基于IEEE 1588的同步以太網(wǎng)實(shí)現方式

1 背景

　　IP化是未來(lái)網(wǎng)絡(luò )業(yè)務(wù)的發(fā)展趨勢，而以太網(wǎng)以其優(yōu)越的性?xún)r(jià)比、廣泛的應用及產(chǎn)品支持，成為以IP為基礎的承載網(wǎng)的主要發(fā)展方向。在部署電信級以太網(wǎng)時(shí)，如何解決時(shí)鐘同步問(wèn)題是一個(gè)要考慮的方面。對分組網(wǎng)絡(luò )的同步需求有兩個(gè)方面：一是，分組網(wǎng)絡(luò )可以承載TDM業(yè)務(wù)，并提供TDM業(yè)務(wù)時(shí)鐘恢復的機制，使得TDM業(yè)務(wù)在穿越分組網(wǎng)絡(luò )后仍滿(mǎn)足一定的性能指標；二是，分組網(wǎng)絡(luò )可以像TDM網(wǎng)絡(luò )一樣，提供高精度的網(wǎng)絡(luò )參考時(shí)鐘，以滿(mǎn)足網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)或終端的同步需求。

　　同步以太網(wǎng)（SyncE）就是最新的標準解決方法。在SyncE中，以太網(wǎng)采用與SONET（同步光纖網(wǎng)絡(luò )）/SDH（同步數字系列）相同的方式，通過(guò)高品質(zhì)、可跟蹤一級基準時(shí)鐘信號同步其位時(shí)鐘。2006年，國際電信聯(lián)盟在其G.8261中描述了SyncE概念。2007年，在G.8262中對SyncE的性能要求進(jìn)行了標準化，規定了同步以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )設備中使用的時(shí)鐘的最低性能要求。IEEE在2002年發(fā)布了IEEE 1588標準，該標準定義了一種精確時(shí)間同步協(xié)議(PTP)，2005年又制定了新版本的IEEE 1588，即IEEE 1588v2。

2 相關(guān)標準與協(xié)議

2.1 IEEE 1588

　　IEEE 1588通過(guò)硬件和軟件配合獲得更精確的定時(shí)同步；在傳輸時(shí)間時(shí)鐘信號時(shí)無(wú)需額外的時(shí)鐘線(xiàn)，仍然使用原來(lái)以太網(wǎng)的數據線(xiàn)傳送時(shí)鐘信號，既簡(jiǎn)化了組網(wǎng)連接，又降低了成本。
IEEE 1588在技術(shù)規范中特別定義了一套基于消息的同步協(xié)議，通過(guò)周期性地發(fā)布帶有時(shí)間戳的信息包，可以使各個(gè)測控節點(diǎn)的時(shí)鐘得到校正，從而實(shí)現整個(gè)系統的同步運行。其實(shí)現原理如圖1所示。

圖1 時(shí)鐘誤差校正原理

　　首先，主時(shí)鐘節點(diǎn)周期性(一般為2 s)地向整個(gè)系統發(fā)送同步包(Sync)，接著(zhù)將同步包時(shí)間戳打包再發(fā)送同步跟隨包(Follow Up)。當各從時(shí)鐘節點(diǎn)收到主時(shí)鐘節點(diǎn)發(fā)來(lái)的同步包和同步跟隨包后，依據各自時(shí)間戳、接收同步包時(shí)間戳和解析同步跟隨包的時(shí)間戳，計算主從時(shí)鐘差值；并用這個(gè)差值調整自身時(shí)鐘，直到與主時(shí)鐘同步為止。

　　分布式測控系統中，每個(gè)測控設備在網(wǎng)絡(luò )中所處位置、布線(xiàn)方式、布線(xiàn)長(cháng)度以及目前網(wǎng)絡(luò )技術(shù)中的固有問(wèn)題，也將造成測控數據在傳輸過(guò)程中的不同延遲。為了有效消除網(wǎng)絡(luò )延遲對分布式系統實(shí)時(shí)性的影響，IEEE 1588也定義了2個(gè)信息包，校正原理如圖2所示。

圖2 網(wǎng)絡(luò )延遲校正原理