PTP授时技术技术介绍(二)     DATE: 2019-11-30 12:40

PTP同步原理

PTP同步的基本原理如下:主、从时钟之间交互同步报文并记录报文的收发时间,通过计算报文往返的时间差来计算主、从时钟之间的往返总延时,如果网络是对称的(即两个方向的传输延时相同),则往返总延时的一半就是单向延时,这个单向延时便是主、从时钟之间的时钟偏差,从时钟按照该偏差来调整本地时间,就可以实现其与主时钟的同步。
PTP协议定义了两种传播延时测量机制:请求应答(Requset_Response)机制和端延时(Peer Delay)机制,且这两种机制都以网络对称为前提。

1. 请求应答机制

图 3 请求应答机制实现过程

 
请求应答方式用于端到端的延时测量。如图 3所示,其实现过程如下:
(1)        主时钟向从时钟发送Sync报文,并记录发送时间t1;从时钟收到该报文后,记录接收时间t2。
(2)        主时钟发送Sync报文之后,紧接着发送一个携带有t1的Follow_Up报文。
(3)        从时钟向主时钟发送Delay_Req报文,用于发起反向传输延时的计算,并记录发送时间t3;主时钟收到该报文后,记录接收时间t4。
(4)        主时钟收到Delay_Req报文之后,回复一个携带有t4的Delay_Resp报文。
此时,从时钟便拥有了t1~t4这四个时间戳,由此可计算出主、从时钟间的往返总延时为[(t2 – t1) + (t4 – t3)],由于网络是对称的,所以主、从时钟间的单向延时为[(t2 – t1) + (t4 – t3)] / 2。因此,从时钟相对于主时钟的时钟偏差为:Offset = (t2 – t1) - [(t2 – t1) + (t4 – t3)] / 2 = [(t2 – t1) - (t4 – t3) ] / 2。
此外,根据是否需要发送Follow_Up报文,请求应答机制又分为单步模式和双步模式两种:
l              在单步模式下,Sync报文的发送时间戳t1由Sync报文自己携带,不发送Follow_Up报文。
l              在双步模式下,Sync报文的发送时间戳t1由Follow_Up报文携带。
图 3以双步模式为例来说明请求应答机制的实现过程。
 

2. 端延时机制

图 4 端延时机制实现过程

 
与请求应答机制相比,端延时机制不仅对转发延时进行扣除,还对上游链路的延时进行扣除。如图 4所示,其实现过程如下:
(1)        主时钟向从时钟发送Sync报文,并记录发送时间t1;从时钟收到该报文后,记录接收时间t2。
(2)        主时钟发送Sync报文之后,紧接着发送一个携带有t1的Follow_Up报文。
(3)        从时钟向主时钟发送Pdelay_Req报文,用于发起反向传输延时的计算,并记录发送时间t3;主时钟收到该报文后,记录接收时间t4。
(4)        主时钟收到Pdelay_Req报文之后,回复一个携带有t4的Pdelay_Resp报文,并记录发送时间t5;从时钟收到该报文后,记录接收时间t6。
(5)        主时钟回复Pdelay_Resp报文之后,紧接着发送一个携带有t5的Pdelay_Resp_Follow_Up报文。
此时,从时钟便拥有了t1~t6这六个时间戳,由此可计算出主、从时钟间的往返总延时为[(t4 – t3) + (t6 – t5)],由于网络是对称的,所以主、从时钟间的单向延时为[(t4 – t3) + (t6 – t5)] / 2。因此,从时钟相对于主时钟的时钟偏差为:Offset = (t2 – t1) - [(t4 – t3) + (t6 – t5)] / 2。
此外,根据是否需要发送Follow_Up报文,端延时机制也分为单步模式和双步模式两种:
l              在单步模式下,Sync报文的发送时间戳t1由Sync报文自己携带,不发送Follow_Up报文;而t5和t4的差值由Pdelay_Resp报文携带,不发送Pdelay_Resp_Follow_Up报文。
l              在双步模式下,Sync报文的发送时间戳t1由Follow_Up报文携带,而t4和t5则分别由Pdelay_Resp报文和Pdelay_Resp_Follow_Up报文携带。
图 4以双步模式为例来说明端延时机制的实现过程。

  下一篇:RTK精确定位介绍