时间同步和时钟同步原理及配置方法介绍

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,33,单击此处编辑母版标题样式,33,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,*,单击此处编辑母版标题样式,*,GPON,系统,1588V2,时间同步功能和时钟同步功能简介,吴晓钟,同步概念,1588v2,时钟模型,1588v2,同步实现机制,时间同步网管参数配置,1588v2,同步典型应用方案,提纲,时间同步和频率同步,同步概念,上图给出了时间同步与频率同步的区别，如果两个表（,Watch A,与,Watch B,）每时每刻的时间都保持一致，这个状态叫时间同步（,Phase Synchronization,）,;,如果两个表的时间不一样，但是保持一个恒定的差，比如,6,小时，那么这个状态称为频率同步（,Frequency Synchronization,）。,同步概念,1.,时间同步几种方式,同步,1PPS+TOD,接口（,1PPS,为秒脉冲, TOD:,日时间精确到秒,),1588V2,协议同步,1588V2+SYNCE(,时钟同步,),混合方式,2.,时钟同步几种方式,同步以太网,SYNCE,1588V2,恢复出时钟,在,IEEE1588v2,建议中定义了频率同步技术。该技术通过从节点与主节点快速交换报文，获取时间戳。再计算相邻同步周期时间戳（,t2-t1,）值的相对差值来计算同步周期内从时钟相对主时钟频率的漂移值，通过这个值调整本地时钟，从而实现频率恢复。,在国内,1588v2,同步技术应用早期，部分传送设备不具备,SyncE,这种基于硬件的频率恢复功能，有较多采取,1588v2,频率恢复应用场景。到现在传送设备大多采取了,SyncE,这种基于硬件的频率恢复技术，,1588v2,频率恢复技术成为备用方案。,同步,概念,同步概念,时间同步和时钟同步有何区别？,两者概念相互独立,时钟同步可服务于时间同步,1588V2,时间同步又可恢复出频率实现时钟同步,同步概念,1588v2,时钟模型,1588v2,同步实现机制,时间同步网管参数配置,1588v2,同步典型应用方案,提纲,1588V2,时钟模型,时 钟 模 型,普通时钟,边界,时钟,透传,时钟,（Ordinary clock）,（,Boundary clock,）,（,Transparent clock,）,E2E,透传时钟,P2P,透传时钟,（,End-to-end transparent clock,）,（,Peer-to-peer transparent clock,）,1588V2,时钟模型,普通,时钟,OC,（,Ordinary Clock,）是网络始端或终端设备,，只有,一个,1588,端口，该端口,作为,Slave,或,Master,。,边界时钟,BC,（,Boundary Clock,）是网络中间节点时钟设备，该设备有多个,1588,端口。,其中一个,端口可作为,Slave,，设备系统时钟的频率和时间同步于上一级设备，其他端口作为,Master,，,可以实现逐级的时间传递。,1588V2,时钟模型,透明时钟,TC,TC,（,Transparent Clock,）是网络中间节点时钟设备，其可分为,E2E TC,（,End to End,TC),和,P2P,TC,（,Peer to Peer TC,）两种,:,E2E,只测量驻留时间,；,P2P,测量驻留时间、链路延时。,从钟表,T1,correctionField= correctionField+TR1,T2,主钟表,各节点自行测量链路时延,correctionField= correctionField+TD1,correctionField= correctionField+TD2,correctionField= correctionField+TR2,correctionField= correctionField+TD3,correctionField= correctionField+TR3,correctionField= correctionField+TR4,correctionField= correctionField+TD4,TDi:,上联线路的延时，通过,peer,延时测量机制获得,Tri:,各中间节点的驻留时间,1588V2,时钟模型,PON,系统的,1588V2,时钟模型？,总体来看,OLT+ONU,为,BC,时钟模型,单独来看,OLT,或者,ONU,其时钟模型都为,OC,同步概念,1588v2,时钟模型,1588v2,同步实现机制,时间同步网管参数配置,1588v2,同步典型应用方案,提纲,时间同步实现机制,分为,带内（,1588,协议接口）和带外（,1PPS+TOD,接口）两种接口,。,带外（,1PPS+TOD,接口）接口的帧格式规范遵从“中国移动,TD,无线系统高精度时间同步技术规范,1pps,TOD,时间接口规范”的要求。,带内（,1588,协议接口，以太网业务接口）接口通过交换,1588,报文，并实现,1588,协议栈。,时间同步实现,机制,-1PPS+TOD,1,）,1pps,：秒脉冲信息，脉冲的上升沿标记一秒的开始；,2,）,TOD,：绝对时间信息；按照,GPS,时钟格式表示，记时起点是,1980,年,1,月,1,日,00,：,00,：,00,；,TOD,消息分为时间信息消息和时间状态消息两种。,TOD,帧格式定义：,帧头,消息头,消息域长度,载荷域,校验域,23 BYTES,2,字节,2,字节,2,字节,16,字节,1,字节,0x4d,0x43,0x01,0x0010,时间同步实现机制,-1PPS+TOD,TOD,信息波特率默认为,9600,，无奇偶校验，,1,个起始位（用低电平表示），,1,个停止位（用高电平表示），空闲帧为高电平，,8,个数据位，应在,1PPS,上升沿,1ms,后开始传送,TOD,信息，并在,500ms,内传完，此,TOD,消息标示当前,1PPS,上升沿时间。,TOD,协议报文发送频率为每秒,1,次。,对于,1PPS,秒脉冲，采用上升沿作为准时沿，上升时间应小于,50ns,，脉宽应为,20ms,200ms,。,时间同步实现,机制,-1588V2,协议,1588,协议报文包括：设备应支持事件报文和通用报文等两类,PTP,协议报文。,事件报文：在离开和到达一台设备时必须打时标（记录本地时间）,(1) Sync,(2) Delay_Req,(3) Pdelay_Req,(4) Pdelay_Resp,通用报文（,General,报文）：不需要打时间戳,(1) Announce,(2) Follow_Up,(3) Delay_Resp,(4) Pdelay_Resp_Follow_Up,(5) Management,（可选，本规范暂不作规定具体报文内容）,(6) Signaling,（可选，本规范暂不作规定具体报文内容）,时间同步实现,机制,-,1588V2,协议,Sync,、,Follow_Up,、,Delay_Req,、,Delay_Resp,用于产生和传递时序信息，这种时序信息用来同步普通时钟和边界,时钟。,Pdelay_Req,、,Pdelay_Resp,、,Pdelay_Resp_Follow_Up,用来测量两个时钟端口之间的路径延迟，测得的路径延迟用于校正,Sync,与,Follow_Up,消息中的时间,信息。,Announce,消息用于建立同步,分层结构,Management,消息用于查询和更新时钟所维护的,PTP,数据集,。,Signaling,消息用于其他的目的，例如在主从之间协调单播消息的发送频率。,时间同步实现机制,-1588V2,协议,假设主从时钟之间的链路延迟是对称的，从时钟根据已知的,4,个时间值，可以计算出与主时钟的时间偏移量和链路延迟。,offset: slave_time master_time(,时间偏差,),t2-t1 = Delay + offset,t4-t3 = Delay - offset,M,与,S,的时间偏移量,(,假设,Tms=Tsm),：,Offset=(t2-t1)-(t4-t3)/2,M,与,S,之间的时间延迟：,Delay=(t2-t1)+(t4-t3)/2,时间同步实现机制,-BMC,算法,最优时间源算法,BMC,（,Best Master Clock,）是,1588,时间同步的应用层技术，能够自动选择时间同步网中的最优时间源，自动选择同步路径，在时间源故障和链路故障时，自动实现时间源和同步路径的切换。,选择同步时钟和路径,采集源时钟信息,决断端口工作状态,发布时钟信息,Master Clock,Slave Clock,Announce,报文,Priority1,ClockClass,ClockAccuracy,Priority2,StepsMoved,Master,Slave,Passive,同步概念,1588v2,时钟模型,1588v2,同步实现机制,时间同步网管参数配置,1588v2,同步典型应用方案,提纲,时间同步网管参数,配置（,TIMA,盘,),同步参数配置说明：,PTP,模式,:,一般而言配置成,BMC,时间源选择,:,当源为,1588V2,配置为,PORT,源为,1PPS+TOD,配置为,TOD,时钟模型配置,：,OC/BC,频率同步,:,时间同步方式为,1588V2+SYCE,配置为去使能,同步方式为纯,1588V2,则此处配置为使能。,时间域,:,和上游,MASTER,配置保持一致。,时间同步网管参数,配置（,TIMA),1PPS+TOD,接口配置,:,延时补偿作用,TOD,输入接口,: TIMA,单盘面板,1PPS,输入的延时补偿,TOD,输出接口,: TIMA,单盘面板,1PPS,输出的延时补偿,系统输出接口,: TIMA,盘往线卡侧发送的,1PPS,延时补偿,如测试的时间同步结果为,+52ns,则系统输出接口处配置成,+52ns,时间同步网管参数,配置（,TIMA),端口基本配置（不常用）,主要作用,:,配置,1588V2,方式的测量机制、消息模式、不对称时延补偿,测量机制,:,保留缺省值,E2E,消息模式,:,保留缺省值一步,不对时延属性,:,一般情况保留默认值，如果需要进行延时补偿才配置。,时间同步网管参数,配置（,TIMA),报文传输设置,主要作用,:,主要配置,1588V2,协议发协议报文的相关参数,常用配置参数,：,报文封装格式,:,可选配为,Ethernet II,或者,UDP OVER IPV4,，和上游设备保持一致,通信模式,:,目前只能配置成组播,VLAN,标签,:,可选配为使能,/,去使能，根据协议报文是否带,VLAN,配置,VLAN ID,: VLAN,号,使能时有效,时钟同步,网管参数,配置（,TIMA),时钟基本配置（常用,),主要作用,:,配置时钟的工作模式，和相关门限值,常用配置参数：,时钟工作模式,:,可配置为自动,/,保持,/,自由振荡,一般配置为自动,时钟使能选择,:,根据应用场景配置,需根据,ESMC,协议选源需要配置为使能；,外时钟,SSM,门限,:,保留默认值即可（超过这个门限值才会进行导出）,系统时钟,SSM,门限,:,保留默认值（超过这个门限值才会锁定）,时钟等待恢复时间,:,源恢复后等,Nmin,然后再去锁定，使能后才有效,时钟同步,网管参数,配置（,TIMA),定时源时钟输入配置（常用）,:,主要作用,:,配置时钟源,常用配置参数,：,时钟源名称,:,保含,2,路外时钟, N,路线路钟输入,(SYNCE),QL,选择,:,指定这一路时钟的时钟精度；,等待恢复定时开关,:,保留缺省值即可。,时钟优先级,:,人为制定时钟优先级,时钟同步去使能时，依靠此值选源。,时钟同步,网管参数,配置（,TIMA),输出时钟源,QL,值、时钟导出配置,:,作用,:,主要是配置从,TIMA,单盘导出的外时钟的相关特性,时间同步,网管参数,配置（,ONU),本地时钟配置：,作用,:,主要配置,IEEE1588V2 MASTER,相关参数,主要参数说明,:,时钟,ID1,、时钟,ID2,：,PTP,时钟,ID,（,8,字节），配置为本地,MAC,（,3,、,4,字节插入,0xFF,、,0xFE),如：,AABBCC FF FE 112233,；,优先级,1,：用于,BMC,，测试配置为小于,128,的值；,时钟等级：用于,BMC,，配置为,6,；,时钟精度：用于,BMC,，测试配置为,25ns,；,优先级,2,：用于,BMC,，配置为小于,128,的值；,时钟类型：配置为,GPS,或,PTP,；,时间域：配置与测试仪表的时间域相同即可；,不对称时延补偿：属性可配置正,/,负补偿，补偿值配置为,0100000ns,整数。,时间同步网管参数配置,单步时钟时，将只使用,SyncMessage,报文来计算主从路径延迟，而不需要,FollowUpMessage,来携带,SyncMessage,报文的发出时间戳，,SyncMessage,报文的发出时间戳（,EgressTimeStamp),会夹带在,SyncMessage,报文自己的,originTimeStamp,字段中,双步时钟时，需要,FollowUpMessage,来携带,SyncMessage,报文的发出时间戳，,SyncMessage,报文的发出时间戳（,EgressTimeStamp),会夹带在,FollowUpMessage,报文的,preciseOriginTimeStamp,字段中,同步概念,1588v2,时钟模型,1588v2,同步实现机制,时间同步网管参数配置,1588v2,同步典型应用方案,提纲,1588v2,同步典型应用方案,1588v2,同步典型应用方案,1.,时间盘信号发送和接收：,直接从面板引入外部,GPS,源获取,1PPS+TOD,信号,并向面板和背板输出,1PPS+TOD,信号。,通过,IEEE 1588,以太网接口接收和发送,PTP,报文，端口实现,slave,功能。,2. GPON,线卡信号发送和接收：,接收时间盘输出的,8K,时钟（差分时钟线）和,1PPS+TOD,信号。,通过,PON,系统协议发送,1PPS+TOD,信号给,ONU,。,3. ONU,信号发送和接收：,接收并解析,PON,线卡输出的,1PPS+TOD,信号。,输出,1PPS+TOD,信号到,TOD,口。,通过,IEEE 1588,以太网接口接收和发送,PTP,报文，端口实现,master,功能。,