1588v2时间接口规范 QB-B-017-2010

2021年1月27日发(作者：林韦辰)

中
国
移
动
通
信
企
业
标
准

QB-B-017-2010











































中
国
移
动
高
精
度
时
间
同
步
1
5
8
8
v
2
时
间
接
口
规
范

C
h
i
n
a
M
o
b
i
l
e
S
p
e
c
i
f
i
c
a
t
i
o
n
o
f
1
5
8
8
v
2

T
i
m
e

I
n
t
e
r
f
a
c
e

f
o
r

P
r
e
c
i
s
i
o
n

T
i
m
e

S
y
n
c
h
r
o
n
i
z
a
t
i
o
n

版
本
号
：
1.
0.
0

2
0
1
1
-
4
-
8
发
布

2
0
1
1
-
4
-
8
实
施

中国移动通信集团公司

发布


QB-B-017-2010
目


录

前


言
.......................... .................................................. .................................................. ................ II
1
范围

.
.... .................................................. .................................................. ..................................
1

2
规范性引用文件

.
......................... .................................................. ...........................................
1

3
术语、定义和缩略语

.
....... .................................................. .................................................. ...
1

4
概述

.
.......... .................................................. .................................................. ............................
2

5
1588 v2
接口基本功能

.
............... .................................................. ..........................................
3

6
PTP
报文类型

.
..... .................................................. .................................................. ..................
4

7
PTP
时钟和协议模式

.
.................. .................................................. ...........................................
5

8
PTP
延时机制和时延补偿

.
.................................................. .................................................. ...
6

9
最佳主时钟算法

.
..... .................................................. .................................................. .............
6

10

编制历史
.
........................................... .................................................. .................................
7

附录
A
（不同时钟模式的说明

附录）
....... .................................................. ..............................
7

A.1
普通时钟
OC

.
...................... .................................................. .................................................
7

A.2
边界时钟
BC

.
.... .................................................. .................................................. .................
7

A.3
透传时钟
TC

.
...................... .................................................. .................................................
8

A.4

PTP
混合类型设备

.
.............................................. .................................................. .............
8

附录
B
（
BMC
算法状态机

附录）
............ .................................................. ...............................
8

附录
C
（
PTP
系统中的数据类型和在线格式

附录）
...................................... .......................
1
2
C.1
简单
PTP
数据类型（
PRIMITIVE DATA TYPE
）

................................ ...............................
1
2
C.2
派生数据类型（
DERIVED PTP DATA TYPE
）

................................................. ................
1
3
C.3
在线格式（
ON-THE-WIRE FORMATS
）

.
................................................. .............................
1
6
附录
D
（
PTP
报文格式

附录）
< br>............................................... ..................................................
1
7
D.1 PTP
报文头

.
....... .................................................. .................................................. ..............
1
7
D.2 PTP
消息体
< br>.
.......................................... .................................................. .............................
2
0
附录
E
（
PTP over IEEE802.3/ Ethernet
方式

附录）
................... ............................................
2
4
附录
F
（
PTP over UDP over IPv4
方式

附录）
....................... .................................................
2
4


I
QB-B-017-2010

前

言

本标准的目的
:
随着
TD- SCDMA
、
TD-LTE
系统高精度时间地面传送需求的出
现，
要 求网络设备和基站设备等提供各种类型的高精度时间同步接口。
此标准提
供了
1588 v2
高精度时间同步以太接口的技术要求。

本标准主要包括以下几方面内容：
通过
1588
v2
协议互通时的 基本功能要求、
PTP
报文协议封装格式等。
1588 v2
以太接口互通时 的性能要求和网管要求参见
《中国移动
TD
无线系统高精度时间同步总体技术要求》分 册。

本标准是中国移动高精度时间同步系列标准之一，
该系列标准的结构、
名称
或预计的名称如下：

序号

[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
标准编号

QB-B-015-2010
QB-B-016-2010
QB-B-017-2010
QB-B-018-2010
QB-B-019-2010
标准名称

中国移动
TD
无线系统高精度时间同步总体技术要求

中国移动高精度时间同步
1PPS
＋
TOD
时间接口规范

中国移动高精度时间同步
1588v2
时间接口规范

中国移动高精度时间同步设备技术规范

中国移动高精度时间同步设备测试规范


本标准的附录
A
为资料性附录，附录
B
、附录
C
、附录
D
、附录
E
和附录
F
为标准
性附录。

本标准由中移技﹝
2011
﹞
105
号印发。

本标准由中国移动通信集团公司技术部提出并归口。

本标准起草单位：中国移动通信 集团公司计划部、中国移动通信研究院、
中
国移动通信集团设计院有限公司。

本标准主要起草人：韩柳燕、李晗、徐荣、李允博、王晓东、杜雪涛、金水


II
QB-B-017-2010
1

范围

本规范规定了中国移动
TD
无线系统时间同步的
1588
v2协议互通的基本功能要求、
PTP
报文协议封装格式等，适用于提供
1588v2
时间接口的设备及网络，供中国移动内部和厂商
共同使用。

2

规范性引用文件

下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
凡是注日期的引用文件，
其
随后所有的修改单（不包括勘误的内容）
或修订版均不适用 于本标准，
然而，鼓励根据本标
准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注日期的引用文件，
其最新
版本适用于本标准。


序号

标准编号

标准名称

[1]
IEEE 1588-2008
网络测量和控制系统的精
密时钟同步协议

[2]
YD/T 1420-2005
基于
2048kbit/s
系列的数
字网抖动和漂移技术要求

[3]
G.8261

分组网络同步总体要求

3

术语、定义和缩略语

下列术语、定义和缩略语适用于本标准：


词语

解释

BC
Boundary Clock
BMC
Best Master Clock
E2E
end-to-end
GPS
Global Positioning System
IP
Internet Protocol
MAC
media access control
NTP
Network Time Protocol
P2P
peer-to-peer
PHY
physical layer
PPS
pulse per second
PTP
Precision Time Protocol
TC
Transparent Clock
TLV
type, length, value
UDP
User Datagram Protocol

发布单位

IEEE
中华人民共和国信息产
业部

ITU-T
边界时钟

最佳主时钟算法

端到端

全球定位系统

因特网协议

媒体存取控制

网络时间协议



对等



物理层


秒脉冲

精确时间协议

透明时钟

类型、长度、内容

用户数据报文协议


1
QB-B-017-2010
4

概述

IEEE 15 88v2
规定了业界主流的精确时间同步协议
(PTP)
。在
1588v2< br>时间同步路径中，
主时钟提供源时间，
供下一级从时钟同步。
从时钟则通过与主 时钟互通报文消息，
根据主时
钟提供的报文时间戳信息校正本地时间。

15 58
使用延时
-
请求测量机制达到主从时间同步，具体过程如图
4-1
所示。


图
4-1
延时
-
请求测量机制

主时钟在
t1
时刻发送
Sync
消息：如果为
1588 one- step
机制，则
Sync
消息包含有发
送时间；如果为
1588
two-step
机制，
Sync
消息仅发送
t1
的估计值 ，而在
Follow_Up
消息
中发送精确的发送时间值，即精确的
t1。

从时钟记下收到
Sync
消息的时间
t2
；然后在
t3
时刻发送
Delay_Req
消息。

主时钟记下收到
Delay_Req
消息的时间
t4
，然后发送
Delay_Res p
消息，携带
t4
时间
告知从时钟。

假设主从时钟之间的 链路延迟是对称的；
从时钟根据已知的
4
个时间值，
计算出与主时
钟 的时间偏差值和链路延迟。

假设从时钟超前主时钟的值为
Offset
，则有：

t2-t1-Offset=Delay
t4-(t3-Offset)=Delay
可计算出，从时钟与主时钟的时间偏差量为：

Offset=[(t2-t1)+(t3-t4)]/2
从时钟与主时钟之间的链路延迟为：

Delay=[(t2-t1)+(t4-t3)]/2
从时钟纠正本地时间，值为本地时间值减去计算出来的
Offset
值。


在
TD
无线系统高精度时间同步方案中，在不同类型或不同厂家设备之间可 能存在以下
5
种时间对接场景，如图
4-2

所示：

(1)

卫星定位系统接收机与时间同步设备之间；

(2)

时间同步设备与传输承载设备之间；

(3)

传输承载设备之间；

(4)

传输承载设备与基站设备之间；

(5)

卫星定位系统接收机与基站设备。


2
QB-B-017-2010
在以上
5
种应用场景中，
场景二时间 同步设备与传输承载设备之间、
场景三传输承载设
备之间和场景四传输承载设备与基站设备之间 等三种应用场景可能会涉及到
1588
v2
以太时
间接口的互通。

由于
1588v2
时间同步协议与传输承载技术无关，基于不同技术的各种设备均可具 备
1588v2
时间接口，因此，本规范统一规定了各种设备所要求具备的
1588v 2
接口功能。


北斗
/GPS
等
卫星定位系统< br>1
RNC
时间同
步设备
2
承载环
A
3
3
4
承载环
B
北斗
/GPS
等
卫星定位系统5
基站
4
BBU
基站
基站
RRU
级联

图
4-2 TD
无线系统高精度时间同步解决方案架构示意图

5

1588 v2
接口基本功能

1588v2
接口类型包括
FE
光口、
FE
电口、
GE
光口、
G E
电口、
10GE
光口等各种接口，时
间同步信息根据
PTP
协议通过这些接口进行传递。

PTP
报文封装应支持
PTP over IEEE Std 802.3/Ethernet
方式（如图
5-1
所示）
，可
选支持
PTP over UDP over IPv4
方式（如图
5-2
所示）
。对于
VLAN
功能 ，时间同步设备
和承载设备可配，基站设备可选。

主时钟
从时钟
P TP
MAC
PHY
PTP
MAC
PHY

图
5-1 PTP over IEEE802.3/ Ethernet


3
QB-B-017-2010
主时钟
从时钟
PTP
UDP
IPv4
MAC
PHY
PTP
UDP
IPv 4
MAC
PHY

图
5-2 PTP over UDP over IPv4
不带
VLAN
和具有
VLAN
的
PT P
以太网封装格式分别如图
5-3
和图
5-4
所示。
PTP
消
息的第一个字节从用户数据字段的开始。应在
PTP
报文打时间戳 之后再进行
CRC
校验。

PTP
over
UDP
over
IPv4
封装方式如图
5-5
所示。在使用
UDP
对
PTP
报文进行封装时，
PTP
报文的第一个字节应该紧跟 在
UDP
报文头最后一个字节之后，
发送或中间结点可设置
UDP
的 校验和为
0
。


以太网帧
DA

图
5-3
不带
VLAN
的
PTP
以太网封装方式

以太网帧
DA
SA
8100
VLAN
id
88F7
PTP< br>报文
CRC
SA
Ethertype
PTP报文
CRC

图
5-4
带
VLAN
的
PTP
以太网封装方式

IP数据报
UDP数据报
IPv4头
UDP源端口号
UDP目的端口号
UDP长 度
UDP校验和
PTP报文

图
5-5 PTP over UDP over IPv4
的
PTP
封装方式

6

PTP
报文类型

设备应支持事件报文和通用报文等两类
PTP
协议报文。

表
6-1 PTP
报文类型

报文种类

事件报文

报文类型

a) Sync
b) Delay_Req
c) Pdelay_Req
d) Pdelay_Resp
备注

在报文收发的时刻，需要
打时间戳


4
QB-B-017-2010
普通报文

a) Announce
b) Follow_Up
c) Delay_Resp
d) Pdelay_Resp_Follow_Up
e) Management
f
）
Signaling

以上所有的报文都可以通过类型、长度、值（
TLV
）进行扩展。


PTP
报文发包频率可配，发包频率配置范围和默认发包频率如下表所示：

表
6-2 PTP
报文发包频率配置范围和默认发包频率

序号

1
2
3
4
7

PTP
时钟和协议模式

报文名称

Sync
Delay_Req
Pdelay_Req
Announce
可配发包频率
(Hz)
1/2
～
256
1/16
～
16
1/16
～
16
1/16
～
16
默认发包频率
(Hz)
16
1
1
8
在报文收发的时刻，无需
打时间戳

1.

时间同步设备：应支持
OC
（普通时钟）模式和
B C
（边界时钟）模式。

传输承载设备：应支持
BC
、
TC
（透明时钟）
、
OC
、
TC +OC
模式。
基站：应支持
OC
，可选支持
BC
（可能应用于
Hub
基站）
。


2.

时间同步设备：应支持组播和单播；

传输承载设备：组播必选，单播可选。

基站：组播必选，单播可选。


对于
PTP over IEEE Std 802.3/Ethernet
封装方式，使用表
7-1
中的组播
M AC
地址。

表
7-1
组播
MAC
地址

报文类型

除
Pdelay
机制以外的所有报文类型

Pdelay
机制的报文类型

地址（
16
进制）

01-1B-19-00-00-00
01-80-C2-00-00-0E
00-1B-19
表示
IEEE/R AC
分配给
PTP
的
OUI
值。
01-1B-19-00- 00-00
的
MAC
地址表示来
自从
01-1B-19
开始 的地址空间的多播地址；
01-80-C2-00-00-0E
的
MAC
地址 表示来自
IEEE802.1
管理的多播地址。

对于由生成树协议阻塞的端 口，
为了保证
Pdelay
机制的正常运行，
01-80-C2-00-00 -0E
应该作为
PTP Pdelay
机制报文的目的
MAC
地址（
DA
）
。

对于执行
Pdelay
机制的每个端口，
PTP
Pdelay机制报文的源
MAC
地址应该使用出端口
的
MAC
地址。


5
QB-B-017-2010
对于
PTP over UDP over IPV4
封装方式，使用表
7-2
中的组播
IPv4
地址。

表
7-2
组播
IPv4
地址

名称

PTP-primary
PTP-pdelay
报文类型

除
Pdelay
机制以外的所有报文类型

Pdelay
机制的报文类型

地址

224.0.1.129
224.0.0.107
对于发送到
PTP- pdelay
地址的报文，位于
IP
数据包头部的
Time to Live
（
TTL
）域值
应该设置为
1
。


3.

设备应支持
one- step
模式，
two-step
模式可选。

8

PTP
延时机制和时延补偿

时间同步设备和传输承载设备应支持
P 2P
和
E2E
两种延时机制：

(1)

E2E< br>延时机制使用
Sync
、
Delay_Req
、
Delay_ Resp
、
Follow_Up
（
two_step
模式下）
报文完成路径延时的测量。
E2E
延时测量机制的方向和
Sync
报文的方 向相同；下
游设备处理
t1
、
t2
、
t3
、
t4
时间戳，计算路径延时。

(2)

P2P
延时机制 使用
Pdelay_Req
、
Pdelay_Resp
、
Pdel ay_Resp_Follow_Up
（
two_step
模式下）完成路径延时测量 。
P2P
延时机制独立于
Sync
报文，任何设备的任何端
口都可以 执行延时测量。

基站设备应支持
E2E
延时机制，
P2P
延时机制可选。


每个
PTP
端口应支持时延不对称补偿设置功能，补偿范围
+/- 100us
，补偿步长不大于
10ns
。

9

最佳主时钟算法

传输承载设备：应支持完整的
BMC
时间选源算法。

时间同步设备：应支持完整的
BMC
时间选源算法。


基 站设备：支持
BMC
状态信息提取，但不强制要求支持状态决策算法和选源算法。


传输承载设备应支持
PTP
端口参数配置：

(1)

PTP
端口除通过
BMC
算法自动决策端口状态外 ，应支持人工强制配置端口状态为
master
、
slave
或
pa ssive
。

(2)

PTP
端口可设置为
En able
和
Disable
；
对于
OC
设备，
应可 配置
Slave_Only
功能使
能和不使能。

时间同步设备应支 持
PTP
端口参数配置，
PTP
端口可设置为
Enable
和
Disable
。

基站设备应支持
PTP
端口应可设置 为
Enable
和
Disable
，
并应可配置
Slave _Only
功能
使能和不使能。


6
QB-B-017-2010
10

编制历史

版本号

1.0.0

更新时间

2009-12-23
主要内容或重大修改

本规范规定了通过
1588 v2
协议互通时的基本功能要
求、
PTP
报文协议封装格式等内容。

V1.0.0
版本；编号：
QB-B-017-2010
附录
A

（不同时钟模式的说明

附录）

A.1
普通时钟
OC

OC
（
Ordinary Clock
）是网络始端或终端设备，该设备只有一个
1588
端口，该端口只
能作为
SLAVE
或
MASTER
。
OC
时钟维护两种类 型的数据集合：
时钟数据集合和端口数据集合。

时钟数据集合包括：

(1)

deafultDS
：
保存外接时钟源得特性数据，
一般是本地晶振的特性，
如果引进了
GPS
，
那其中放的是
GPS
时钟的特性，一般都是人为配置；

(2)

currentDS< br>：
选源完成后，
根据
Sync
，
Delay_Req
和
Delay_Resp
报文计算出来的本
地时间特性；

(3)

parentDS
：描述
OC
跟踪源和
g randmaster
时钟的属性；

(4)

timePropertiesDS
：存放当前时钟总的特性。

端口数据集 合描述端口信息的属性，其中包括端口的
PTP
状态。
OC
的协议状态机主要
完成：

(1)

发送和接收
PTP
消息；

(2)

维持数据集合；

(3)

执行端口状态机；

(4)

如果端口处于
slave
状态（同步到
maste r
），它根据接收到的
PTP
时间消息和时
戳来计算主时钟的时间。

A.2
边界时钟
BC

BC
（
Boundary Clock
）是网络中间节点时钟设备，该设备有 多个
1588
端口。其中一个
端口可作为
SLAVE
，设备系统时钟 的频率和时间同步于上一级设备，其他端口作为
MASTER
，
可以实现逐级的时间传 递。除以下几点不同外，
BC
与
OC
其他方面是相同的：

(1)

BC
的所有端口的时钟数据集合是相同的；

(2)

BC
的所有端口的本地时钟是相同的；

(3)

每个端口的协议状态机都有一个辅助功能：
分析每个端口状态，根据所有端口的状
态决定来自那个端口的时间信号用来同步本地时钟。

用来同步 和建立主从关系的
Announce
报文以及
Signaling
报文中止于
BC
节点，
不会往
下透传。
管理报文可以通过
BC
的其他端口继续向前传。


7
QB-B-017-2010
A.3
透传时钟
TC

网络中间透传时钟设备为
TC
（
Transparent
Clock
）设备，其可分为
E2ETC
（
END
TO
END
TC
）和
P2PTC
（
PEER TO PEER TC
）两种：

(1)

E2ETC
：该设备实现
1588
报文透传。对于
Event
报文，计算报文设备内驻留时间，
修正时 间戳信息。对于
General
报文，直接透传。

(2)

P2PTC
：该设备实现
1588
报文透传。对于
Event
报文 ，通过
Pdelay
协议计算路径
延时，
同时计算报文在设备内驻留时间，< br>修正时间戳信息。对于
General
报文，直
接透传。

A.4

PTP
混合类型设备

PTP
混合类型 设备又分为
OC+E2ETC
和
OC+P2PTC
两种：

(1)

OC+E2ETC
：具备多个
PTP
端口的设备， 其中一个端口配置为
OC
，用来恢复频率，
同时其
PTP
报文还能透 传。
此外的其他所有
PTP
端口都配置为纯
E2ETC
模式，
只透
传报文。
OC
模式下的参考源可从多个端口中选择。

(2)

OC+P2PTC
：具备多个
PTP
端口的设备， 其中一个端口配置为
OC
，用来恢复频率，
同时其
PTP
报文还能透 传。
此外的其他所有
PTP
端口都配置为纯
P2PTC
模式，
只透
传报文。
OC
模式下的参考源可从多个端口中选择。



附录
B

（
BMC
算法状态机

附录）

本地时钟通过
BMC
算法来决策哪个时钟是最好的，并据此 来决定端口的下一个状态值。
在
PTP
子域中每个时钟独立运行
BMC
算法。
BMC
算法应包含两部分算法构成，即数据集比较
算法和端口状态决策算法。

(1)

数据集比较算法：用于决策两个时钟端口中哪一个较好，其状态机如下：


8
QB-B-017-2010
图
B-1
数据集比较算法状态机
-part1
9


QB-B-017-2010

图
B-2
数据集比较算法状态机
-part2
(2)

端口状态决策算法：用于决策每个端口的推荐状态。


10
QB-B-017-2010

图
B-3
端口状态决策算法状态机


数据集比较算法中参数意义如下：

Priority 1
：
绝对优先级；
BMC
可以根据该字段判断
GM
选取顺序；该字段为可配置 。

取值范围
0~255
；值越小，优先级越高。

Prioirty
2
：

用于微调的时钟优先级；在不同钟情况下 的数据集比较中为倒数第二项；
该字段也为可配置，取值范围
0~255
；值越小，优 先级越高。

GM
时钟等级
clockclas
：
取值范围
0~255
；值越小，
等级越高。
clockclass
取值定义如
表
B-1
所示。

表
B-1 clockclass
取值定义

clockClass
值

0
1-5

定义

保留
,
与未来版本兼容

保留

11