1、 方案概述

PTP（Precision Time Protocol，精確時間協議）是一種時間同步的協議，其協議標準為IEEE1588，IEEE1588的全稱是“網絡測量和控制系統的精密時鐘同步協議標準”；由網絡時間協議（NTP）發展而來，但NTP的同步準確度最好只能達到200us，隨著測量儀器和工業控制對準確度的要求越來越高，為了解決測量和控制應用的分布網絡定時同步的需要。

2、 方案原理

PTP同步的基本原理如下：主、從時鐘之間交互同步報文并記錄報文的收發時間，通過計算報文往返的時間差來計算主、從時鐘之間的往返總延時，如果網絡是對稱的（即兩個方向的傳輸延時相同），則往返總延時的一半就是單向延時，這個單向延時便是主、從時鐘之間的時鐘偏差，從時鐘按照該偏差來調整本地時間，就可以實現其與主時鐘的同步。

 PTP 協議定義了兩種傳播延時測量機制：

?  請求應答（Request-Response）機制，即E2E延時機制。

?  端延時（Peer-Delay）機制，即P2P延時機制。

1.1  請求應答機制

請求應答機制實現過程（雙步模式）

(1)     主時鐘向從時鐘發送Sync報文，并在本地記錄發送時間t1；從時鐘收到該報文后，記錄接收時間t2。

(2)     主時鐘發送Sync報文之后，緊接著發送一個攜帶有t1的Follow_Up報文。

(3)     從時鐘向主時鐘發送Delay_Req報文，用于發起反向傳輸延時的計算，并在本地記錄發送時間t3；主時鐘收到該報文后，記錄接收時間t4。

(4)     主時鐘收到Delay_Req報文之后，回復一個攜帶有t4的Delay_Resp報文。

  此時，從時鐘便擁有了t1～t4這四個時間戳，由此可計算出主、從時鐘間的往返總延時為[(t2 – t1) +(t4 – t3)]，由于網絡是對稱的，所以主、從時鐘間的單向延時為[(t2 – t1) + (t4 – t3)] / 2。因此，從時鐘相對于主時鐘的時鐘偏差為：Offset = (t2 – t1) - [(t2 – t1) + (t4 – t3)] / 2 = [(t2 – t1) - (t4 – t3) ] /2。

此外，根據是否需要發送Follow_Up報文，請求應答機制又分為單步模式和雙步模式兩種：

?  單步模式下，Sync報文的發送時間戳t1由Sync報文自己攜帶，不發送Follow_Up 報文。

?  雙步模式下，Sync報文的發送時間戳t1由Follow_Up報文攜帶。

1.2  端延時機制

圖表 SEQ 圖表 \* ARABIC 3 端延時機制實現過程（雙步模式）

與請求應答機制相比，端延時機制不僅對轉發延時進行扣除，還對上游鏈路的延時進行扣除。如圖“端延時機制實現過程”所示，其實現過程如下：

(1)     主時鐘向從時鐘發送Sync 報文，并記錄發送時間t1；從時鐘收到該報文后，記錄接收時間t2。

(2)     主時鐘發送Sync 報文之后，緊接著發送一個攜帶有t1 的Follow_Up報文。

(3)     從時鐘向主時鐘發送Pdelay_Req報文，用于發起反向傳輸延時的計算，并記錄發送時間t3，主時鐘收到該報文后，記錄接收時間t4。

(4)     主時鐘收到Pdelay_Req報文之后，回復一個攜帶有t4 的Pdelay_Resp報文，并記錄發送時間t5；從時鐘收到該報文后，記錄接收時間t6。

(5)     主時鐘回復Pdelay_Resp報文之后，緊接著發送一個攜帶有t5的Pdelay_Resp_Follow_Up報文。

此時，從時鐘便擁有了t1～t6 這六個時間戳，由此可計算出主、從時鐘間的往返總延時為[(t4 – t3) + (t6 – t5)]，由于網絡是對稱的，所以主、從時鐘間的單向延時為[(t4 – t3) + (t6 – t5)] / 2。因此，從時鐘相對于主時鐘的時鐘偏差為：Offset = (t2 – t1) - [(t4 – t3) + (t6 – t5)] / 2。

此外，根據是否需要發送Follow_Up報文，端延時機制也分為單步模式和雙步模式兩種：

?  單步模式下，Sync報文的發送時間戳t1由Sync報文自己攜帶，不發送Follow_Up 報文；而t5和t4的差值由Pdelay_Resp報文攜帶，不發送Pdelay_Resp_Follow_Up 報文。

?  雙步模式下，Sync報文的發送時間戳t1由Follow_Up報文攜帶，而t4和t5則分別由Pdelay_Resp報文和Pdelay_Resp_Follow_Up報文攜帶。