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迈向更高的精度


走向更高的精度,插图

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同步时间对现代计算机系统的重要性怎么强调都不为过。我们今天的生活依赖于金融交易、电信、发电和运输、高速制造和“大物理学”的发现,以及其他许多事情,这些都是由相互协调的快速、强大的计算设备驱动的。

自1988年RFC 1059中第一个完整的网络时间协议(NTP)版本1规范及其相关算法出现以来,NTP在时间同步方面发挥了重要作用,它将网络计算机系统的时钟保持在毫秒以内。多年来,NTP已被部署到大量系统中,但它很难单独承担时钟同步的负担。当用户希望协调多个系统之间的时间事件时,他们通常有许多选项来实现这一点,所有选项都有不同的权衡。

一个新兴的NTP替代方案是PTP(精确时间协议)。PTP由IEEE标准1588定义,该标准于2002年11月发布,基于安捷伦技术公司在1990年至1998年间建立的早期原型。PTP的修订版在2008年发布,增加了更多的功能并改进了性能;它被称为PTP版本2或IEEE 1588-2008(本文中所有对PTP的引用都是指这个新版本)。

PTP和NTP的相似之处是它们都是基于包的,并且通过网络将时间戳从一个时间参考设备发送到一个或多个其他设备。此外,两者都基于时间偏移和网络延迟同步设备时钟,并且都支持异构设备,在不同数量的物理分离上具有不同的时钟时间精度、分辨率和稳定性。每种协议都有其独特的优点,选择一种而不是另一种通常需要对系统的环境、功能和目标进行评估。

当系统的同步性能需求超过典型的基于ntp的解决方案的毫秒阈值时,通常会选择PTP。当与支持PTP的网络硬件一起使用时,这些硬件能够精确地对PTP包进行时间戳记录(这在工业网络接口中很快变得很普遍),在LAN(局域网)上使用PTP的设备可以将彼此的时钟同步到几十纳秒以内。没有硬件的时间戳,称为纯软件配置,PTP实现仍然可以达到亚毫秒级的精度。

NTP仍然是一种流行的同步技术,即使更多的PTP实现已经在更多的平台上提供给系统设计人员(包括商业的和免费的开源实现)。如果系统设计人员可以使用PTP并显示出优越的同步性能,那么为什么还要考虑NTP呢?PTP应该完全取代NTP吗?如果不是,为了选择合适的协议,系统设计人员需要知道什么?也许这些问题的答案可以从导致PTP定义和更深入地研究这个新标准的环境中辨别出来。

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测量和控制设备:是新事物的时候了?

测控设备一直是高精度事件同步的先锋。为了达到这种性质的设备所需要的同步程度,可以使用专门的电缆发送的信号来同步设备之间的事件。这些专门用于事件同步的电缆通常在长度上进行匹配,以确保传播延迟一致。使用这种专用电缆的同步可以获得极高的精度,在这种情况下,事件可以在邻近的多个设备之间进行皮秒以内的协调。这种类型的同步通常称为ieee

尽管对于需要最精确同步的应用程序来说几乎是不可战胜的,但基于信号的同步可能是非常不切实际的,有时是不可能的。同步独立设备所需的专用电缆可能成本高昂,而基于信号的同步需要专门的硬件和软件来生成和接收电缆上的信号。信令协议可能是私有的,这会导致潜在的供应商捆绑、终止的风险或其他法律或技术限制。电缆本身通常会随着时间和温度的变化而受到传播延迟的影响,随着系统中添加的设备越来越多,连接多个设备的复杂性增加了维护负担和故障排除的工作量。与其他同步机制相比,基于信号的同步还要求设备彼此之间相对接近,并且不需要跨越很长的距离。

与此同时,随着以太网在实验室和部署测量和控制设备的工厂车间中变得越来越普遍,这些设备需要能够使用局域网甚至广域网(WAN)进行控制和数据通信。NTP甚至被用来为这些设备设置系统时间,但是仍然需要专门的事件同步电缆。尽管存在使用协调的分布式计时器进行事件同步的所有基本要素(有时称为基于时间的同步),一个可接受的技术,可以使用这个基础设施来取代基于信号的同步还没有创建。


测控设备一直是高精度事件同步的先锋。


由于基于信号的实现施加了前面提到的约束,因此使用以太网的基于时间的解决方案作为同步解决方案进行了进一步研究。乍一看,NTP似乎是低成本的基于时间的同步解决方案的一个很好的候选者,它适用于许多应用程序。然而,基于信号的同步提供了极高的精度级别,NTP版本3(直到最近才得到官方支持的NTP版本)只提供毫秒级的精度,这甚至不能满足使用基于信号的解决方案的应用程序。PTP的设计目的是满足测量和控制行业的需求,能够在利用与NTP使用的类似的基础设施的同时实现接近纳秒的精度。仔细观察PTP就会发现为什么它在测量和控制应用中是成功的,而且随着它的发展,许多其他应用也同样如此。

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介绍20元

PTP的主要设计目标已经在许多演讲和文档中列出,包括IEEE 1588标准:1

  • 提供网络分布式测控系统组件实时时钟的亚微秒同步;
  • 在相对本地化的典型工业自动化系统和测试和测量环境中表现最佳;
  • 适用于支持多播通信的局域网(包括但不限于以太网);
  • 提供简单、免管理的安装;
  • 支持具有不同精度、分辨率和稳定性的异构时钟系统;而且
  • 对网络和主机组件施加最小的资源需求。

PTP通过一种健壮的同步方法来实现这些目标,这种算法可以自动且持续地维护适当的设备层次结构,以获得最大的精度,以及专门的硬件(仅用于最佳性能)。

同步方法.PTP标准的核心是同步方法。虽然在概念上与其他基于时间的以太网同步协议类似,但PTP的同步方法是独特的,并且在一定程度上依赖于PTP部署的特定硬件和应用程序(电力行业、电信等)。

PTP基于描述设备的计时能力及其时间源的可追溯性的标准定义了主从层次结构。主设备作为一个或多个从设备的时间参考。从参与设备列表中选择主时钟的过程在PTP的最佳主时钟(BMC)算法中定义,每个设备以特定的间隔应用该算法。设备(通常被称为普通的钟表)可能认为自己是计时大师,要么是因为他们还没有与其他时钟进行比较,要么是根据BMC的说法,他们认为自己现在的计时能力比目前的大师更好。它们会传播宣布消息使用UDP(用户数据报协议)组播(默认情况下)在可配置的间隔。其他设备将根据BMC处理这些announcement消息并选择新的主机。如果一个主控程序从另一个潜在的主控程序(称为外国的主人),并且设备的BMC指示这个外来的master应该是master,当前的master将过渡到slave状态。

除了announcement消息外,主时钟还会定期发送一个同步使用UDP组播(默认情况下)的消息,由从时钟接收。每个从时钟使用一个Sync消息来计算它的时钟和主时钟之间的差异。该消息包含来自表示其发出时间的主服务器的时间戳(t1 in图1);当从服务器接收到同步消息时,它记录它的接收时间(t2)。同步消息中的时间并不代表消息离开设备的精确时间,因为直到消息发送后才知道。master然后发送一个后续消息,该消息包括同步消息离开主机的实际时间,由专门的硬件(如果配备了)或网络驱动程序确定。从服务器接收follow并使用该值作为实际的t1。

此时,从服务器有两个时间值(t1和t2),可以计算它的时间记录器与主服务器的时间记录器之间的偏移量。不幸的是,由t1和t2产生的偏移量包含了由网络引起的一些未知的额外传播延迟。为了确定这个延迟并计算计时器之间的实际偏移量,从服务器发出一个延迟请求消息发送给master,并注意发送时间(t3)。根据它的计时器,当它收到延迟请求(t4)并发出一个延迟响应消息返回到包含t4的从服务器。当从服务器收到延迟响应时,它将有4个时间戳11、t2、t3和t4,并且可以在适当考虑网络延迟的情况下计算它的时间记录和主服务器的时间记录之间的偏移量。

硬件时间戳和“纯软件”配置.要找出同步消息从主服务器发送的实际时间,以便将其插入到跟进中,主服务器必须确切地知道其网络硬件何时能够发送同步消息。这个硬件很可能是网络接口的物理收发器(PHY)或其他识别PTP包并记录它们被发送或接收的精确时间的硬件。主PTP软件启动发送此消息(同步消息中包含t1的估计值)与PHY能够在物理媒体上发送信号的时间之间的差异不仅会有所不同,而且对于PTP能够达到的亚微秒精度来说也会相当显著。因此,Sync消息在主网络栈中花费的时间需要考虑,以便获得最大的准确性(参见图2).

PTP定义了另一种略有不同的同步机制,它利用了额外的硬件支持(如果有的话)。用于计算前面描述的主服务器和从服务器之间的偏移量的Sync和follow消息由两步时钟.一个一步时钟使用专门的网络硬件,不仅可以在PTP同步消息离开设备时戳出时间戳,还可以用实际的离开时间修改传出的同步消息的t1值(参见图3).

此值通常在follow消息中发送,但由于硬件使其在Sync消息中可用,所以follow是多余的,因此不需要。从设备还必须了解它的主设备是作为一个一步时钟运行的。它可以通过读取主机发送的PTP消息头中的位字段来确定这一点。一步时钟有助于最小化网络流量,同时保持高同步性能,因此在某些行业是PTP应用程序的需求。

支持PTP的网络接口硬件还可以简单地对PTP消息进行时间戳,并将它们与消息id关联起来,以便稍后由PTP软件检索。该功能允许在两步模式下运行的PTP主机在后续消息中向从机发送精确的t1值。虽然这种程度的硬件支持并不能使(精确的)一步操作成为可能,但与纯软件实现相比,它确实可以实现更出色的两步性能。如果没有硬件支持,PTP设备被认为是作为一个软件时钟运行。只有软件的时钟被限制为两步操作,通常在从软件堆栈中尽可能低的软件组件检索的follow消息中发送t1值,通常是从驱动程序级别。虽然只有软件的时钟明显不如那些有硬件辅助的时钟精确,但它们仍然能够达到亚毫秒级的精度。

最佳主时钟算法.BMC算法使PTP设备能够在不断变化的网络条件下保持所需的同步层次结构。描述BMC算法本身超出了本文的范围,但毋庸置疑,BMC是PTP目标“简单、无管理”方面的关键部分。任何作为主设备或从设备的PTP设备都持续运行BMC,并使用它来确定是否需要选择一个新的主设备,或者是否需要从主状态过渡到其他状态。

这种类型的状态变化可以作为许多条件的结果而发生,所有这些条件都反映在主(或潜在的)主的announcement消息中。作为协议的一部分,master和可能成为master的设备以可配置的速率发布公告消息。announcement消息包含BMC需要的所有相关信息,以确定当前的主进程是应该保持主进程还是让位于新的主进程作为从进程,或者在从进程的情况下,应该开始监听新的主进程还是成为主进程本身。announcement消息的一些属性是设备的时间源(GPS、原子钟或自由运行的振荡器);由本地PTP管理员确定的“优先级”(用于覆盖机制,不需要为正确操作设置);设备的时钟ID(通常包括设备的MAC地址);和BMC使用的其他属性。

让每个PTP设备运行BMC和处理announcement消息意味着管理员可以简单地启动系统,并自动配置时间同步设备网络以获得最佳性能,而不考虑自发的网络拓扑结构更改。

边界时钟.由于交换机和路由器有效地分割了PTP网络,PTP引入了边界时钟作为将主时钟分配到网络不同部分的手段。PTP标准将边界时钟描述为包含一个受PTP约束的计时器,但在一个域中有多个PTP端口。一个端口既可以作为附属于它的设备的时间源(PTP主时钟),也可以作为将计时器(PTP从时钟)与连接到该端口的其他时钟同步的时间源。在通常由此类设备划分的大型网络中,可以实现边界时钟来取代传统的网络交换机或路由器。因为边界时钟在操作上与本文前面描述的PTP时钟不同,所以PTP通过将两者引用为其中之一来区分它们普通的钟表边界时钟

边界时钟的每个端口都可以看作是一个单独的普通时钟实例,它与边界时钟的其他普通时钟实例共享一个计时器。设备上只有一个端口可以处于slave状态,这就消除了对设备计时器的争议使用(例如,两个端口试图调整时间)。所有其他端口都被认为是它们各自段上的设备的主端口。

边界时钟的存在要求PTP使用这个术语大师向整个PTP网络描述主时钟,因为边界时钟端口上的从时钟认为边界时钟是它们的主时钟。每个主端口负责处理与普通时钟主端口相同的任务,这有效地将所有从端口隐藏在边界时钟的主端口之外。同样,从普通时钟(或连接端口处于从状态的另一个边界时钟)在边界时钟“上面”的PTP层次结构中是隐藏的。边界时钟不将PTP同步消息从它的从时钟“上”传递到它的主时钟。如果没有这种行为,master将负责处理Delay Request消息,并分别从整个PTP网络上的每个从设备和向每个从设备发出Delay Response消息。在大多数情况下,它不能有效地运行协议栈。

然而,边界时钟仍然可以允许整个PTP网络中任何合格的从时钟成为特级主时钟。例如,如果主设备离线,下一个最合适的从设备可以宣布自己为主设备(一旦它的BMC算法确定这样做是合适的),边界时钟将把连接到该从设备的端口转换为从状态。该边界时钟将有一个端口,该端口曾经处于从状态,现在处于主状态,连接到其他普通时钟和边界时钟。然后,这些时钟将使用BMC算法评估新主节点并适当地转换,为层次结构的其余部分重复此过程。根据网络拓扑的不同,这种情况可能并不理想,因为在这个新主服务器和从服务器之间的跳数将增加1(连接到新主服务器的边界时钟),从而增加同步错误的积累。

必须考虑边界时钟的使用和PTP设备的层级结构,以便最大化系统范围的同步精度(参见图4).

边界时钟还可以用于桥接使用不同网络协议的网络(见图5),因为没有要求PTP实现使用相同的底层通信媒体或技术。例如,一个系统可以让一些设备使用以太网,其他设备使用DeviceNet,所有设备都通过使用有能力的边界时钟同步到同一个大师。在这种情况下,边界时钟将有一个支持DeviceNet的端口连接到DeviceNet设备,另一个连接到以太网设备。具体的通信媒体从PTP时钟中抽象出来,允许两种类型的设备同步到相同的PTP大师,而不管该大师的媒体是什么。除了不同的网络协议,边界时钟还可以加入使用不同延迟计算机制的PTP系统,稍后将对此进行描述。

透明的开关.并不是所有的应用程序都允许PTP设备以一种适合于平衡的树状层次结构的方式部署。系统有时部署在长线性或环形拓扑中,当使用边界时钟连接这些段时,可能会导致显著的同步误差累积。正因为如此,PTP定义了一个称为a的设备透明的开关,它连接PTP设备组,而不分割PTP网络。

透明开关可以识别经过的PTP消息,并记录每条消息的信息停留时间在交换机中所花费的时间,在该交换机中消息还不能被预期的PTP设备所看到。停留时间被添加到PTP消息的校正领域在从交换机传输到下一个设备之前(参见图6).然后,PTP时钟可以检查接收到的消息的校正字段,并将其应用到计算中。即使消息在透明开关(通常会引入重大同步错误的非确定性行为)中被暂时搁置,纠正字段允许删除该时间,就好像开关从未存在过一样(因此,该名称透明的开关)。

与边界时钟不同,透明开关将从设备暴露给PTP主设备。透明交换机通常只关心相对时间(消息在交换机中花费的时间),因此不需要有与主交换机时间同步的计时器。然而,在主开关中“滴答”的振荡器必须以相同的频率滴答。保持这个速率不变被称为同步化。PTP指定透明交换机必须是共振不一定同步敬主人。

对等点延迟机制.在前面描述的同步模型中,从服务器发出一个Delay Request消息,而主服务器用一个Delay Response响应延迟请求-响应机制,或有时作为端到端模式。PTP提供了一种替代方案,称为peer-delay机制,或点对点模式,它可以在某些情况下提供优越的性能。由于端到端模式和点对点模式不能同时使用,系统设计者必须评估哪种延迟机制将提供最好的结果,并相应地设计他们的系统。

在点对点模式下,设备发出一个对等延迟请求消息发送给它的直接邻居,它可能是也可能不是设备的主设备。接收设备响应一个对等端延迟响应消息(和可选的aPeer Delay Response跟进之后如果设备在两步模式下运行)。这允许请求设备计算单个段的传播延迟。


NTP仍然是一种流行的同步技术,即使更多的PTP实现已经在更多的平台上提供给系统设计人员(包括商业的和免费的开源实现)。


通过了解网络路径的每一段的精确传播延迟,点对点模式允许PTP在主和从之间应用延迟补偿,当中间交换机选择不同的路径时,这种补偿比端到端模式更精确。由于点对点模式指定透明交换机不仅使用Sync和follow消息的停留时间(就像在端到端模式下操作的透明交换机那样)来调整校正字段,它还添加了之前为消息到达的链路计算的延迟(参见图7).

这种行为意味着主进程不需要处理来自每个从进程的Delay Request消息;相反,它只关心其直接对等体(透明开关或从状态的PTP时钟)的对等端延迟请求和响应。因此,在对等模式下的透明交换机不传递延迟请求或延迟响应消息。与端到端模式不同,点对点模式对关心网络流量的系统设计人员更有吸引力,因为主设备不需要接收和响应每个从设备的延迟请求消息,只关心它的直接对等体。

配置文件.PTP配置文件允许组织指定PTP的属性值和可选特性的选择,当使用相同的传输协议时,它们可以协同工作,并实现满足特定应用程序要求的性能。3.配置文件使PTP更适合于特定的应用程序,同时遵循更通用的PTP标准。概要文件可以指定标准的几个方面。有两个“默认”配置文件:延迟请求-响应(通常称为端到端模式)和对等延迟(通常称为点对点模式)。实现者必须至少支持这些默认值中的一种。概要文件本身是由对特定行业(如IEC、IEEE、IETF、ANSI或ITU)具有管辖权的公认标准组织进行标准化和定义的。这些组织,如PTP标准所述,应该咨询IM/ST(仪表和测量/传感器技术)委员会的精确网络时钟同步工作组进行技术审查。

PTP概要文件不仅改变了PTP标准的几个方面,而且还扩展了它。概要文件可以定义自己的BMC算法;配置和监控(“管理”)机制;路径延迟机制(端到端或点对点);多播或单播的使用;传输机制;节点类型;以及任何被要求、允许或禁止的选项。概要文件还可以定义全新的传输机制和数据类型。概要文件在将PTP转变为几乎任何特定应用程序的需求方面所具有的灵活性已被证明对电信和能源等行业非常有用。

单播.PTP设计时假定采用多播通信模式,但最终作为可选特性添加了对单播操作的支持。PTP标准没有详细描述单播PTP实现,而是描述了几个可选的单播特性,“只要保留协议的行为”,就可以用于实现。2有些实现可能要求从时钟使用一种配置,根据协议地址指定已知主时钟的列表(例如,通过以太网使用时的IP地址列表),以发现潜在的主时钟。


PTP概要文件不仅改变了PTP标准的几个方面,而且还扩展了它。


这个单播发现机制是可选的,这意味着单播实现可以选择使用多播来发现主时钟,而使用单播来发现所有其他消息。此外,这个发现机制可能还需要一些配置来定义主列表,因为这很可能是特定于给定系统的,并且扩展了PTP目标的解释,以“提供一个简单的、无管理的安装”。1PTP定义的另一个可选实现细节是使用单播协商机制,这涉及到向主设备发送特定的信令消息,指示它们对信令从设备响应单播公告、同步、延迟响应或对等延迟响应。允许单播操作和提供几个可选特性来实现单播操作的这种灵活性允许概要文件定义最适合其应用程序的特定单播实现细节。

时间尺度.PTP网络的时间尺度由大师定义,可以是两种类型之一:默认的PTP时间尺度或ARB(任意)时间尺度。5在ARB时间尺度下,epoch由一些预定的程序设置,并可以在正常操作期间使用该程序再次设置。PTP时间刻度使用PTP纪元,它的时间单位是SI秒。PTP纪元是1970年1月1日00:00:00 TAI(国际原子时间),即1969年12月31日23:59:51.999918 UTC(协调世界时)。

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使用正确的工具:NTP还是PTP?

测量和控制行业的设备要求与许多其他行业的设备要求相似,许多创新成果都是由于应用技术的方式,其设计者最初没有考虑到,但任何技术的预期应用仍然应该在采用之前考虑,不管它可能有现有技术的相似之处。

目标.正如前面所描述和在标准中所声明的,PTP被设计为在局域网上使用,或者更具体地说,“具有更大系统选项的空间本地化系统”。4这是PTP和NTP之间更显著的区别之一。使用局域网可以实现其他PTP目标,使用的技术包括用于发现和自动选择PTP主程序的多播、边界时钟和透明交换机等网络设备以及在广域网上可能无法实现的非常高的消息交换率。局域网也给了PTP一些NTP通常没有的自由,比如假设不相关的网络流量和安全风险都很低,假设局域网的使用通常受到限制和控制。

相比之下,NTP通常在Internet上使用,因此会受到来自中间网络元素(如路由器)的大量不确定性延迟的影响,并暴露于数量多得多的安全威胁(拒绝服务和中间人攻击是比较明显的一些)。它必须接受这些惩罚,或者就安全而言,对这些挑战负责。

尤其值得强调的是安全性,因为PTP仅包括对协议的实验性扩展,以解决安全问题,但NTP定义了访问控制列表的使用和称为Autokey的公开密钥加密的变体。6还要注意,当NTP在LAN上使用时,可以使用多播模式自动发现服务器,而PTP可以在WAN上使用的单播模式下运行。然而,这两种用途都不是最常见的,可能会增加额外的配置成本。

PTP的另一个目标是无管理操作,其中组成系统的设备可以在很少配置或不配置的情况下部署,但仍然可以为给定的环境实现最佳的时间同步。在使用系统时,可以添加、删除或重新配置设备,组成系统的PTP设备将自动协商新的层次结构,以保持最佳的同步性能。PTP的BMC算法负责这种行为。尽管在最新的NTP规范中包含了动态发现方案,但NTP的优化算法在允许任何设备在必要时成为PTP特级大师方面不允许相同程度的自治。7相反,NTP定义了一系列缓解算法,用于寻找最优网络路径,6前提是NTP客户端已配置为可在多个服务器中进行选择。

同步方法.虽然PTP和NTP所采用的同步方法在最终计算时钟偏移和消息延迟方面是相似的,但在选择适当的技术时必须考虑的各种机制方面,两种协议有很大的不同。例如,PTP依靠边界时钟和透明开关在特定环境中实现最大性能。不包括这些设备或不正确地使用它们会显著降低PTP性能。

与这些规范的实现者更相关的事实是,PTP没有定义将PTP给设备的信息应用到设备的振荡器的伺服算法。相反,伺服定义是特定于实现的,并且不能保证不同的PTP软件栈在相同的设备上显示相同的同步行为。与之形成鲜明对比的是,NTP“定义了一个高度进化的、自适应参数的混合相频锁定环”,用于根据NTP提供的数据调整设备的计时器。6

两种技术的时间尺度也有所不同。NTP使用UTC时间,而PTP(通常)使用TAI和UTC偏移量。这种差异对于假定特定时间尺度的系统设计人员来说是非常重要的。对正确处理闰秒的担忧也可能是一个因素;与PTP不同的是,一闰秒将导致整个NTP时间刻度移动一秒。

性能的期望.典型的点对点同步系统可以期望亚微秒的同步精度,其中“典型”包括硬件辅助和局域网。一个典型的ntp同步系统,意味着不需要通过广域网连接专门的硬件和设备,将实现毫秒级的同步精度。但是,当PTP被适当地配置为在广域网上使用时,与NTP相比可能没有多少性能优势。8

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结论

PTP能够通过公共网络基础设施将设备之间的同步时间控制在纳秒以内,从而允许系统设计人员替换更昂贵、更有限或两者兼有的同步解决方案。NTP有类似的用例,但是对于需要测量和控制系统的典型性能级别的应用程序来说,通常不能满足这些用例。PTP的BMC算法允许它适应不断变化的条件,以确保设备总是有最高质量的时间参考。PTP边界时钟和透明交换机保证了在非理想网络拓扑结构下的高同步性能。相比之下,NTP要求所有设备在使用之前都配置为引用预先确定的一组时间服务器,当消息必须穿越交换机等网络元素时,它的性能会受到影响。

但是,PTP的预期环境与NTP不同,根据应用程序的不同,NTP可能是更好的选择。例如,NTP更成熟的安全机制和公开可用的时间服务器池9使它更适合在性能要求允许的情况下通过Internet同步时间。

PTP填补了NTP无法填补的利基,但它并没有取代它。相反,PTP为系统设计人员提供了一个新的同步工具,可以放在他们的工具箱中。

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参考文献

1.用于网络测量和控制系统的精确时钟同步协议的IEEE-1588标准。安捷伦技术,2005;http://www.nist.gov/el/isd/ieee/upload/tutorial-basic.pdf

2.IEEE标准1588-2008第6.2节。STM32F107连接线微控制器的IEEE 1588精确时间协议演示(2011);http://www.st.com/internet/com/technical_resources/technical_literature/application_note/DM00030825.pdf

3.IEEE标准1588-2008第19.3节。

4.IEEE标准1588-2008章节1.2。

5.IEEE标准1588-2008第7.2节。

6.王晓明,2012;IEEE 1588精确时间协议;http://www.eecis.udel.edu/~mills/ptp.html

7.米尔斯,马丁,J.,伯班克,J.和卡什,W.网络时间协议版本4:协议和算法规范(2010);http://tools.ietf.org/html/rfc5905

8.Novick, A.N, Weiss, M.A, Lee, K.B.和Sutton, D.D.使用IEEE-1588v2单播传输在广域网络上的时间和频率控制的检验(2011);http://www.nist.gov/manuscript-publication-search.cfm?pub_id=908609

9.NTP Pool项目;http://www.pool.ntp.org

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作者

里克Ratzelrick.ratzel@ni.comrlratzel@ratzel.com)是德克萨斯州奥斯汀市国家仪器公司的高级软件工程师,他在计时与同步组担任技术主管和开发人员。在加入NI之前,他曾在一家电子设计自动化初创公司和一家专门从事科学计算的咨询初创公司开发软件。他曾为工程师教授Python课程。

罗德尼Greenstreetrodney.greenstreet@ni.com)是国家仪器公司计时与同步组的技术领导,拥有20年的行业经验。他负责实现NI的第一个USB设备的固件,并设计了第一个CompactPCI板,为PXI平台提供了动力。作为计时与同步组的技术主管,他在利用GPS、IEEE 1588、IRIG和其他技术构建亚纳秒硬件和软件同步产品方面发挥了重要作用。

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数据

F1图1。基本同步消息交换。

F2图2。支持硬件时间戳的网络堆栈。

F3图3。单步操作。

F4图4。使用边界时钟的设备层次结构。

F5图5。边界时钟用于连接不同的网络技术。

F6图6。透明开关在端到端延迟模式下更新PTP消息的校正字段。

F7图7。透明开关在点对点模式下更新PTP消息的修正字段。

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