白兔(White Rabbit,WR）协议学习笔记(一)

最新推荐文章于 2025-08-16 10:01:10 发布

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#学习 #笔记

1. PTP协议

PTP(IEEE 1588)协议，也就是精确同步时钟协议，用于设备之间的高精度时间同步。

https://blog.youkuaiyun.com/weixin_46303553/article/details/128228364(TP-link官方账号的科普贴)

1.1 PTP协议的同步过程

在两个设备未同步时，主从时钟存在偏差Offset。启动同步时，主设备向从设备发送Sync消息，将主设备发出Sync的时间打上时间戳 $T_{m1}$ ,并在Sync消息发出后，利用Follow_Up消息将 $T_{m1}$ 传输给从设备。从设备将接收到Sync消息的时间打上时间戳 $T_{s1}$ 。注意， $T_{m1}$ 与 $T_{s1}$ 不在一个时钟域中，他们之间存在偏差Offset。

在接收到Follow_Up消息后，从设备发出Delay_Req消息，该消息的发出时间记为 $T_{s2}$ ，主设备接收到该消息的时间戳记为 $T_{m2}$ ，同样的 $T_{s2}$ 与 $T_{m2}$ 之间也有偏差Offset。假设链路对称，其传输延迟可以表示为

$T_{s1}-T_{m1}+Offset=Delay$

同样的，对于 $T_{s2}$ 与 $T_{m2}$ 也可以得到传输延迟Delay，但由于Delay_Req消息是由从设备传往主设备，那么其传输延迟表示为

$T_{m2}-T_{s2}-Offset=Delay$

所以主从时钟偏差Offset可以表示为

$Offset=\frac{T_{m2}-T_{s2}-T_{s1}+T_{m1}}{2}$

传输延迟可表示为

$Delay=\frac{T_{m2}-T_{s2}+T_{s1}-T_{m1}}{2}$

2. 白兔协议（一）

白兔协议是PTP协议的扩展协议，其由欧洲核子中心(CERN)提出，并在大型强子对撞机(LHC)等大型物理实验中应用，国内的LHAASO，HIAF等实验也使用白兔协议作为同步协议。白兔协议利用PTP协议实现时间的同步，并利用全数字双混频鉴相器（Digital DualMixer TimeDifference，DDMTD）进一步提高同步精度至亚纳秒级。

PTP协议假定以太网链路是对称的，并且没有考虑硬件延迟。白兔协议则考虑光纤链路的不对称性及硬件延迟。白兔协议使用波分复用技术(WDM),将两种波段(1350nm与1490nm)的光使用同一根光纤传输以克服链路的不对称性质，利用DDMTD测量时钟相位差提高时间戳精度，提前标定固定的硬件延迟，最后能够达到亚纳秒的时间同步。

[1]李培基,李卫,朱祥维,龚航,.网络时间同步协议综述【J】.计算机工程与应用,2019,(03):30-38.