以太网的时钟同步技术

ｂ 由于信 息 包 含 的预 计 发 送 时 间并 不 是 真 实 的 ）
发 送时 间 ， 主节点 在 同步 报 文发 出 后发 出一个 跟 随 故
（ ｏ ｏ — ｐ 报 文 ， 个报文包 含先 前的 同步报 文准确 Ｆｌ ｗ Ｕ ） ｌ 这 的发送 时间标 志 。这 样 做 的 目的是 使 报 文 传输 和 时 间测 量 分 开 进 行 ， 互 不影 响 。 属 时钟 使 用跟 随 相 从
记 录和标 识发送 或接 收时 间。
些研 究机 构 和 商 业 组织 发起 成立 了一 个 特 别 委 员
步问题进行研 究 ， 过 长时 间 的不 断 探索 和 试 验取 得 经
会 ， 门针对设 备之 间尤 其 是测 控 设备之 间的 时钟 同 专 了一 些 成果 。直 到 ２ ０ ０ １年 ， 这个 委 员会 正 式 向 Ｉ Ｅ ＥＥ
这个基 本格式 ， 这个 议要 形成树 型的管 理 ， 系统 内 使
的这些 时钟产 生 一 个 主从 关 系 。ＩＥ ５ ８定 义 了 ４ Ｅ Ｅ １８
对垄 断 的地 位 ． 目前 又开 始 渐 渐 向城 域 网 、 域 网 渗 广 透 ， 应用环 境发 牛了极 大变化 ， 其 并且显 现 出更 为广 阔 的发 展前景 。ｆ 以太 网也 存在 一 定 的 缺陷 ， 就 是 网 ｝ １ 那 络 的确定性 、 实时性 不强 。随着通 信技术 的不 断提 高 ， 加 上各 种降低 冲突域 的技术 ， 如今 以太 网的确定 性 、 实
（ 简单 网络 时间协议 ） 具 体说 明 了 Ｉ Ｅ ５ ８ Ｎ Ｐ及 Ｓ Ｔ ， Ｅ Ｅ１８ 、 Ｔ Ｎ Ｐ的基 本 原理 ， 并对 ３类协议 进 行 了简要 的
对 比分析 。
关键词 ： 太网 ； 以 时钟 同步 ；Ｅ Ｅ ｌ ８ ； Ｔ ；Ｎ Ｐ ＩＥ ５８ Ｐ Ｐ Ｓ Ｔ 中图分类 号 ： Ｐ ９ ． １ Ｔ ３３ １
时性 在原有基 础上 已得 到 提 高 ， 且 开始 广 泛 应 用 于 并
种 同步报 文 （ ｙ ｃ ｏｌ — ｐ Ｄ ｌ — ｅ ， ｅ ｙ Ｒ — Ｓ ｎ ，Ｆ ｌ ｗ Ｕ ， ｅ ｙ Ｒ ｑ Ｄ ｌ — ｅ ｏ ａ ａ ｓ ） １ 管理报 文 。为 了简化 问题 ， ｐ和 组 在此 只考虑 一个
第３ ４卷第 ９期
２０ ０ ８年 ９月
电 子 工 程 师
ＥＬＥＣＴＲＯＮＩ ＥＮＧＩ Ｃ ＮＥＥＲ
Ｖｏ ． ４ Ｎｏ． １３ ９ Ｓｅ晓冬 ， 阚德 涛 ， 志 武 张
（ 南京 邮 电大学 ， 江苏省 南京市 ２ ０ ０ ） １０ ３
论 证 ， 终 于 ２０ 最 ０ ２年 底 得 到批 复 ， 正 式 形 成 ＩＥ 并 ＥＥ
１８ ５ ８标准 。
精确 的同步 和定时 是网络 化测试 和控制 的关键 技 术 。在各种 通 信 协 议 中， 于 Ｔ Ｐ Ｉ 议 的 以 太 网 基 Ｃ ／Ｐ协 技术 的应用得 到 了快 速 发 展 。以太 网的优 点 包 括 ： 连
摘
要： 随着分散 控制 的发展 和 系统范 围的扩 大 ， 通过 网络 联 系的分散 控制 节 点之 间的 时 间 同步
技 术变得越 来越重要 。同步技 术相 当于一 个 网络 系统 的心 脏 ， 为该 系统 中的每 个模 块 传 送正 确 的 它 时钟信 号 。分析 了 目前 以太 网应 用中的 ３类 时钟 同步协议 ：Ｅ Ｅ １８ 、 Ｔ （ Ｉ Ｅ ５ ８ Ｎ Ｐ 网络 时 间协议 ） Ｓ Ｔ 及 ＮＰ
接 的节点数 和传送 范 围不 受 限制 ， 有 多 种可 供 选择 具 的传 送介质 ， 以太 网端 口 已成 为 Ｐ 且 Ｃ计算 机 的 标 准
配置 ， 其速度 也随处理 器 的快速发 展得 到相应 的提升 。
起 草过 程 中主要参 考 以太 网来 编 制 ， 使分 布 式 通信 网
络能够 具有严 格 的定 时 同步。它规 定 了将 分散在 系统
Ｔ Ｐ Ｉ 栈提供 了错误 检查 和纠正 功能 ， Ｃ ／Ｐ堆 节点 和传输 介质 的放 障不会 干扰系统 的正 常工作 。 以太 网作 为 与
Ｉ Ｐ相伴成 长起来 的技术 ， 在局 域 网市 场 中 已取 得 了绝
内的分 离 节点 独立 运行 的时钟 同步到 高精度 和高准
确度 ， 这些 时钟在一 个通信 网络 中是互相 通信 的 ， 按照
主时钟 与一个从 时钟 的 同步过 程 。 ａ 主 节 点 周 期 性 地 向 从 节 点 发 送 一 个 同 步 ）
测试 和控制领 域 的信 息层 、 制层 。 控
１ Ｉ ＥＥＥ ５ ８ １８
（ ｙｃ 报 文 （ Ｓｎ ） 缺省 为 １次／ ） ２Ｓ 。这个报 文是 由主 节点 打上预计 的发 送时 间标 志 ａ的报 文 ， 但是 由于 预计 的 发 送时 问和实 际发送 报 文 发送 本 身 可能 的延 迟 ， 际 实 时问标 志不能 随 同步报 文一起 发送 。预计 发送时 间标 志 ｎ只 能是 同步报 文 真 实发 出时 问 的估 计 值 。这 个 同步报 文在接 收端被从 节点 打上 接 收ｕ ｆ 标 志 。 Ｃ， Ｊ
１ １ Ｉ Ｅ ５ ８的提 出 ． Ｅ Ｅ １８ 时钟同步 的 目的足 要将 时间基 准准确 地传递 到各 控制点 。传递并 不 困难 ， 以达到 的是传递 的精 度 ， 难 因
而时钟精 度这一 指标 就 显 得尤 为 重 要 。为此 ， 国 的 美
一
为 厂提高精 度 ， 在物 理层或接 近物理 层 的位 置检测 、 应
１２ Ｉ Ｅ ５ ８工作 机制 ． Ｅ Ｅ１８
Ｉ Ｅ ５ ８ 网络测鼍 和控制 系统 的精 密时钟 同步 Ｅ Ｅ１８（ （ 协议标 准》 义了 一种 网络 化测 量 和控 制 系统 中的精 定 确时钟 同步协 议 ， 常称 为 Ｐ 精 密 时 间协 议 ） 通 （ 。该
协议是 通用 的提升 网络 系 统定 时 同 步能 力 的规 范 ， 在