客户机）的内时钟与主控机的主时钟实现同步 ；频频率同步率同步时间时间同步同步IEEE 1588v2OKOK IEEE P1588 TM D2.2Standard for a Precision Clock Synchronization Protocol for Networked Measurement and Control Systems HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential 2021/8

10、/6*12IEEE1588v2概述1588 Master1588 SlaveDelay_RespFollow_UpSyncDelay_ReqIEEE 1588v2是网络测量和控制系统的精密时钟同步协议标准，定义了以太网络的PTP(精密时钟同步)协议，精度可以达到亚微秒级，实现频率同步和时间(相位)同步同步原理：Master和Slave端采用Sync、Follow_Up、Delay_Req、Delay_Resp协议报文通告精确的时间戳，通过BMC算法选出最佳时钟源，完成频率和时间同步13IEEE 1588V2协议的关键技术点可以分为四个：主从同步原理、 透明时钟TC模型、时戳处理、 BMC(最佳

11、主时钟)算法2HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential 2021/8/6*13IEEE1588v2基本概念网络模型OCOC：Ordinary Clock，普通时钟，普通时钟OC模型只能接收模型只能接收时间，用于整个网时间，用于整个网络的时间源或时钟络的时间源或时钟宿，不能同时作为宿，不能同时作为始端和终端。始端和终端。OC模型对应网络模型对应网络的纯粹时钟源和时的纯粹时钟源和时钟宿钟宿 BCBC：Boundary Clock，边界时钟，边界时钟BC模型相当于时间中模型相当于时间中继器，是继器，是OC两种类型两种类型的混合体，既可以恢的混合

12、体，既可以恢复时钟，又可以作为复时钟，又可以作为时钟源往下游传递时时钟源往下游传递时钟钟BC模型对应处于中间模型对应处于中间位置的网络节点位置的网络节点TCTC：Transparent Clock，透明时钟，透明时钟TC模型自身不恢复模型自身不恢复时间和频率，只对时间和频率，只对1588报文做延时修报文做延时修正。正。TC模型对应网络中模型对应网络中仅需配合处理仅需配合处理1588 v2报文，自身不需报文，自身不需恢复时钟的设备。恢复时钟的设备。HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential 2021/8/6*14IEEE1588v2基本概念端

13、口状态Master状态意味着状态意味着该端口作为上游端该端口作为上游端口向下游端口发送口向下游端口发送时钟信息。时钟信息。OC和和BC模型中都模型中都可以存在可以存在Master端端口状态，但口状态，但BC可以可以同时存在同时存在Slave端端口状态，而口状态，而OC不不行。行。MasterSlavePassiveSlave状态意味着该状态意味着该端口作为下游端口端口作为下游端口接收上游端口发送接收上游端口发送来的时钟信息。来的时钟信息。OC和和BC模型中都可模型中都可以存在以存在Slave端口状端口状态，但态，但BC可以同时可以同时存在存在Master端口状端口状态，而态，而OC不行。不行。

14、Passive状态意味不转状态意味不转发发sync协议报文，不协议报文，不传递时钟相关信息，传递时钟相关信息，只能处理只能处理P2P TC相关相关的报文。的报文。在在BC模型中存在。当模型中存在。当BMC发现时钟源出现发现时钟源出现环路，或出现次优时环路，或出现次优时钟源时，将把端口置钟源时，将把端口置为为passive模式。模式。HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential 2021/8/6*15IEEE1588v2关键技术点主从同步原理MasterSlavet1t2t3t4从端获取到的从端获取到的Timestampt1、t2t1、t2、t

15、3t1、t2、t3t4 同步过程：同步过程：1.t1时刻主时钟发送时刻主时钟发送syn message报文，带报文，带t1时刻信息。时刻信息。t1的时刻值由的时刻值由Master通过通过MAC层以下的逻辑直接层以下的逻辑直接填充。填充。2.t2时刻从时钟接收到时刻从时钟接收到syn message报文。报文。3.t3时刻从时钟发送时刻从时钟发送Req报文。报文。4.t5时刻主时钟发送时刻主时钟发送Resp报文，带报文，带t4时刻信息。时刻信息。Offset和和Delay的计算方法：的计算方法：1.t2t1=DelayOffset2.t4t3=DelayOffset3.Offset=( (t4t

16、3) (t2t1) ) / 24.Delay=( (t4t3) (t2t1) ) / 2t5Sync Delay_Req Delay_Resp HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential 2021/8/6*16IEEE1588v2关键技术点TC模型1588V2比V1增加了TC模型，用于解决报文在中间站点驻留引起的时延问题，消除网络设备内部的延时不确定性（Packet Delay Variance，即PDV）TC分为E2ETC（end-to-end）和P2PTC（peer-to-peer）两种模式 E2ETC只计算设备内部时延，对两端同步节点

17、完全透明，链路延时由两端节点计算，推荐链形网络使用 P2PTC同时计算设备内部及链路时延，可以支持链路快速倒换，推荐MESH网络使用132MasterSlave驻留时间驻留时间驻留时间驻留时间HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential 2021/8/6*17IEEE1588v2关键技术点BMC算法BMC算法过程：1.各端口定期发送announce报文，通告时钟信息。2.每单板上的各端口，比较收到时钟信息，得出这个单板的最佳时钟源Erbest。3.时钟板比较各单板选出的Erbest，决定出最佳时钟源Ebest，下发给各端口进行同步。4.同时，

18、根据Ebest、Erbest和其它相关信息，BMC算法+端口状态机决定出端口的状态。Router/SwitchBMC (Best Master Clock)算法，最佳时钟算法，目的是避免同时出现多个时钟源或者没有时钟源BMC通过Announce报文宣告各端口上的时钟源信息，BMC算法通过维护本地获得的时钟数据组，按严格时钟等级选择出最佳时间源，并确定端口状态BMC算法对整网时钟生成时钟树，产生一级级的主从关系，从时钟同步主时钟，从而消除时钟环路132HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential 2021/8/6*18Page 181588V2

19、原理原理1588V2在在OTN的运用的运用321业业界界1588v2技技术术的的发发展展u 3.1 OTN产品1588V2模型u 3.2 物理层时钟同步方案u 3.3 PTP时钟同步方案u 3.4 OTN典型组网HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential 2021/8/6*193.1 OTN支持的1588v2模型OC1588v2设备模型设备模型 BCBC+TCTCTC+OCHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential 2021/8/6*20OTN支持的同步恢复模式1588v2报文恢复报文恢

20、复频率频率 + 1588v2报文恢复报文恢复时间时间物理层方式恢复物理层方式恢复频率频率 + 1588v2报文恢复报文恢复时间时间HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential 2021/8/6*21OTN在1588v2上的优势OTN的优势的优势完全支持完全支持1588v2定义的各定义的各种设备模型（种设备模型（OC、BC、TC），还支持华为特有的），还支持华为特有的TC+OC模型模型与华为的网管融合统与华为的网管融合统一，提供类似传统时一，提供类似传统时钟的网管管理方案，钟的网管管理方案，方便快捷完成方便快捷完成1588v2系统的管理和维护系

21、统的管理和维护支持支持1588v2 BMC自自动选源算法动选源算法经过多次的对外测试经过多次的对外测试验证，测试结果成绩验证，测试结果成绩排名第一排名第一除了恢复时间外，除了恢复时间外，还可以通过还可以通过1588v2报文恢复恢复报文恢复恢复多种接品支持多种接品支持1588v2，包括接口，包括接口有有GE、10GE(V1R6C01)HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential 2021/8/6*223.2 物理层时钟同步(8800T32/T64)GEGETime StampSystem Clock系统时钟Time Stamp GEGESyst

22、em ClockSystem Clock站点 A站点 B支路板支路板时钟板时钟板ESCOSCESCOSCTime stampTime Stamp RTC TimeRTC TimeXCSXCSPTP PortPTP PortPTP PortPTP PortRTC Time物理层时钟同步：物理层时钟+1588V2实现(主推方案)物理层时钟：业务恢复时钟（GE/OTUk)、OSC(ST2)、2M外时钟时间同步：1588V2报文同步、1PPS+TOD时间同步物理层时钟路径 物理层时钟源锁定 物理层时钟源锁定时钟处理：时钟板时钟直接分发业务单板，时间信息是业务单板直接上报时钟板。HUAWEI TECHN

23、OLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential 2021/8/6*233.2 物理层时钟同步(6800)GEGETime StampSystem Clock系统时钟Time Stamp GEGESystem ClockSystem Clock站点 A站点 B支路板支路板时钟板时钟板ESCOSCESCOSCTime stampTime Stamp RTC TimeRTC TimeXCSXCSPTP PortPTP PortPTP PortPTP PortRTC Time物理层时钟同步：物理层时钟+1588V2实现(主推方案)物理层时钟：业务恢复时钟（GE/OTUk)、OSC(ST2)、2M外时钟时间同步：1588V2报文同步、1PPS+TOD时间同步物理层时钟路径 物理层时钟源锁定 物理层时钟源锁定时钟处理：时钟板时钟通过交叉板分发到各业务单板，时间信息业务单板直接上报时钟板。HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential 2021/8/6*243.3 PTP时钟同步GEGETime St