基于IEEE 1588的同步以太网实现方式

1 背景

　　IP化是未来网络业务的发展趋势，而以太网以其优越的性价比、广泛的应用及产品支持，成为以IP为基础的承载网的主要发展方向。在部署电信级以太网时，如何解决时钟同步问题是一个要考虑的方面。对分组网络的同步需求有两个方面：一是，分组网络可以承载TDM业务，并提供TDM业务时钟恢复的机制，使得TDM业务在穿越分组网络后仍满足一定的性能指标；二是，分组网络可以像TDM网络一样，提供高精度的网络参考时钟，以满足网络节点或终端的同步需求。

　　同步以太网（SyncE）就是最新的标准解决方法。在SyncE中，以太网采用与SONET（同步光纤网络）/SDH（同步数字系列）相同的方式，通过高品质、可跟踪一级基准时钟信号同步其位时钟。2006年，国际电信联盟在其G.8261中描述了SyncE概念。2007年，在G.8262中对SyncE的性能要求进行了标准化，规定了同步以太网网络设备中使用的时钟的最低性能要求。IEEE在2002年发布了IEEE1588标准，该标准定义了一种精确时间同步协议(PTP)，2005年又制定了新版本的IEEE1588，即IEEE 1588v2。

2 相关标准与协议

2.1 IEEE 1588

　　IEEE 1588通过硬件和软件配合获得更精确的定时同步；在传输时间时钟信号时无需额外的时钟线，仍然使用原来以太网的数据线传送时钟信号，既简化了组网连接，又降低了成本。
IEEE 1588在技术规范中特别定义了一套基于消息的同步协议，通过周期性地发布带有时间戳的信息包，可以使各个测控节点的时钟得到校正，从而实现整个系统的同步运行。其实现原理如图1所示。

图1 时钟误差校正原理

　　首先，主时钟节点周期性(一般为2 s)地向整个系统发送同步包(Sync)，接着将同步包时间戳打包再发送同步跟随包(Follow Up)。当各从时钟节点收到主时钟节点发来的同步包和同步跟随包后，依据各自时间戳、接收同步包时间戳和解析同步跟随包的时间戳，计算主从时钟差值；并用这个差值调整自身时钟，直到与主时钟同步为止。

　　分布式测控系统中，每个测控设备在网络中所处位置、布线方式、布线长度以及目前网络技术中的固有问题，也将造成测控数据在传输过程中的不同延迟。为了有效消除网络延迟对分布式系统实时性的影响，IEEE 1588也定义了2个信息包，校正原理如图2所示。

图2 网络延迟校正原理