1588v2学习笔记
时间同步和频率同步
下图给出了时间同步与频率同步的区别。如果两个表（Watch A与Watch B）每时每刻的时间都保持一致，这个状态叫时间同步；如果两个表的时间不一样，但是保持一个恒定的差，比如6小时，那么这个状态称为频率同步。
1588v2是如何实现同步的？
时间同步网络中的每个节点，都被称为Clock。1588v2协议定义了三种基本的时钟节点类型：
OC（Ordinary Clock，普通时钟）
节点仅有一个物理端口同网络通信，既可作为首节点（Grandmaster Clock，最高级时钟）向下游节点发布时间，也可作为末节点（Slave Clock，从时钟）从上游节点同步时间。如1588服务器一般配置为OC模式，作为整个网络的Grandmaster Clock；而用户终端（如：无线基站）作为最末端的Slave Clock设备，也配置为OC模式。
BC（Boundary Clock，边界时钟）
节点有多个物理端口与网络通信，其中一个端口从上游设备同步时间，其余多个端口向下游设备发布时间。
TC（Transparent Clock，透明时钟）
节点有多个物理端口与网络通信，只在端口之间处理和转发1588v2协议报文，并不从任何一个端口同步时间。TC节点分成两种类型：E2E TC（End-to-End Transparent Clock）、P2P TC（Peer-to-Peer Transparent Clock）。
E2E TC转发1588v2报文时，可测量报文经过该节点的转发时延，并且修正到1588v2报文中，在两端的OC或者BC节点计算链路时延和时间偏差进行同步。与E2E TC相比，P2P TC不仅修正转发时延，还测量并修正该节点每个端口相连链路的链路时延，在两端的OC或者BC节点计算时间偏差进行同步。
三种基本时钟节点的分层拓扑示例，如下图所示。
同步机制
1588v2协议定义了两种具体的时间同步机制：E2E（End-to-End，端到端）机制和P2P（Peer-to-Peer，点到点）机制。在支持1588v2的网络中，主时钟节点可以与从时钟节点直接相连，或者隔几个中间节点相连。对于主时钟节点到从时钟节点之间的总链路延迟，E2E和P2P的测量机制不同：
- E2E实际上是直接测量两个OC或者BC之间的总链路延迟，包括其间的所有中间TC节点。
- P2P仅限于测量两个直连相连的OC，BC或者TC节点之间的逐点链路延迟
E2E机制
E2E机制主从节点之间通过Sync，Delay_Req和Delay_Resp报文交互，使从节点计算出自身与主节点之间的时间偏差，并调整自身的时间以达到和主节点时间同步。主节点发送Sync报文有one-step和two-step模式，对于one-step方式，Sync报文带有本报文发送时刻的时间戳；对于two-step方式，Sync报文并不带有本报文发送时刻的时间戳，而只是记录本报文发送时的时间，由后续报文Follow_Up带上该Sync报文发送时刻的时间戳。
E2E机制实现时间同步过程如下图所示。
E2E机制实现时间同步
- Master在t1时刻发送Sync报文（如果配置为two-step方式，还会发送Follow_Up报文），并将t1时间戳携带在Sync报文（或Follow_Up报文）中；
- Slave在t2时刻接收到Sync报文，在本地产生t2时间戳，并从报文中提取t1时间戳；
- Slave在t3时刻发送Delay_Req报文，并在本地产生t3时间戳；
- Master在t4时刻接收到Delay_Req报文，并在本地产生t4时间戳，然后将t4时间戳携带在Delay_Resp报文中，回传给Slave；
- Slave接收到Delay_Resp报文，从报文中提取t4时间戳。最后Slave节点得到了一组时间戳（t1，t2，t3，t4）。
假设Master到Slave的发送链路延迟是t-ms，Slave到Master的发送链路延迟是t-sm，Slave和Master之间的时间偏差为Offset，则：
t2 - t1 = t-ms + Offset
t4 - t3 = t-sm - Offset
(t2 - t1) - (t4 - t3) = (t-ms + Offset) - (t-sm - Offset)
因此，Offset = [(t2 - t1) - (t4 - t3) - (t-ms - t-sm)] / 2
如果 t-ms ＝ t-sm，即Master和Slave之间的收发链路延迟对称，那么：
Offset = [(t2 - t1) - (t4 - t3)] / 2
这样Slave就可以根据t1，t2，t3，t4 四个时间戳计算出自己和Master之间的时间偏差Offset，再对本地时间进行偏差调整，就实现了Slave与Master的时间同步。
从上述原理可以看出，1588v2时间同步是建立在Master和Slave之间的收发链路延迟对称的基础上的。如果Master和Slave之间的收发链路延迟存在不对称，将引入同步误差，误差的大小为两个方向链路延迟差值的二分之一。因此，对于一些高精度同步场景，需要对Master和Slave之间的收发链路延迟不对称进行补偿。
P2P机制
P2P机制不区分Master/Slave，所有节点都和相邻节点交互P2P报文，从而每个节点都可以计算得到和相邻节点之间的链路延迟。每个节点发送报文也有one-step和two-step模式，对于one-step方式，Pdelay_Resp报文带有本报文发送时刻的时间戳；对于two-step方式，Pdelay_Resp报文并不带有本报文发送时刻的时间戳，只是记录本报文发送时的时间，本报文发送时刻的时间戳由后续报文Pdelay_Resp_Follow_Up携带。
P2P机制计算相连链路延迟如下图所示。
P2P机制计算相连链路延迟
- 节点2在t1时刻发送Pdelay_Req报文；
- 节点1在t2时刻接收到Pdelay_Req报文，生成该报文的接收时间戳t2；
- 节点1在t3时刻发送Pdelay_Resp报文，生成该报文的发送时间戳t3：
- 对于one-step方式，把t3 – t2携带在Pdelay_Resp报文中；
- 对于two-step方式，把t3 – t2携带在Pdelay_Resp_Follow_Up报文中，或者Pdelay_Resp报文携带t2，Pdelay_Resp_Follow_Up报文携带t3；
- 节点2在t4时刻接收到Pdelay_Resp报文，在本地产生t4时间戳；最后节点2得到了一组时间戳（t1，t2，t3，t4）。
假设节点2到节点1的发送链路延迟是t-reqresp，节点1到节点2的发送链路延迟是t-respreq，可以得到节点2到节点1的总链路往返延迟为：
（t-reqresp + t-respreq）= (t4 - t1) - (t3 - t2)
如果t-reqresp = t-respreq，即节点2到节点1之间的收发链路延迟对称，那么节点2和节点1之间的链路平均延迟为：
MeanPathDelay = [(t4 - t1) - (t3 - t2)] / 2
上述过程只是不断地实时计算和更新相连链路延迟，并不进行时间同步。时间同步，还需要有Master到Slave的Sync报文（如下图所示），Master节点向Slave节点周期发送Sync报文（Slave节点得到t5/t6两个时间戳）。最终，Slave相对于Master的时间偏差：
Offset ＝ t6 - t5 - MeanPathDelay
这样Slave就可以根据时间偏差Offset，对本地时间进行偏差调整，就实现与Master的时间同步。
P2P机制实现时间同步
1588v2是如何进行频率同步的？
1588v2可以通过在Master和Slave之间交换Sync报文来实现频率同步。Master周期性地给Slave发送Sync报文，不考虑路径延时的变化，如果Slave的频率和Master是同步的，那么在相同的时间间隔内，Master和Slave累计的时间偏差是相同的，即：
t2(1) - t2(0) = t1(1) - t1(0)，
t2(2) - t2(1) = t1(2) - t1(1)，
t2(3) - t2(2) = t1(3) - t1(2)
…………
t2(n) - t2(n-1) = t1(n) - t1(n-1)
如果t2(n) - t2(n-1)大于t1(n) - t1(n-1)，说明Slave的频率比Master快，则需要调慢Slave的频率；反之则需要调快Slave的频率，调整的偏差为：
Foffset = [t1(n) - t1(n-1)] / [t2(n) - t2(n-1)] - 1
1588v2频率同步过程如下图所示。
原文参考：https://info.support.huawei.com/info-finder/encyclopedia/zh/1588v2.html
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