电子产品世界

*时钟的分级（clock_stratum）

时钟的级数代表时钟的质量，这个分级是有定义的，每个时钟都应标上它的级别，在最佳主时钟算法中它作为时钟质量的标志进行计算。时钟分级的定义如表1所示：

*时钟标识符（Clock identifier）

时钟标识符指示时钟内在的和可期待的绝对精度及起始时间，时钟标识符值也是表示时钟性能的参数，也是在最佳主时钟算法中要参与运算的参数。时钟标识符的定义如下表所示：(表2见书)

*时钟变量（clock_variance）

在1588协议中时钟变量是不断实时测量和计算的值，用于表征时钟当时的品质。这个值是通过Allan均方差公式得到，Allan方差式原用于振荡器频率的统计误差计算，这里用于表示时间的统计误差。（公式见书）

s2PTP是多次测量的均方差值，这里xk，xk＋1，xk＋2是在时间tk，tk＋ t，tk＋2 t 时刻所作的时间残差测量，t是测量的间隔时间，N是测量的次数。从公式可看出这是统计方差式，公式已排除任何稳定的对称的误差,时钟的漂移并不会影响 方差s2PTP，时钟的不规则跳动直接影响s2PTP值。

s2PTP值再经过取对数，乘以常数和滞环处理才成为运算中使用的时钟变量clock_variance。

*最佳主时钟算法概要

最佳时钟算法（Best Master Clock Algorithm－简称BMC算法）由两部分组成：一是数据组比较算法，比较两组数据的优劣，可能一组是代表本地时钟的缺省特性的数据，一组代表从某端口接收的同步报文所包含的信息。这个比较算法一是要对各种数据组进行比较。二是根据数据组比较结果计算每个端口的推荐状态（主站、从站、待机、未校正、只听、禁止、初始化、故障状态）。

BMC算法是在每个时钟的每个端口本地运行的，它规定数据比较的顺序和判据，所使用的数据除上面提到的时钟级，时钟标识符，时钟变量外还有路径长度、是不是边界时钟等条件。通过比较可得到每个时钟的每个端口当时应取的状态。

如对一个典型的具有N个端口的时钟C0的BMC算法：

－对每一个端口r，比较从连接到这个端口通信路径上的其它时钟的端口接收的合格的Sync报文的数据组，通过数据组比较算法决定这个端口的最佳报文Erbest。

－对C0的N个端口比较各端口的Erbest，决定时钟C0的最佳报文Ebest。

－对C0的N个端口的每一个，根据Ebest，Erbest和缺省数据组D0，用BMC状态决定算法和应用端口的状态机决定端口的状态。

对于PTP子域中每个时钟，每一个端口都运行BMC算法，这个运算是连续不断的，因此能适应时钟和端口的变化。并且1588的BMC算法是分散在每个时钟，每个端口，是独立运行的，因此更容易实现。

7 结束语

在当今经济技术高度发展，系统规模空前巨大，分散控制和网络化的时代，分散时钟的同步越加重要，自2002年1588协议出现后，特别是它可能达到的高精度和较低的开销为人们实现这个要求提供了现实可行的途径。1588协议是建立在网络基础上的，但它并不需要为时钟传递建立特别的网络，实现1588协议只需在原有网络上添加时间同步报文，这些报文只占用少量网络资源，它们只是和控制数据包或其他信息包共享网络。由于以上原因高精度时间同步已成为当前工业控制领域的热点，相信国内业界也会给予足够重视。

参考文献

1，The Application of IEEE 1588 to a Distributed Motion Control System

Kendal R.Harris, Sivaram Balasubramanian, Anatily Moldovansky

Rockwell Automation

2, Time Synchronization for Ethernet

Raif Messerschmidt

3, CIP Sync, Time Synchronisation for CIP Network.Ken Harris,Steve Zuponicic.Rockwell Automation

4, Recent Advances in IEEE 1588 Technology and its Application.John C. Eidson.Agilent Technology

5，IEC61588 Standard- 2004. Precision clock synchronization protocol for networked measurement and control system

关键词： IEEE1588 时间同步 时间标记