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1.1 时间和频率 时间是一个基本物理维度，在电子系统中，时间可以让我们将事件排列成一系列步骤，或者在多个设备或功能之间共享资源。为此，我们必须具备测量时间的能力。 为了测量时间，我们需要对一段固定的时间有一定的概念。其中涉及到一个有规律重复的周期性事件。这样就引出了“频率”的概念，被用于以某种形式衡量时间的推移。 同步以太网是一种常用的频率同步技术，采用以太网链路码流恢复时钟,发送侧设备将高精度时钟注入以太网的物理层芯片(PHY)， PHY 芯片用这个高精度的时钟将数据发送出去。 接收侧的设备的 PHY芯片可以从数据码流中提取这个时钟，在这个过程中时钟的精度不会有损失， 可以与源端保证精确的时钟同步。 同步以太网从物理链路恢复时钟，因此从恢复的时钟质量不受链路业务流量影响， 可提供与 SDH/SONET 网络相同的时钟树部署和时钟质量， 满足 G.823 规定的接口指标。
1.2 时间的传输虽然时间本身是一个基本物理维度，但时间的测量是相对的。我们需要知道测量的“起点”或开始时间（相位同步）和进行速度（频率同步）。 确定进行速度时需要计算从起始事件开始经过了多少等分的时间。现行的民用和法定时间标准为 UTC（协调世界时），其依据是公历纪元，其进行速度与 TAI（国际原子时）同步。它与 TAI 相差几秒，这是因为地球自转相对于铯原子振荡慢一些。 在不同地点测量时间的一个途径是在两个地点之间传输一个时钟，并对那里的本地时钟进行调节使之与所传输的时钟匹配。这就引出了从属时钟的概念，即经过调节与另一个时钟（主控时钟）匹配的时钟。 从一个地点发送一条包含时间的消息到另一个地点，为了保证这种方法的效用，还需要知道消息需要多久才能到达。 估算传输时间的一种方法是发送一条返回消息，这样就能测量“往返时间”了。假设原始消息和返回消息的延时相同，就能估算出这个延时为往返时间的一半。这是网络时间协议（NTP）或精密时间协议（PTP）等网络时间传输协议所采用的方法。 1.3 网络协议PTP（精密时间协议，定义于 IEEE1588-2008）等网络时间传输协议通过时间消息的交换从一个主控时钟节点向多个从属时钟节点传输时间。PTP 采用以下四种基本消息： l SYNC消息 以正常速度从主控时钟向所有从属时钟传输的消息。包含时戳t1，用于识别消息从主控时钟传输的时间，从一个称作“起点”的已知时点开始计算，单位为纳秒。SYNC 消息到达从属时钟的时间用 t2 表示。 l FOLLOW_UP消息 在每个 SYNC 消息之后传输的消息，包含更精确版本的时戳 t1（通过测量物理层的确切传输时间获得）。一些 PTP 时钟能在传输中修改 SYNC 消息中的时戳，因此无需传输 FOLLOW_UP 消息。这些时钟称作“单步时钟”。需要使用FOLLOW_UP 消息的时钟称作“两步时钟”。 l DELAY_REQ消息 （延时请求） 从属时钟发给主控时钟的一种消息，要求主控时钟告知从属时钟消息到达主控时钟的精确时间。它用于计算主控时钟－从属时钟路线的往返时间。DELAY_REQ 消息的传输时间用 t3 表示。 l DELAY_RESP消息 （延时响应）主控时钟为了响应DELAY_REQ 消息而发送给特定从属时钟的消息，包含DELAY_REQ 消息到达主控时钟的时间t4。
这些消息产生了 4 个时戳（t1、 t2、 t3 和 t4），如图 1所示。可以根据它们计算消息从主控时钟到从属时钟再返回主控时钟的往返时间（假设从属时钟的进行速度与主控时钟相似）。然后根据单向网络延时是往返延时的一半这个假设来估计时间偏移，并用它来校正从属时钟时间基准，使之与主控时钟一致。 n 往返延时＝（t2－t1）＋（t4－t3） n 单向延时＝往返延时／ 2 ＝（t2－t1）＋（t4－t3） ／2 n 时间偏差＝ t2 －（t1＋单向延时）＝（t2－t1）－（t4－t3） ／2 请注意，正向和反向路径长度不同，因此会在时间偏移估计中引入误差。 PTP 协议本身无法针对这种不对称对偏移进行校正，但从属时钟有可能根据其他信息推测偏移的大小。 1.4 时间误差度量时间误差（TE）是本地时钟和基准时钟的相对于起点时间差值的一个量度。它只是相对的，时间误差如果不与基准进行比较就没有意义。时间误差可能会变化，例如，如果时钟的速度是错误的，那么时间误差会随着时间的推移逐渐增大，表现为手表因时间误差的逐渐增大而需要每几天调节一次。它也可能随着温度变化及其他随机效应而变。 时间误差有时会与时间间隔误差（TIE）混淆。两者之间的差别在于时间误差（TE）是相对于起点的时间差值，而 TIE 是一段观测时间间隔内时间误差变化的量度。实际上，它是两个时钟之间相位变化的量度。 TIE 及相关指标 MTIE（最大时间间隔误差）用于分析频率时钟内相位漂移的特性。
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发表于 2024-6-5 17:43:15
