1588V2的原理與方案介紹

才巖峰

（南京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,南京 210023）

1 同步的提出

隨著傳送網(wǎng)發(fā)展，各個運營商都展開了IP化傳送網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)工作。移動主推的PTN技術(shù)和聯(lián)通、電信主推的IPRAN技術(shù)成為目前的主流傳送技術(shù)。而目前分組傳送網(wǎng)絡(luò)還存在很多關(guān)鍵點需要解決，其中對基于以太網(wǎng)的同步技術(shù)的要求成為業(yè)界關(guān)注的要點。

2 同步的意義

傳統(tǒng)的MSTP傳送TDM業(yè)務(wù)的時，如果MSTP網(wǎng)絡(luò)無法實現(xiàn)時鐘同步則很可能出現(xiàn)：（1）業(yè)務(wù)出現(xiàn)滑碼；（2）嚴重時還會出現(xiàn)指針頻繁調(diào)整，業(yè)務(wù)誤碼率急劇升高，大量告警上報，關(guān)鍵芯片失效。

而在無線IP RAN中，如果無線網(wǎng)絡(luò)間的時間同步未在要求的精度內(nèi)，會出現(xiàn)：（1）基站切換時，會導(dǎo)致通話掉線；（2）通話計費，網(wǎng)間結(jié)算將無法進行。

3 1588v2協(xié)議介紹

IEEE 1588V2的在傳輸網(wǎng)中的應(yīng)用是將分布在傳輸網(wǎng)絡(luò)中的不同的設(shè)備保持精確的時鐘同步，以PTP（精確時間協(xié)議）為標準。對以太網(wǎng)中設(shè)備進行亞微秒級的同步。

4 時鐘實體類型

IEEE 1588按照時鐘是否為透傳時鐘，將時鐘類型分為了透傳和非透傳時鐘兩種。其中，透傳時鐘，按照時鐘采用的延時機制不同，分為了E2E透傳時鐘和P2P透傳時鐘；非透傳時鐘，則按照時鐘的ptp端口數(shù)目多少分成了普通時鐘和邊界時鐘:

（1）普通時鐘：只有一個PTP物理通信端口和網(wǎng)絡(luò)相連；

（2）邊界時鐘：支持多個物理端口與網(wǎng)絡(luò)相連。即為多個普通時鐘的組合，不同的是其只有一套共用的時鐘設(shè)備；

（3）E2E透傳時鐘：E2E透傳時鐘像路由器或交換機一樣轉(zhuǎn)發(fā)所有的PTP消息；

（4）P2P透傳時鐘：與E2E透傳時鐘功能相同，只是對PTP時間消息的修正和處理方法不同：他把報文的各段線路延遲累加放到報文的校正字段中。

5 時間同步原理

1588 PTP協(xié)議，主要通過PTP報文的交互，來完成對設(shè)備間時間偏差的計算，從而，實現(xiàn)對全網(wǎng)時鐘單元的時間同步。

時間同步的過程，主要包括了兩個過程，分別為時間偏差和鏈路延時的測量，通過計算出設(shè)備的時間偏差，來完成對設(shè)備時間的校驗。

圖1

6 E2E延時機制

時間同步的原理，根據(jù)報文延時機制的不同，其實現(xiàn)機制也有所區(qū)別。其中E2E延時機制，主要是通過Sync報文和Delay_req報文加載的時間戳來進行計算，通過計算獲取到的偏移量對時鐘時間進行校準。實現(xiàn)過程（見圖1）。

由T2－T1 = Delay +Offset，T4 － T3 = Delay －Offset

可得Delay= [ T2－T1 + T4－T3 ]/2，Offset= [ T2－T1－T4＋T3 ]/2。最后根據(jù)Offset來修正從時鐘。

需要說明的是，如果時鐘采用兩步法時鐘算法，則Sync報文中不再加載時間戳，而是在Sync報文發(fā)送后，時鐘同時發(fā)出Follow_up報文，然后在Follow_up報文中加載時間戳，校驗過程同一步法，此處不再詳細說明。

7 P2P延時機制

P2P延時機制時，時鐘通過Pdelay_req，Pdelay_resp報文的收發(fā)來進行時間偏差和鏈路延時的計算，通過計算獲取的時間偏差值對時鐘時間進行修正。實現(xiàn)機制（見圖2）。

圖2

由T5－T4 = Delay +Offset，T7 － T6 = Delay －Offset

可得Delay= [ T5－T4 +T7－ T6 ]/2，Offset= [ T5－T4－T7＋T6 ]/2。最后根據(jù)Offset來修正從時鐘。

同樣需要說明的是，如果采用兩步法計算時，Pdelay_resp報文在發(fā)出時，不再加載時間戳，而是在Pdelay_resp發(fā)出后，緊接著發(fā)出Pdelay_Res_Follow_up報文，同時，在此報文中加載上時間戳，來進行時間的校驗。

8 PTN時鐘同步方案

圖3

圖4

PTN設(shè)備時鐘同步方案采用同步以太網(wǎng)技術(shù)，組網(wǎng)應(yīng)用和SDH類似，支持環(huán)網(wǎng)和樹狀網(wǎng)組網(wǎng)。通常由BITS提供時鐘源，通過2M外時鐘接口與同機房的核心層PTN設(shè)備相接，匯聚層和接入層PTN設(shè)備跟蹤10GE/GE等同步以太網(wǎng)鏈路時鐘，經(jīng)過逐級傳遞將時鐘信息傳輸?shù)浇尤氕h(huán)所連接的基站以保證傳輸網(wǎng)同步。時鐘路由保護多出現(xiàn)在環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中，時鐘路由的故障可以有告警和OAM（SSN信 息）等相關(guān)網(wǎng)元進行時鐘源的跟蹤。保證時鐘路由能夠快速倒換而不影響業(yè)務(wù)。

為了防止同步信息在傳輸網(wǎng)中會出現(xiàn)抖動，設(shè)備在時鐘源的獲取是優(yōu)先選測最短路徑跟蹤時鐘源來獲得更加穩(wěn)定的時鐘質(zhì)量。SSM信息中通過對節(jié)點數(shù)的累加來選擇，來實現(xiàn)網(wǎng)元跟蹤時鐘源最短路徑。

如果時鐘源為A節(jié)點，時鐘源源節(jié)點A節(jié)點可以通過B節(jié)點發(fā)送至C節(jié)點，也可以通過E-D-C節(jié)點被C節(jié)點跟蹤，很明顯的看出A-B-C時鐘只經(jīng)過一個節(jié)點B，如果A-E-D-C經(jīng)過了兩個節(jié)點，因此優(yōu)先選擇A-B-C來獲取時鐘源。