PTP:Precision time Protocol,精密时钟同步[b]协议[/b];用于传输时间,使授时的从端获得源端的时间,即时间同步;
TOD: Time of Day,(日)时间信息;一种时间报文[b]协议[/b](编码),目的和PTP相同;
OTN: optional Transport Network,光传输网络;一种全新的基于波分复用和光传输网的[b]传输体制[/b]。
PTN:Package Transport Network,分组[b]传输网[/b];
传输:
PTP协议也是基于分组传输的,电口光口都可以进行传输,通过传输网(PTN,OTN),能使主从端进行时间同步/频率同步的算法;即可使从端得到较为优质的时间,加之传输网的优势和协议支持,又可使多个从端同步至同一源端;简单的算下,省了不少的卫星天线和接收机;但目前PTN网时间同步性能有待提升;~~
TOD协议,串行时间报文,近距离传输,一般用于机架间(内)的授时,接口电气特性有RS422和RS232等;有GPS-NEMA,中移动-1PPS+TOD等。虽然传输距离受限,但好处是精度较高,能给PTN主站设备作为“源时钟”使用,PTP协议主站的时间戳就是通过1PPS(秒脉冲)获得的,PTP主站的时间信息则通过TOD得到,TOD信息中即包括UTC时间信息也有时区还包括润秒调整,源时钟等级等信息;
PTP协议中的从站在和主站进行协议交换和1588算法后,“恢复”出1PPS+TOD信息;
PTP协议中还有边界钟,俺做的不多,目前的难点是透明传递技术...~~
测试:
TOD测试比较方便:示波器+串口捕获,示波器比对观测 源PPS和TOD中的PPS即可,也可通过计数器进行详细观测,并通过数据计算源时钟频率稳定度等,串口报文主要测试时间连续 无误码等;
PTP测试需要专用仪表,额~~也可通过软件抓包工具来,(1588刚兴起的时候,国内没有多少表,这么也能测:L),
小结:
源
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| / 1588 1588
TOD+1PPS---------->PTP(M)<---------------> (PTN/OTN )<--------------->PTP(S)------------->1PPS+TOD
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SCOPE/COUNTER |
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1588Measuer
GMT:格林尼治标准时间,是指位于伦敦郊区的皇家格林尼治天文台的标准时间,因为本初子午线被定义在通过那里的经线。也就是零时区的时间。
UTC:世界协调时间,是一个时间系统。可以理解为这个地球的标准时间,基于SI标准的原子时间。
GMT和UTC的关系:可以看作是同一个时间,但是相对来说UTC时间更为精确,在科学和工程中换算时间也是用UTC系统。GMT的计算是基于地球自转,一个周期约为86,400.002秒,它随着地球自转周期的变化而变化。UTC基于SI标准的原子时间,一个周期为精确的86,400.00秒,由于潮汐力等因素,地球自转周期在慢慢变长,当差别到±0.9秒时,就把协调世界时向前拨1秒或向后拨1秒这样就和GMT时间(地球自转)相同了。
CST:中央标准时间,可以指世界不同时区的地方各自的地方时:
Central Standard Time (USA) UT-6:00(美国cst时间:零区时减6个小时)
Central Standard Time (Australia) UT+9:30(澳大利亚cst:加9个半小时)
China Standard Time UT+8:00(中国cst:加8个小时)
Cuba Standard Time UT-4:00 (古巴cst:减4个小时)
RTC:在linux的系统中我们还可以看见一个 RTC时间,这个时间一般叫做硬件时间,也就是,RTC 是集成电路,通常称为时钟芯片的时间。
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https://support.huawei.com/enterprise/zh/doc/EDOC1100057896/73719d00
BITS接口
1588v2可以让各时钟节点实现相互间的时间同步,但并不能让这些节点的时间与国际标准时间保持一致。要实现时钟节点与国际标准时间保持一致,还需要有一个外部时间源。或者说,Grandmaster需要连接到外部时间源,以非1588v2方式获得同步时间。
外部时间源,目前基本上来自于卫星,包括美国的GPS、欧洲的Galileo、俄罗斯的GLONASS、中国的北斗。连接方式如图15-16所示。
NE20E每个IPU上提供一路外时间口和一路外时钟口,并且每路时间/时钟信号主备主控互送:
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RJ45(120Ω平衡电缆)
两个RJ45接口,其中一个作为外时钟接口,另外一路作为外时间接口,分别可以提供:
- 2MHz时钟(差分电平,1路时钟输入+1路时钟输出)
- 2Mbps时钟(差分电平,1路时钟输入+1路时钟输出)
- DCLS时间(RS422差分电平,1路时钟输入+1路时钟输出)
- 1pps+TOD(RS422差分电平,提供1路时间输入)
- 1pps+TOD(RS422差分电平,提供1路时间输出)
时钟同步
1588v2除了用作时间同步外,也可以用来进行时钟同步,即通过1588v2报文来恢复频率。
1588v2时间同步,无论是Delay方式,还是PDelay方式,都要求一端或两端设备周期性向对端发送Sync报文。
Sync报文带有发送时间戳,对端接收到Sync也会记录接收时间戳。在链路时延稳定的情况下,两个时间戳的变化会保持一致;如果接收时间戳变化较快或较慢,则表明接收设备的时钟比发送设备的时钟快或慢,此时需要调整接收设备的本地时钟。通过这种方式,可以实现两个设备之间的频率同步。
通过1588v2报文恢复频率,其精度比同步以太网低。所以,在可能的情况下,建议用户采用同步以太网来进行时钟同步,通过1588v2进行时间同步。
1588v2恢复频率,有两种方式:
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逐跳进行报文恢复频率
逐跳进行报文恢复频率要求路径上的所有设备都要支持1588v2,但时钟恢复精度较高,在跳数不多的情况下,一般能够达到G.813标准(三级时钟标准)。
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端到端的报文恢复频率(中间网络可能带时延抖动)
端到端的报文恢复频率不要求中间设备支持1588v2,只要求转发路径延时抖动满足一定要求(比如时延抖动小于20ms),但时钟恢复精度较低,不能满足三级时钟标准,只能满足G.8261和无线基站要求的50ppb时钟精度。
为达到较高的频率恢复精度,要求Sync报文的发包频率较高,至少在100packets/s以上。
NE20E满足以下时钟标准:
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外时钟同步,能够满足:G.813标准、G.823标准。
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SDH时钟(CPOS、c-STM-1等),都能满足G.813标准。
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E1时钟,都能满足G.813标准、G.823/G.824标准。
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同步以太网时钟,能够满足G.8261、G.8262标准。
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1588v2报文恢复频率。
目前,NE20E只支持逐跳的1588v2报文恢复频率,暂时不支持端到端和跨PDV网络的1588v2报文恢复频率。能够满足G.8261、G.823/G.824标准;不承诺满足G.813、G.8262标准。
- https://blog.csdn.net/qq_40052606/article/details/109628675
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1PPS+TOD高精度时间同步
1、系统架构介绍
常见的时间同步接口规范有1588V2时间同步、1PPS+TOD时间同步这两种方式,而在实际的项目使用中采用的是时间同步设备与承载设备直接使用1588V2时间同步接口协议,而承载设备和应用设备之间采用1PPS+TOD时间同步接口协议。系统使用的架构如下:
与北斗系统进行时间同步采用的是:XXXXX时间同步设备。这个设备硬件时间戳分辨率小于10ns,背靠背授时精度可达100ns的级别。时间同步设备通过北斗卫星得到准确时间,然后通过1588V2协议把时间信息发送到承载设备。2、常用的TOD协议
常规用户在获得时间信息时一般是从承载设备通过1PPS+TOD协议来得到准确时间信息。
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 触发上升沿时间。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.而在实际应用时通过改变输出PPS秒脉冲的上升沿时间来提高时间同步精度。TOD协议报文发送频率为每秒1次。1、 协议格式
NMEA-0183协议采用ASCII码来传递信息,我们称之为帧。
帧格式如下:$aaccc,ddd,ddd,…,ddd * hh
\x0d\x0aØ “$”——帧命令起始位
Ø aa(识别符号)ccc(语句名)——地址域
Ø ddd…ddd——数据
Ø “*”——校验和前缀
Ø hh——校验和(check sum),$与*之间所有字符ASCII码的校验和
(各字节做异或运算,得到校验和后,再转换16进制格式的ASCII字符。)
Ø CR LF 回车和换行
通用TOD报文一般支持:g p r m c 、 gprmc、gprmc、gpzda的输入输出,格式如下:
3.1$GPRMC语句
3.1.1帧格式
$GPRMC,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,<10>,<11>,<12>*<13>
UTC(Coordinated Universal Time)时间,hhmmss.ms(时分秒.毫秒)格式
定位状态,A=有效定位,V=无效定位
保留
保留
保留
保留
保留
保留
保留
UTC日期,ddmmyy(日月年)格式
保留
保留
校验和
3.1.2示例
报文:$GPRMC,083550.00,A, 200919,A*57
1) 083550.00 含义:当前UTC时间为8:35:50.00
2) A 含义:当前状态有效
10)200919 含义:20日9月19年
3.2$GPZDA语句
3.2.1帧格式
$GPZDA,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>*<7>
UTC(Coordinated Universal Time)时间,hhmmss.ms(时分秒.毫秒)格式
UTC日期,dd (日)
UTC日期,mm(月)
UTC日期,yy (年)
保留
保留
校验和
3.2.2示例
报文:$GPZDA,083550.00,20,09,19,00,00*57
1) 083550.00 含义:当前UTC时间为8:35:50.00
2) 20 含义:当前UTC日期为20日
3) 09 含义:当前UTC日期为9月
4) 19 含义:当前UTC日期为19年
然而在实际的应用中由于TOD信息结束滞后于PPS的上升沿,因此应该注意秒脉冲和时间信息的对应关系。
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