1588的E2E鏈路延遲測(cè)量機(jī)制
無用的前言
做1588已經(jīng)很多年了，現(xiàn)在才開始想起來寫一些技術(shù)文章。這是第一篇，希望能堅(jiān)持寫下去。1588標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容其實(shí)很多、很細(xì)，但終究是做網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步，所有方法和機(jī)制最終都是為計(jì)算出slave clock和master clock的時(shí)間偏差。所以想最快，最直觀的了解1588是怎么同步網(wǎng)絡(luò)中的時(shí)鐘，那就應(yīng)該看標(biāo)準(zhǔn)中最基本的E2E鏈路延遲測(cè)量機(jī)制，了解slave clock是如何通過該機(jī)制同步。E2E鏈路延遲測(cè)量機(jī)制
直接上圖，這是1588標(biāo)準(zhǔn)中，E2E鏈路延遲測(cè)量機(jī)制的原理圖。E2E鏈路延遲測(cè)量機(jī)制也叫Delay request-response鏈路延遲測(cè)量機(jī)制。其實(shí)不難理解，兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備要靠網(wǎng)絡(luò)報(bào)文來交換時(shí)間信息完成時(shí)間同步，而這些網(wǎng)絡(luò)報(bào)文的發(fā)送和接收都會(huì)記錄對(duì)應(yīng)的時(shí)間戳?？梢允擒浖臅r(shí)間戳，也可以是硬件的時(shí)間戳，如MAC時(shí)間戳或者PHY時(shí)間戳。
進(jìn)入正題，我們來看這個(gè)同步的過程。- Master發(fā)送Sync報(bào)文，發(fā)送時(shí)間戳記為t1。
- Slave收到Sync報(bào)文，接收時(shí)間戳記為t2。
- Master發(fā)送完Sync報(bào)文后立即發(fā)送Follow_up報(bào)文，并把t1寫在Follow_up報(bào)文上告訴slave。
- Slave發(fā)送Delay_req報(bào)文，發(fā)送時(shí)間戳記為t3。
- Master收到Delay_req報(bào)文，接收時(shí)間戳記為t4。立即回復(fù)Delay_resp報(bào)文，并把t4寫在Delay_resp報(bào)文上告訴slave。
t2 - t1 = delay offset
t4 - t3 - delay - offset其實(shí)Sync報(bào)文從發(fā)送到接收的過程，t2 - t1的時(shí)間差值不只包含了鏈路延遲，同時(shí)也包含了時(shí)間偏差。而Delay_req報(bào)文從發(fā)送到接收也是類似的，t4 - t3的時(shí)間差值不只包含了鏈路延遲，同時(shí)也包含了時(shí)間偏差。這兩個(gè)時(shí)間偏差剛好是相反數(shù)。有人可能會(huì)問，從master到slave的鏈路延遲，和從slave到master的鏈路延遲是一樣的嗎？重點(diǎn)來了，1588標(biāo)準(zhǔn)的核心假設(shè)，就是master和slave之間的鏈路延遲是對(duì)稱的。如果有任何非對(duì)稱延遲的引入，那計(jì)算的時(shí)間偏差就會(huì)引入誤差。所以嚴(yán)格的說兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備做1588同步，如果中間經(jīng)過了路由器或者交換機(jī)等轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，而這些路由器或交換機(jī)并不支持1588協(xié)議的話，那就會(huì)引入非對(duì)稱鏈路延遲，影響同步的精度。這些話題以后再慢慢介紹。回歸正題，總之這兩個(gè)公式是可以算出來鏈路延遲，和時(shí)間偏差的。2 * delay = (t4 - t3) (t2 - t1)
2 * offset = (t2 - t1) - (t4 - t3)
Slave如何調(diào)整時(shí)鐘
從1588標(biāo)準(zhǔn)的角度，介紹到計(jì)算出offset已經(jīng)完事了。1588并不規(guī)定怎么調(diào)整slave的時(shí)鐘和master同步。在這里我們做個(gè)知識(shí)擴(kuò)展，1588協(xié)議軟件通常會(huì)這么做，Slave如果計(jì)算出和master的時(shí)間偏差，并且發(fā)現(xiàn)這個(gè)時(shí)間偏差超出設(shè)定的一個(gè)閾值，比如1s，它就是直接重置clock的時(shí)間和master的時(shí)間值一樣。這樣時(shí)間同步就完成了嗎？并不是，因?yàn)橹刂胏lock的過程所有軟件操作都是有延遲的，所以slave和master仍然時(shí)間會(huì)有偏差。而且這兩個(gè)clock如果各自free running的話，時(shí)間漂移會(huì)越來越大。這個(gè)時(shí)候軟件通常在重置slave clock之后，時(shí)間偏差小于設(shè)定閾值的情況下，用PI servo來不斷補(bǔ)償slave的頻率，使得計(jì)算得到的時(shí)間偏差趨于一個(gè)最小的穩(wěn)定的數(shù)值。感興趣的同學(xué)可以私下了解下什么是PI控制。無用的結(jié)束語
希望能堅(jiān)持寫。
下載文檔E2E和P2P上一篇文章介紹了1588的E2E鏈路延遲測(cè)量機(jī)制，本文順帶把P2P的鏈路延遲測(cè)量機(jī)制也一起介紹一下，這也便于以后介紹E2E透明時(shí)鐘和P2P透明時(shí)鐘。E2E就是End-to-End，它是由Slaveclock...
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