1588v2原理描述

基本概念

应用时间同步的网络，称为时间同步网。时间同步网的结构如图6-1所示。时间同步网分为两级，其中一级节点采用1级时间同步设备，二级节点采用2级时间同步设备，二级节点以下是客户端设备，即为包括服务器在内的需要时间同步的设备。
图6-1 分级时间同步网

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（Frequency synchronization，也称为时钟同步）

频率同步，是指信号的频率保持一致，相位不一致，但是保持一定的相位差。即信号的平均速率一致，能够保持网络中的所有设备以相同的速率运行。

相位同步（Phase synchronization，也称为时间同步）

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。

图6-2给出了频率同步与相位同步的区别。如果两个表（Watch A与Watch B）的时间不一样，但是保持一个恒定的差，那么这个状态称为频率同步；如果两个表每时每刻的时间都保持一致，那么这个状态称为相位同步。
图6-2 频率同步与相位同步示意图

PTP域

应用了PTP协议的网络称为PTP域。网络中可以含有多个PTP域，每个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。不同时钟域各有自己的同步时间，相互之间独立。

时钟节点

PTP域中的节点称为时钟节点。目前，设备仅支持1588v2协议定义的两种时钟节点类型：

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时间同步的节点。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，存在两个或两个以上物理端口参与PTP时间同步的节点。设备通过其中一个端口从上游设备同步时间，通过其余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。

PTP端口

设备上运行了PTP协议的端口称为PTP端口。PTP端口按角色可分为以下三种：

主端口（Master Port）：发布同步时间的端口，可存在于BC或OC上。
从端口（Slave Port）：接收同步时间的端口，可存在于BC或OC上。
被动端口（Passive Port）：不接收同步时间，也不对外发布同步时间，闲置备用的端口，只存在于BC上。

主从关系

PTP域的节点设备按照一定的主从关系（Master-Slave）进行时间同步。主从关系是相对而言的，发布时间的节点设备称为主节点，同步时间的节点设备称为从节点；主节点上的时钟称为主时钟，从节点上的时钟称为从时钟；发布同步时间的端口称为主端口，接收同步时间的端口称为从端口。

一台设备可以同时从上层节点设备同步时间，然后向下层节点设备发布时间。

最优时钟

PTP域中所有的时钟节点都按一定层次组织在一起，整个域的参考时钟就是最优时钟GMC（Grandmaster Clock），即最高层次的时钟。通过各时钟节点间1588v2报文的交互，最优时钟的时间最终将被同步到整个PTP域中，因此最优时钟也称为该PTP域的时钟源。最优时钟可以通过手工配置静态指定，也可以通过最佳主时钟BMC（Best Master Clock）算法动态选举。

时钟选源

设备支持静态选源和BMC选源两种方式：

静态选源：通过配置选择指定时钟源为设备的主时钟源。
BMC选源：通过BMC算法动态选择网络中的最佳主时钟，保证设备的时钟精度。
1588v2协议定义的Announce消息，用于时钟节点之间交换时间源信息，包括：Grandmaster的优先级、时间等级、时间精度，距离Grandmaster的跳数等等。通过这些信息，各时钟节点就能选择一个节点作为Grandmaster，选择通过哪个端口来同步Grandmaster发布的时钟，并确定两个节点之间的主从关系。选源的结果，是建立一棵无环路、全连通、以Grandmaster为根的树，即生成树。

具备主从关系的两个节点，Master节点会定期发送Announce消息给Slave节点。如果一段时间内，Slave节点收不到Master节点发出的Announce消息，则认为该主从关系失效，重新进行选源，并倒换到另一个端口上，建立新的主从关系，进行时间同步。