浅聊一下ptp

最近做了点时间同步相关工作，浅浅聊一下学习和了解的东西吧。

大概了解了一下PTP，NTP，PTPD，LinuxPTP

1.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）

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）

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。

2.时间同步意义在哪

打个比方，自动驾驶汽车，检测前面有障碍物大概在某一时间要刹车，把时间信息给刹车系统，刹车系统比检测系统时间慢一点点，可能会造成刹车晚的事故。

3.什么是PTP

PTP（Precision Time Protocol）是一种精确时钟同步协议，对标准以太网终端设备进行时间和频率同步的协议，其本身可以用于设备之间的高精度时间同步，也可用于设备之间的频率同步。精度为亚微妙，而NTP精度是毫秒。

遵循IEEE1588协议，采用硬件时间戳。

1588协议是由IEEE定义的精确时间同步标准，分为1588v1和1588v2两个版本，1588v1只能达到亚毫秒级的时间同步精度，而1588v2可以达到亚微秒级同步精度。现在1588v1基本已被1588v2取代。

4.PTP的基本原理

在系统的同步过程中，主时钟周期性发布PTP时间同步协议及时间信息，从时钟端口接收主时钟端口发来的时间戳信息，系统据此计算出主从线路时间延迟及主从时间差，并利用该时间差调整本地时间，使从设备时间保持与主设备时间一致的频率与相位。IEEE1588可以同时实现频率同步和时间同步。

我只使用了delay方式。

PTP时间同步有两种不同的同步方式：Delay方式和Pdelay方式，如此划分主要是由于PTP计算路径延时有两种机制。

• 延时请求-请求响应机制E2E（End to End）：根据主从时钟之间的整体路径延时时间计算时间差。对应Delay时间同步方式。

1. 主设备在时刻t1发送Sync报文。如果主设备为one-step模式，t1时间戳随Sync报文传送到从设备；如果主设备为two-step模式，则t1在随后的Follow_Up报文中传送到从设备；
2. 从设备在时刻t2接收到Sync报文，并从Sync报文（one-step）或者Follow_Up报文（two-step）中获取t1。
3. 从设备在时刻t3发送延时请求报文Delay_Req给主设备。
4. 主设备在时刻t4接收到Delay_Req报文。
5. 主设备随后通过延时回答报文Delay_Resp将t4发送给从设备。

Delay＝[(t4 – t1) – (t3 – t2)]/2

t2 -t1 = offset + delay

t4 - t3 = delay - offset

delay = ( t4 - t3 + t2 - t1) / 2

offset = ( t2 - t1 - t4 + t3) / 2

通过PTP协议计算出本地时钟和主时钟源的时间偏移，再修正本地时钟。

• 对端延时机制P2P（Peer to Peer）：根据主从时钟之间的每一条链路延时时间计算时间差。对应PDelay时间同步方式。

P2P机制是利用延时请求Pdelay_Req报文、延时回答Pdelay_Resp报文和可能的Pdelay_Resp_Follow_Up报文，计算两个支持P2P机制的通信端口之间测量端口到端口的传播时间（路径延时）。与延时请求-响应机制相比，路径延时测量原理基本一致，只是路径延时测量在每段链路之间进行，主从节点间每段链路的链路延时累计在Pdelay_Resp或Pdelay_Resp_Follow_Up报文中，向下游传递，同时传递的信息还包括同步报文在透明时钟TC上的驻留时间。从节点根据每段链路的链路延时和在透明时钟TC上的驻留时间，计算主从节点的平均路径延时。在对端延时机制中，延时测量和端口的主从属性无关，在支持Pdelay机制的两个相连端口之间进行。

单段链路延时=[(t2-t1) + (t4-t3)]/2

5.PTP时钟类型

1.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，也就是只有一个PTP通信端口的时钟。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。

2.边界时钟BC（Boundary Clock）：同一个PTP域内，可以存在两个或两个以上物理端口参与PTP时间同步,也就是有一个以上PTP通信端口的时钟。其中一个端口从上游设备同步时间，其余多个端口向下游设备发布时间。

3.透明时钟TC（Transparent Clock）：TC与BC、OC最大的不同是BC和OC都要保持本设备与其他设备的时间同步，但TC则不需要与其他设备保持时间同步。TC有多个PTP端口，它只是在这些PTP端口之间转发PTP报文，对其进行转发时延校正，并不从任何一个端口同步时间。

4.Delay机制透明时钟E2ETC（End to End Transparent Clock）：一种延迟测量机制已经确定为Delay方式的透明时钟。

5.Pdelay机制透明时钟P2PTC（Peer to Peer Transparent Clock）：一种延迟测量机制已经确定为Pdelay方式的透明时钟。

6.Delay机制透明时钟和普通时钟E2ETCOC：一种特殊的TC节点，其在时间同步方面和TC节点相同，但额外增加了根据PTP报文同步频率，实现与上游节点频率同步的功能。其中用作TC功能的端口使用Delay方式的延迟测量机制。

7.Pdelay机制透明时钟和普通时钟P2PTCOC：同上，其中用作TC功能的端口使用Pdelay方式的延迟测量机制。

8.透明边界时钟TCandBC：设备的部分PTP端口用作BC的功能，同步其他时钟，或向其他设备同步时钟，另有部分PTP端口用作TC的功能，仅传输PTP报文，不进行延迟计算。

6.PTP端口

1.主端口（Master Port）：发布同步时间的端口，可存在于T-BC、BC或OC上。

2.从端口（Slave Port）：接收同步时间的端口，可存在于T-BC、BC或OC上。

3.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T-BC或BC上。

7.主从关系

1.发布同步时间的节点称为主节点，而接收同步时间的节点则称为从节点。

2.主节点上的时钟称为主时钟，而从节点上的时钟则称为从时钟。

3.发布同步时间的端口称为主端口，而接收同步时间的端口则称为从端口。

8.选举最优时钟

1.自己配置

2.BMC算法（还没有仔细研究过）

9.PTP报文

事件报文：Sync、Delay_Req、Pdelay_Req和Pdelay_Resp。时间概念报文，携带的时间戳计算链路延迟。

通用报文：Announce、Follow_Up、Delay_Resp、Pdelay_Resp_Follow_Up、Management和Signaling，目前设备不支持Management、Signaling报文。非时间概念报文，不产生时间戳，用于主从关系的建立、时间信息的请求和通告。

具体参考： PTP 报文格式_ptp报文_让代码更有趣的博客-CSDN博客