以下是基于 Imsys、Systronix 和 IEEE 1588 主席 John Eidson 在 2007 年的嵌入式系統(tǒng)會議 (ESC) 演示文稿中對精確時間協(xié)議的同步機(jī)制的簡短技術(shù)描述。

IEEE 1588 的目的

該標(biāo)準(zhǔn)旨在實現(xiàn)或多或少復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中分布式系統(tǒng)節(jié)點的同步。

IEEE 1588 的目標(biāo)

• 網(wǎng)絡(luò)分布式測量和控制系統(tǒng)組件中實時時鐘的亞微秒同步
• 最初它旨在用于工業(yè)自動化和測試和測量環(huán)境中典型的相對本地化的系統(tǒng)，后來對其進(jìn)行了修改，以在版本 2 中包含更復(fù)雜的環(huán)境。
• 適用于支持組播通信的局域網(wǎng)（包括但不限于以太網(wǎng)）。在版本 2 中，引入了使用單播通信的選項。
• 簡單、免管理安裝
• 支持具有不同精度、分辨率和穩(wěn)定性的異構(gòu)時鐘系統(tǒng)
• 對網(wǎng)絡(luò)和主機(jī)組件的資源要求最低。

IEEE 1588 同步原理

• 時鐘層次結(jié)構(gòu)建立，主從關(guān)系由多播同步消息確定
• 每個從站根據(jù)以下消息同步到其主站：Sync、Delay_Req、Follow_Up 和 Delay_Resp。

在單個子網(wǎng)上選擇主時鐘

• 基于時鐘特性和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖耘渲?/li>
• 基于“同步”消息中包含的信息
• 所有時鐘運行相同的“最佳主時鐘”算法
• 啟動時的時鐘偵聽時間 SYNC_RECEIPT_TIMEOUT
• 主時鐘（處于 PTP_MASTER 狀態(tài)的時鐘）發(fā)出周期性的同步消息（周期稱為 sync_interval）
• 主時鐘可能會收到來自其他時鐘（目前認(rèn)為他們是主時鐘）的同步消息，它稱之為“外國主時鐘”
• 每個主時鐘使用最佳主時鐘算法來確定它應(yīng)該保持主時鐘還是讓給外部主時鐘。
• 每個非主時鐘使用最佳主時鐘算法來確定是否應(yīng)該成為主時鐘

多子網(wǎng)同步

• 邊界時鐘用于對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分段。它的下游端口成為子網(wǎng)的普通時鐘主機(jī)，需要運行最佳的主機(jī)時鐘算法。
• 邊界時鐘在內(nèi)部選擇將“最佳時鐘”視為單個從端口的端口。此端口是所選上游子網(wǎng)中的從屬端口。邊界時鐘的所有其他端口在內(nèi)部同步到該從端口。
• 系統(tǒng)中最好的時鐘是大師時鐘。

IEEE 1588 時間尺度

• IEEE 1588 系統(tǒng)中的時基是大師時鐘的時基，它決定了日期時間和計數(shù)率。
• 所有其他時鐘（可能通過邊界時鐘）與主時鐘同步。
• 大師時鐘時基取決于實現(xiàn)和應(yīng)用程序。
• 如果主時鐘保持 UTC 時基，則 IEEE 1588 協(xié)議將閏秒信息分發(fā)給從屬設(shè)備（如果可用）。