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一、端对端透明时钟(E2E)和点对点透明时钟(P2P)
1。1透明时钟概述
IEEE1588V2。0版本(2008)(2002)一个较大区别是,。
一般组网中,交换机作为透明时钟使用.
当主从机交换消息路径包含一个或多个交换机时,延时包括两部分,路径延时(Path Delay)和驻留时间(residencetime).一般来说,路径延时是报文在物理媒介上的延时,双向对称且延时稳定。驻留时间取决于数据流量和交换机的处理能力,可能动态变化。
透明时钟分E2E(end toend)和P2P(peertopeer)两种类型。
两种类型都需要交换机支持将报文的出口时间(egress)和入口时间(igress)差值添加到报文中去。此差值即为交换机的驻留时间。
P2P时钟还能够主动发送延时请求报文给与它相接的端口,测量路径延时。
1。2两种对时模式原理
E2E模式对时原理:
如图1。1所示,主从时钟经过一个E2E交换机对时,所有报文经过交换机时,交换机会将驻留时间累加到报文的校正域(CF)中,但是路径延时并没有事先知道,,网络规模受到限制。
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P2P模式对时原理:
图1。2 P2P透明时钟对时原理
如图1。2所示,主从时钟经过一个P2P交换机对时,在主机发送Sync报文之前,支持P2P模式的交换机已经主动发送pDelay_req报文,获取了交换机每个端口和与它相连的端口之间的路径延时,并保存下来。当网络拓扑关系变化时,能迅速获取到新的路径延时。因为路径延时事先获得,主机只需要广播Sync报文和Follow_Up报文,不需要响应所有从机的Delay_Req报文,负荷大大降低,可以支持比E2E模式更大的网络容量。Sync报文和Follow_Up报文经过交换机时,P2P节点的驻留时间会累加到报文校正域中,而路径延时已经事先获得,因此只需要单向报文就可以对时.
1。3路径延时和驻留时间写入报文的方式
当报文经过交换机时,交换机会将路径延时和驻留时间写入报文的校正域(CorrectionField)中。与报文发送时间戳类型,校正域写入方式也分为一步方式(one
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—step)和两步方式(two—step)。
。1 路径延时写入方式
如果时钟为一步点对点时钟,在Sync报文从出去端口转发之前,累加〈meanPathDleay〉值到Sync报文校正域中。〈meanPathDleay>值已经通过对等延时机制,测量得到该Sync报文的进入端口对应链路的路径延时。
如果时钟为两步点对点时钟,累加<meanPathDleay〉值到Sync报文随后的Follow_Up报文中。其他与一步时钟相同。
驻留时间写入方式
一步透明时钟:<residenceTime〉值在报文离开出去端口时,累加到校正域中。
如果twoStepFlag标志为真,表示Follow_Up报文将随后接收到.
〈residenceTime>是Sync报文离开交换机出口时间减去进入交换机入口时间。该值写入与Sync报文相匹配的随后的Follow_Up报文校正域中。
二、宣告报文(Announce)
。Announce报文包含超主时间信息,,说明对应的超主时钟丢失,需要用最佳主时钟算法(BMC)寻找新的超主时钟。
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拆分出超主时钟后,Sync报文除了公共报文头部外,只包含时间戳信息(如有Follow_Up报文,时间戳无效)。(按:有可能Sync变短后,路径延时和驻留时间更加短、更加稳定,有利于对时)
三、时钟ID和端口ID
每个时钟节点有一个或多个端口,因此一个时钟只有一个唯一的时钟ID,然后在时钟ID层次下,,一般从1开始编号。不同时钟节点的端口ID可以相同。
ClockIdentity数据类型是一个8字节的数组,一般即为网卡的MAC地址保证唯一性(符合EUI-64规范)。
PortIdentity数据类型是一个结构体,,而是端口索引,从1开始编号。
只有一个PTP端口的PTP节点的PortNumber值应该为1。有N个PTP端口的PTP节点,PortNumber值分别为1,2,……,N。全0和 全1端口ID保留。全1端口在管理报文和信号报文中使用(报文的目标端口为所有端口).全0端口在数据集比较算法比较端口ID和时钟ID时使用(当外部主时钟和本地时钟比较portNumber时,本地时钟的portNumber设置为0)。全0端口还可以代表一个空端口,表示该端口还未初始化或者是一个无效的端口号。
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?尚未明白疑问:PTP所指的不同端口是真实存在的物理端口,还是可以同一个物理端口虚拟出的端口ID?做主机时,是否需要考虑分配多个主机端口,分别给不同从机对时的情况?多个主机端口要分配在不同的物理端口,还是可以在同一物理端口虚拟?
许继:PTP时钟每个端口是指物理端口,比如一个设备有四个网卡都接入PTP系统,则总端口数为4,端口ID依次为1,2,3,4。时钟ID可以选择任意一个端口的MAC地址(一般选第一个端口的MAC地址即可)。
clockIdentity用作PTP节点的唯一标识符,。
四、单播、组播和广播
,还要加入UDP头部封装.
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如图4。1所示,字节0~字节41共42个字节为UDP报文头部,字节42~字节81共40个字节为IEEE报文通用头部,其后再是不同报文格式.
图4。1IEEE1588报文格式
广播MAC地址为FF—FF-FF-FF—FF—FF。
IANA保留组播地址范围是从224。0。。。IEEE1588使用其中两个地址。
IEEE1588报文使用2个UDP端口。
IANA(internetassigned numberauthority)规定,组播mac地址的高24bit为0x01005e,mac地址的低23bit为组播ip地址的低23bit。
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由于ip组播地址的后28位中只有23位被映射到mac地址,这样就会有32个ip组播地址映射到同一mac地址上。
除了管理报文,所有的多播报文在普通时钟或边界时钟节点终结。
如果对应的Delay_Req报文以多播方式发送,则Delay_Resp报文以多播方式发送;
如果对应的Delay_Req报文以单播方式发送,则Delay_Resp报文以单播方式发送;
五、UTC、GPS、TAI时间
六、上位机设计
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图5。1上位机配置界面参考设计