【虹科技术分享】PTP基本原理

同步的概念

在现代通信网络中，大多数电信业务的正常运行要求全网设备之间的频率或时间差异保持在合理的误差水平内，即网络时钟同步。

网络时钟同步包括频率同步和相位同步两个概念。

• 频率同步

  频率同步（Frequency synchronization），是指信号之间的频率或相位上保持某种严格的特定关系，信号在其相对应的有效瞬间以同一速率出现，以维持通信网络中所有的设备以相同的速率运行，即信号之间保持恒定相位差。

• 相位同步

  相位同步（Phase synchronization），也称为时间同步，是指信号之间的频率和相位都保持一致，即信号之间相位差恒定为零。

为防止概念混淆，下文中时间同步统一表示相位同步，时钟同步表示同时进行相位同步和频率同步。

时间同步与频率同步示意图

时钟同步原理

应用网络时钟同步的网络，称为时钟同步网。时钟同步网的结构如下图所示。时钟同步网分为两级，其中一级节点采用1级时钟同步设备，二级节点采用2级时钟同步设备，二级节点以下是客户端设备，即需要时钟同步的设备。

客户端时间同步链路是时钟同步网节点至客户端的时钟同步链路，因为这段链路需进行包括以太时钟同步、NTP在内的多种同步方式，它包括NTP传送方式在内的各种传输链路。节点时钟同步链路是时钟同步网节点之间的时钟同步链路，它包括除NTP传送方式以外的各种传输链路，主要采用DCLS（DC Level Shifter，是IRIG-B码的另一种传输码形，用直流电位来携带码元信息，比较适用于双绞线局内传输）传送方式的专线链路。

整个PTP网络中，所有时钟都会按照主从（Master-Slave）层次关系组织在一起，系统的最优时钟Grandmaster向各节点逐级同步时钟。整个同步的过程是通过交换PTP报文来完成的。从时钟通过PTP报文中携带的时间戳信息计算与主时钟之间的偏移和延时，据此调整本地时钟达到与主时钟的同步。

分级时钟同步网

PTP基本概念

• PTP域

  应用了PTP协议的网络称为PTP域。网络中可能含有多个PTP域，PTP域是独立PTP时钟同步系统，一个PTP域内有且只有一个时钟源，域内的所有设备都与该时钟源保持同步。

• 1588v2时钟节点

  PTP域中的节点称为时钟节点，PTP协议定义了以下三种类型的基本时钟节点：
  • 普通时钟OC（Ordinary Clock）：同一个PTP域内，只存在单个物理端口参与PTP时间同步。设备通过该端口从上游节点同步时间，或者向下游节点发布时间。
  • 边界时钟BC（Boundary Clock）：同一个PTP域内，可以存在两个或两个以上物理端口参与PTP时间同步。其中一个端口从上游设备同步时间，其余多个端口向下游设备发布时间。此外，当时钟节点作为时钟源，同时通过多个PTP端口向下游时钟节点发布时间，也称其为BC。
  • 透明时钟TC（Transparent Clock）：TC与BC、OC最大的不同是BC和OC都要保持本设备与其他设备的时间同步，但TC则不需要与其他设备保持时间同步。TC有多个PTP端口，它只是在这些PTP端口之间转发PTP报文，对其进行转发时延校正，并不从任何一个端口同步时间。
• 设备支持的1588v2时钟类型