IEEE_1588协议基础版ppt课件

1、IEEE 1588协议根底篇.Contents一、时钟同步模型二、音讯字段三、数据集四、数据类型.一、时钟同步模型IEEE 1588 又叫网络化丈量及控制系统的准确时钟同步协议，PTP精确时钟协议，运用硬件和软件配合，不需求额外的时钟线，依然运用原来以太网的数据线传送时钟信号，使组网衔接简化和降低本钱。1.1 PTP音讯类型分为两类：事件音讯、普通音讯。事件音讯是在发送和接纳端都要打精确的时间戳，普通音讯不需求打时间戳。1事件音讯：SYNC、Delay_Req、Pdelay_Req、Pd l R.1.2 音讯时间戳的产生当发送和接纳任何事件音讯时，都会产生时间戳。当音讯的时间戳点经过节点与网络

2、的边境时，时间戳事件发生，时间戳产生模型如以下图所示：上图中A B C为打时间戳的点 这个点越接近.1.3 两种同步机制延时恳求呼应机制Delay Request-Response Mechanism对等延时机制Peer Delay Mechanism1延时恳求呼应机制运用Sync、Delay_Req、Follow_Up，Delay_Resp音讯进展音讯同步，丈量一对PTP端口的，模型为t2 t1 = Delay + Offsett4 t3 = Delay OffsetDelay = (t2 t1) + (t4 t3) 2Offset = (t2 t1) (t4 t3) 2.在算法校正过程中，

3、对从时钟的校正是经过校正offset实现的，Delay通常影响Offset的值，因此要经过丈量这个延迟值来修正Offset。.2对等延时机制对等延时机制用来丈量端到端传输时间，如支持对等延时机制的通讯端口的链路延时。用Pdelay_Req，Pdelay_Resp，Pdelay_Resp_Follow_Up音讯进展同步。对于普通和边境时钟，对等延时机制与端口是master还是slave没有关系。= (t2 t1) + (t4 t3) 2.1.4 设备类型有5中根本的设备类型1普通时钟Oridinary clock2边境时钟Boundary clock3端到端透明时钟End-to-end tran

4、sparentclock4对等透明时钟Peer-to-Peer transparentclock5管理节点Management node普通和边境时钟的端口，两种机制都可以运用，端到端透明时钟与这两个机制无关，对等透明时钟运用对等延时机制。.1普通时钟经过以一个物理端口为媒介的两个逻辑接口和网络通讯，事件接口用来发送和接纳事件音讯，包括两类数据集，分别是时钟数据集和端口数据集。.端口数据集包含端口属性，包括PTP形状。Protocol engine：1发送和接纳PTP音讯2维护数据集3执行与端口相关的形状机4假设端口在slave形状，基于接纳到的PTP定时音讯和产生的时间戳，计算Master的

5、时间。Local clock：当普通时钟端口在slave形状时，本地时钟的控制环路调理时钟，使它的时钟与它的主一致。假设端口在master形状，本地时钟在freerun形状.2边境时钟边境时钟模型如下图，有多个物理端口，每个端口和一个普通时钟的端口类似，但有一些例外：1时钟数据集对边境时钟的一切端口共用；2local clock也对边境时钟的一切端口共用；3每一个协议引擎需求附加功能，它需求处置一切端口的形状，决议利用哪个端口提供的时间信号来同步本地时钟。与同步、建立主从层次和信令相关的信息终止在一个边境时钟的协议引擎，不再向前转发，管理音讯由边境时钟的其它端口转发，服从限制一个系统的音讯传输

6、时间的约束.3End-to-End透明时钟设备模型如下图，像一个网桥、路由器和转发器一样，端到端透明时钟发送一切的音讯。对于PTP事件音讯，驻留时间桥丈量PTP事件音讯的驻留时间。驻留时间在一个特殊的域correctionField累积。这些校正是当事件消息进入和分开透明时钟产生的时间戳的不同。校正值计算如下图所示留意 用来计算驻留时间的时间戳是基于本地时间产.aRCRate Control利用延时恳求呼应机制校正本地时钟频率等于master的时钟频率。这个方法的关键是它的操作是一个闭环，这意味着在一个节点的本地振荡器调理睬影响下面的节点。b) RERate Estimation不控制本地振荡

7、器，让其自在运转，用本地时间计算的驻留时间加到Sync或者Follow_Up音讯中，比较接纳到的sync和Follow_Up的驻留时间，计算本地自在运转时钟与上一级时钟之比。当驻留时间相对于时钟比值的足够大，一连串透明时钟的最差相位误差累.4Peer_to_Peer 透明时钟设备模型如下图，与End_to_End透明时钟不同在于：它校正和处置PTP定时音讯的方式上。对等透明时钟有一个block，这个block用来计算每个端口与其它端口的链路延时。经过交换Pdelay_Req，Pdelay_Resp和Pdelay_Resp_Follow_Up音讯来计算。对等透明时钟和链路延时的校正模型如以下图所

8、示。.5管理节点管理节点的设备特征是：a可以有一个或者多个物理衔接衔接到网络中；bPTP管理音讯的手动或可编程接口。c能结合一切的时钟类型。.1.5 同步在协议的执行过程中又来那个阶段：1建立主从层次；2同步时钟1.5.1 建立主从层次PTP的形状有：Master、Slave和Passive。利用最正确主时钟算法来找最好的时钟，包含两个独立算法：1数据集比较算法2形状决策算法数据集比较算法以以下这些优先属性比较算法：1priority1：用户可配置的指定，指这个时钟能否是固定的可选时钟；2clockClass：详细阐明时钟的TAI可跟踪性属性；3clockAccuracy：定义一个时钟精度的属

9、性；4offsetScaledLogVariance：定义时钟稳定性属性；5Priority2：能否是备选的主时钟；6clockIdentity：基于独特标志符的附加表示规那么。最正确主时钟算法清楚地选择两个时钟中的一个更优。.简单的主从层次如以下图所示：只需普通和边境时钟维持这种形状方式，同时也只需边境时钟能在主从层次中建立分支点。.二、音讯字段PTP协议根据发送和接纳到的音讯来计算时间偏差和延迟，每个音讯都由一个音讯头header，音讯体body和音讯后缀suffix组成。2.1 音讯头.2.1.1 transportSpecificNibble根据传输的媒介有不同的阐明。2.1.2 Me

10、ssageTypeEnumeration42.1.3 versionPTPUInteger4是发送音讯节点的数据集portDS.versionNumber的值。.2.1.5 domainNumberUInteger8此音讯的发出节点不同，domainNumber的值不同。2.1.6 flagFieldOcet2一些标志位，表示的意义如下表.2.1.7 correctionFieldInteger64它的值是ns数诚意216，如2.5ns表示成0 x0000000000028000，它的值依赖于音讯类型.2.1.8 sourcePortIdentityPortIdentitysourcePort

11、Identiy的值是发送音讯端口数据集的portDS.portIdentity的值。2.1.9 sequenceIdUInteger16除了Follow_Up、Delay_Resp、Pdelay_Resp、Pdelay_Resp_Follow_Up、management音讯外，一切的音讯都有sequenceId序列池，对于从同一个时钟的同一个端口发出同一个音讯，后一个音讯的sequenceId是前一个的值1，采用循环计数的方式。2.1.10 controlFieldUInteger8主要是为兼容V1版本而设置的一组值，接纳方不运用这组音讯。2.1.11 logMessageInterval(I

12、nteger8)的值决议于音讯类型 如.2.2 Announce音讯域如表：2.2.1 originTimestampTimestamp当Announce音讯发送时，这个的值置为0或者是与发送节点的本地时间相差在1s之内。2.2.2 currentUtcOffset.2.2.3 grandmasterPriority1UInteger8发送节点数据集成员的parentDS.grandmasterPriority1的值。2.3.4 grandmasterClockQualityClockQuality发送节点数据集成员的parentDS.grandmasterClockQuality的值。2.3

13、.5 grandmasterPriority2UInteger8发送节点数据集成员的parentDS.grandmasterPriority2的值。2.3.6 grandmasterIdentityClockIdentity数据集成员的parentDS.grandmasterIdentity的值。2.3.7 stepsRemovedUInteger16发送音讯的时钟数据集的currentDS.stepsRemoved的值。.2.3 Sync和Delay_Req音讯2.3.1 originTimestampTimestamp对于Sync音讯，当为One-step时钟时，OriginTimesta

14、mp的值应该是Sync的，不包括小数ns，Sync音讯correctionField的值和originTimestamp的值应该是真实的 。当为Two-step时钟时，originTimestamp的值还是，不包括小数ns，但是correctionField的值是0，由对应的Follow_Up音讯来表示.2.4 Follow_Up音讯2.4.1 preciseOriginTimestampTimestampFollow_Up音讯的preciseOriginTimestamp是与对应的Sync音讯的，Follow_Up音讯和Sync音讯的correctionField的和与preciseOrig

15、inTimestamp相加，就是同步音讯发送的准确时间。2.5 Delay_Resp音讯.2.6 Pdelay_Req音讯留意：这里的reserved域是为了使得Pdelay_Req音讯的长度等于Pdelay_Resp消息的长度，由于在一些网络或者网桥中，长度不同的音讯有不同的传输时间，这样会引来不对称误差。2.7 Pdelay_Resp音讯.2.9 管理音讯2.9.1 domainNumber of the headerdomainNumber应该是目的domain2.9.2 sequenceId of the header假设是一个呼应management音讯，sequenceId是接纳到

16、的管理音讯的sequenceId，否者也有一个序列池。.012345FGETSETRESPONSECOMMONDACKNOWLEDGEReserved2.9.4 startingBoundaryHopsUInteger8对于非呼应的管理音讯，startingBoundaryHops是依情况变化的。对于呼应的管理音讯，它的值是startingBoundaryHopsboundaryHops。2.9.5 boundaryHopsUInteger8指管理音讯在边境时钟的剩下需延续转发数量。2.9.6 actionFiledEnumeration4hexValue Action.三、数据集普通和边境时

17、钟应该维护的数据集有：1defaultDS2currentDS3parentDS4timePropertiesDS5portDS透明时钟应该维护的数据集：1transparentClockDefaultDS2transparentClockPortDS数据集有三种属性：分别为staticdynamic.3.1 defaultDS数据集成员阐明defaultDS数据集是描画时钟本身的属性。成员有-defaultDS.twostepFlag- defaultDS.clockIdentity- defaultDS.numberPorts- defaultDS.clockQuality- defaul

18、tDS.priority1- defaultDS.priority2- defaultDS.domainNumber- defaultDS.slaveOnly前三个是静态数据成员defaultDS.clockQuality是动态成员，包括：1defaultDS.clockQuality.clockClass2defaultDS.clockQuality.ClockAccuracy3defaultDS.clockQuality.offsetScaledLogVariance这三个数据成员都是时钟本人的属性。.3.2 currentDS数据集成员阐明数据成员都是动态的，包括的成员有：1curren

19、tDS.stepsRemoved指的是在本地时钟和grandmaster时钟之间通讯途径的数量。2currentDS.offsetFromMaster=3currentDS.meanPathDelay按照两种机制算出来的途径延迟。.3.3 parentDS数据集阐明parentDS数据集的初始化应该在defaultDS数据集初始化之后，它的一切成员都是动态的。数据集成员有：1parentDS.parentPortIdentity指的是发送Sync音讯的Master的PortIdentity，初始化值应该遵照：aparentDS.parentPortIdentity.clockIdentity的

20、值是defaultDS.clockIdentity的值。bparentDS.portNumber的值初始化为0。2parentDS.parentStats假设时钟有一个端口是Slave形状，并且统计地计算出了parentDS.observedParentOffsetScaledLogVariance和parentDS observedParentClockPhaseChangeRate的值时.4 parentDS.observedParentClockPhaseChangeRate以从时钟来察看的parent时钟的相位变化率估计，正值表示parent时钟的相位变化率大于slave时钟的相位变化

21、率。初始化值为7FFFFFFF。注：这个值依赖于丈量时间间隔，假设这个值对一个运用来说确实有用，时间间隔应该在PTP协议中阐明。5parentDS.grandmasterIdentity它是grandmaster时钟的clockIdentity。初始化值为defaultDS.clockIdentity。6parentDS.grandmasterClockQuality7parentDS.grandmasterPriority18parentDS.grandmasterPriority25 678都是grandmaster的对应的值初始化时都初始化成.3.4 timePropertiesDS数据

22、集成员阐明timePropertiesDS数据集成员有：1timeProtertiesDS.currentUtcOffset2timeProtertiesDS.currentUtcOffsetValid3timeProtertiesDS.leap594timeProtertiesDS.leap615timeProtertiesDS.timeTraceable6timeProtertiesDS.frequencyTraceable7timeProtertiesDS.ptpTimescale8timeProtertiesDS.timeSourcecurrentDS数据集的一切成员都是动态的。tim

23、eProtertiesDS.ptpTimescale的值应该在其它数据集成员初始化之前进展初始化。.3.5 portDS数据集成员阐明对普通时钟的端口和边境时钟的每个端口，应该维护端口数据集来给协议决策和提供音讯域的值作为根底。数据集的数量应该是defaultDS.numberPorts的值。静态成员有：1portDS.portIdentity这个值就是本地端口的PortIdentity属性。动态成员有：1portDS.portState：值与形状的对应关系如下表所示.2portDS.logMinDelayReqInterval指的是Delay_Req音讯最小允许的平均时间间隔，这个值是sla

24、ve发个master，这个的值视master时钟能处置的Delay_Req音讯的才干来确定。3portDS.peerMeanPathDelay假设时钟是peer-to-peer时钟，这个的值硬挨链路上的当前单路传输延迟的估计。可配置成员有：1portDS.logAnnounceInterval这个值阐明Annouce音讯发送的时间间隔。2portDS.announceReceiptTimeoutportDS.announceReceiptTimeout的值指发出ANNOUNCE_RECEIPT_TIMEOUT_EXPIRES时，没有收到Announce音讯的个数。3portDS.logSyncInterval指的是Sync音讯的时间间隔.四、数据类型数据类型有源数据类型和衍生数据类型，衍生数据类型都是由源数据类型构