IEEE1588精密网络同步协议（PTP）-v2.0协议浅析
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2011-06-15
11:08:27
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IEEE1588 精密网络同步协议（PTP）-v2.0 协议
浅析
1 引言
以太网技术由于其开放性好、价格低廉和使用方便等特点，已经广泛应用
于电信级别的网络中，以太网的数据传输速度也从早期的 10M 提高到
100M，GE，10GE。40GE，100GE 正式产品也于 2009 年推出。
以太网技术是“即插即用”的，也就是将以太网终端接到 IP 网络上就可以随
时使用其提供的业务。但是，只有“同步的”的 IP 网络才是一个真正的电信级网
络，才能够为 IP 网络传送各种实时业务与数据业务的多重播放业务提供保障。
目前，电信级网络对时间同步要求十分严格，对于一个全国范围的 IP 网络来说，
骨干网络时延一般要求控制在 50ms 之内，现行的互联网网络时间协议
NTP（Network Time Protocol），简单网络时间协议 SNTP（Simple
Network Time Protocol）等不能达到所要求的同步精度或收敛速度。基于以
太网的时分复用通道仿真技术（TDM over Ethernet）作为一种过渡技术，具
有一定的以太网时钟同步概念，可以部分解决现有终端设备用于以太网的无缝
连接问题。IEEE 1588 标准则特别适合于以太网，可以在一个地域分散的 IP 网
络中实现微秒级高精度的时钟同步。本文重点介绍 IEEE 1588 技术及其测试实
现。
2 IEEE 1588PTP 介绍
IEEE 1588PTP 协议借鉴了 NTP 技术，具有容易配置、快速收敛以及对网
络带宽和资源消耗少等特点。IEEE1588 标准的全称是“网络测量和控制系统的
精密时钟同步协议标准（IEEE 1588 Precision Clock Synchronization
Protocol）”，简称 PTP（Precision Timing Protocol），它的主要原理是通
过一个同步信号周期性的对网络中所有节点的时钟进行校正同步，可以使基于
以太网的分布式系统达到精确同步，IEEE 1588PTP 时钟同步技术也可以应用
于任何组播网络中。
IEEE 1588 将整个网络内的时钟分为两种，即普通时钟（Ordinary
Clock，OC）和边界时钟（Boundary Clock，BC），只有一个 PTP 通信端
口的时钟是普通时钟，有一个以上 PTP 通信端口的时钟是边界时钟，每个 PTP
端口提供独立的 PTP 通信。其中，边界时钟通常用在确定性较差的网络设备
（如交换机和路由器）上。从通信关系上又可把时钟分为主时钟和从时钟，理
论上任何时钟都能实现主时钟和从时钟的功能，但一个 PTP 通信子网内只能有
一个主时钟。整个系统中的最优时钟为最高级时钟 GMC（Grandmaster
Clock），有着最好的稳定性、精确性、确定性等。根据各节点上时钟的精度
和级别以及 UTC（通用协调时间）的可追溯性等特性，由最佳主时钟算法
（Best Master Clock）来自动选择各子网内的主时钟；在只有一个子网的系
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