专注时间同步 专注时间同步装置 主营时间同步服务器设备

1. 什么是PTP？

PTP（精确时间协议，Precision Time Protocol）通常指的是 IEEE 1588-2008 版本，是该协议的第二个发布版本，且与2002年的版本不兼容。PTP 描述了一种在基于数据包的网络（例如以太网）上分发时间信息的机制，包括相位、频率和绝对时间的同步。该机制允许数据的传输与时间的同步在同一网络中进行，能够实现亚微秒级的时间同步精度，并通过最佳主时钟算法（BMCA）确定主时钟的优先级。

2. 为什么选择PTP协议而非其他协议？

① 相较于PPS（每秒脉冲）：

PPS需要专用的同步网络，且路径延迟需手动配置，无法提供绝对时间。它以每秒输出一次高电平信号的形式存在，不包含具体的日期和时间信息，脉冲宽度通常为100毫秒。通常，GPS模块可输出PPS信号，这种信号与通过晶振（OCXO）或铷钟获得的稳定频率一起，构成整个系统的主时钟。在自动驾驶场景中，当车辆进入隧道失去GPS信号时，可以依靠锁相钟维持频率，并在GPS信号恢复后进行校准，PPS和PTP常常结合使用。

② 相较于IRIG-B（相对范围仪器组时间码）：

IRIG-B信号以编码的TTL形式携带绝对时间。与每秒脉冲信号相似，IRIG-B并非每秒输出单个均匀脉冲，而是以构成一秒长的数据帧的编码位进行发送，每秒传输100位时间帧，每个帧位代表一个10毫秒的时间周期。IRIG-B同样需要专用同步网络，路径延迟也必须手动调节。

③ 相较于NTP（网络时间协议）：

在NTP中，客户端向NTP服务器发起时间请求，并计算链路延迟和本地时钟偏移，从而调整本地时钟以与服务器同步。与PTP相比，NTP的精度较差，通常能达到5毫秒以内的精度，对于一般应用场景已足够，但对于自动驾驶传感器的融合以及电力和电信行业的应用来说，仍显不足。

3. PTP的局限性

PTP需要硬件支持，工程中所有设备必须支持PTP协议。由于需要精确计算时间延迟，这通常在MAC层或PHY层进行处理。因此，要实现高精度，网卡必须具备支持PTP的硬件。

例如，TI的DP83630和常见的DP83640芯片支持1588 V2标准。这些PHY芯片的速率一般在100MHz甚至更高，如Nvidia的Xavier NX使用的Marvell 88E1512P或Realtek RTL8211，支持千兆速率。要用到PTP协议，需要适当的硬件支持。

4. PTP的应用场景

① 自动化与控制：

用于多轴驱动系统的同步或周期性操作子系统的协同工作。

② 分布式数据采集：

在基于网络的分布式系统中进行时间相关性分析并记录时间戳（例如自动驾驶）。

③ 电力系统：

在发电、输电和配电过程中，用于控制开关操作和重组网络活动及事件；此外，在电信网络中，例如在手机与不同基站切换时的同步。