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(gè)運(yùn)營商都展開了IP化傳送網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)工作。移動(dòng)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(diǎn)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(diǎn)。

2 同步的意義

傳統(tǒng)的MSTP傳送TDM業(yè)務(wù)的時(shí)，如果MSTP網(wǎng)絡(luò)無法實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步則很可能出現(xiàn)：（1）業(yè)務(wù)出現(xiàn)滑碼；（2）嚴(yán)重時(shí)還會(huì)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(bào)，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(shí)間同步未在要求的精度內(nèi)，會(huì)出現(xiàn)：（1）基站切換時(shí)，會(huì)導(dǎo)致通話掉線；（2）通話計(jì)費(fèi)，網(wǎng)間結(jié)算將無法進(jìn)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(shí)鐘同步，以PTP（精確時(shí)間協(xié)議）為標(biāo)準(zhǔn)。對以太網(wǎng)中設(shè)備進(jìn)行亞微秒級的同步。

4 時(shí)鐘實(shí)體類型

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

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

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

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

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

5 時(shí)間同步原理

1588 PTP協(xié)議，主要通過PTP報(bào)文的交互，來完成對設(shè)備間時(shí)間偏差的計(jì)算，從而，實(shí)現(xiàn)對全網(wǎng)時(shí)鐘單元的時(shí)間同步。

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

圖1

6 E2E延時(shí)機(jī)制

時(shí)間同步的原理，根據(jù)報(bào)文延時(shí)機(jī)制的不同，其實(shí)現(xiàn)機(jī)制也有所區(qū)別。其中E2E延時(shí)機(jī)制，主要是通過Sync報(bào)文和Delay_req報(bào)文加載的時(shí)間戳來進(jìn)行計(jì)算，通過計(jì)算獲取到的偏移量對時(shí)鐘時(shí)間進(jìn)行校準(zhǔn)。實(shí)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(shí)鐘。

需要說明的是，如果時(shí)鐘采用兩步法時(shí)鐘算法，則Sync報(bào)文中不再加載時(shí)間戳，而是在Sync報(bào)文發(fā)送后，時(shí)鐘同時(shí)發(fā)出Follow_up報(bào)文，然后在Follow_up報(bào)文中加載時(shí)間戳，校驗(yàn)過程同一步法，此處不再詳細(xì)說明。

7 P2P延時(shí)機(jī)制

P2P延時(shí)機(jī)制時(shí)，時(shí)鐘通過Pdelay_req，Pdelay_resp報(bào)文的收發(fā)來進(jìn)行時(shí)間偏差和鏈路延時(shí)的計(jì)算，通過計(jì)算獲取的時(shí)間偏差值對時(shí)鐘時(shí)間進(jìn)行修正。實(shí)現(xiàn)機(jī)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(shí)鐘。

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

8 PTN時(shí)鐘同步方案

圖3

圖4

PTN設(shè)備時(shí)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(shí)鐘源，通過2M外時(shí)鐘接口與同機(jī)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(shí)鐘，經(jīng)過逐級傳遞將時(shí)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(shí)鐘路由保護(hù)多出現(xiàn)在環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中，時(shí)鐘路由的故障可以有告警和OAM（SSN信 息）等相關(guān)網(wǎng)元進(jìn)行時(shí)鐘源的跟蹤。保證時(shí)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(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)，設(shè)備在時(shí)鐘源的獲取是優(yōu)先選測最短路徑跟蹤時(shí)鐘源來獲得更加穩(wěn)定的時(shí)鐘質(zhì)量。SSM信息中通過對節(jié)點(diǎn)數(shù)的累加來選擇，來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)元跟蹤時(shí)鐘源最短路徑。

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