IEEE 802.1AS-2011：精确时间同步协议标准

精确时间同步

802.1AS

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"802.1AS-2011" 802.1AS，全称为“IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks — Timing and Synchronization for Time-Sensitive Applications in Bridged Local Area Networks”，是由IEEE LAN/MAN Standards Committee制定的一项标准，主要关注于在局域网和城域网中时间敏感应用的定时和同步。该标准是基于以太网链路层的IEEE 1588（精确时间协议，Precision Time Protocol, PTP）的一个简化版本，目的是为网络设备提供高精度的时间同步。 PTP的主要目标是确保网络中的所有设备能够共享一个共同的时间参考，这对于许多关键应用至关重要，例如电信、电力系统自动化、金融交易、多媒体流传输以及工业自动化等领域。802.1AS协议通过在网络中定义时钟层次结构，使得主时钟可以将精确时间信息传播到所有从时钟，从而实现整个网络的同步。该协议的工作原理包括以下几个关键组件和概念： 1. 主时钟（Grandmaster）：网络中时间精度最高的设备，负责提供参考时间。 2. 从时钟（Slave Clocks）：接收并校准自身时间的设备，它们依赖于主时钟来保持同步。 3. 事件消息（Event Messages）：如同步消息、跟随-up消息和延迟请求消息，用于传递时间戳和计算时钟偏移。 4. 透明时钟（Transparent Clocks）：在网络中传输这些事件消息的设备，它们在转发消息时不引入显著的时延。 5. 端口角色（Port Roles）：每个网络端口可以有不同角色，如边界时钟（Border Clock）、普通时钟（ Ordinary Clock）等，根据其在网络中的功能来确定其时间同步行为。 802.1AS协议提供了以下优势： - 高精度：能够达到微秒甚至纳秒级别的同步精度。 - 灵活性：适应不同的网络架构和设备类型。 - 扩展性：支持大规模网络中的数千个设备同步。 - 可靠性：通过备份主时钟和冗余路径，提高了系统的容错能力。 802.1AS标准的实施对于构建高效、可靠且时间敏感的网络至关重要。随着物联网（IoT）和5G等技术的发展，对实时通信和高精度时间同步的需求越来越大，802.1AS将继续扮演着不可或缺的角色。

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Figure E.4—Propagation delay and residence time over a CSN Backbone................................................ 262

Figure E.5—CSN node-to-node path delay measurement........................................................................... 263

Figure E.6—IEEE 802.1AS Sync Message Propagation over the CSN backbone ..................................... 265

List of tables

Table 6-1—Primitive data types .................................................................................................................... 15

Table 8-1—Illustration of formation of clockIdentity from EUI-48 ............................................................. 31

Table 8-2—Default values for priority1, for the respective media................................................................33

Table 8-3—timeSource enumeration............................................................................................................. 36

Table 10-1—Port role definitions .................................................................................................................. 68

Table 10-2—Destination address for Announce and Signaling messages .................................................... 86

Table 10-3—Ethertype for Announce and Signaling messages .................................................................... 86

Table 10-4—PTP message header................................................................................................................. 88

Table 10-5—Values for messageType field .................................................................................................. 88

Table 10-6—Values of flag bits..................................................................................................................... 89

Table 10-7—Announce message fields ......................................................................................................... 90

Table 10-8—Path trace TLV ......................................................................................................................... 91

Table 10-9—Signaling message fields .......................................................................................................... 92

Table 10-10—Message interval request TLV ............................................................................................... 93

Table 10-11—Interpretation of special values of linkDelayInterval ............................................................. 94

Table 10-12—Interpretation of special values of timeSyncInterval.............................................................. 94

Table 10-14—Definitions of bits of flags field of message interval request TLV ........................................ 95

Table 10-13—Interpretation of special values of announceInterval.............................................................. 95

Table 11-1—Destination address for Sync, Follow_Up, Pdelay_Req, Pdelay_Resp,

and Pdelay_Resp_Follow_Up messages ..............................................................................................123

Table 11-2—Ethertype for Sync, Follow_Up, Pdelay_Req, Pdelay_Resp, and

Pdelay_Resp_Follow_Up messages ..................................................................................................... 123

Table 11-4—Values of flag bits................................................................................................................... 125

Table 11-3—Values for messageType field ................................................................................................ 125

Table 11-6—References for sequenceId value exceptions.......................................................................... 126

Table 11-7—Value of control field ............................................................................................................. 126

Table 11-5—Value of correction field......................................................................................................... 126

Table 11-8—Sync message fields................................................................................................................ 127

Table 11-9—Follow_Up message fields ..................................................................................................... 127

Table 11-10—Follow_Up information TLV ............................................................................................... 128

Table 11-11—Pdelay_Req message fields .................................................................................................. 129

Table 11-12—Pdelay_Resp message fields................................................................................................. 130

Table 11-13—Pdelay_Resp_Follow_Up message fields ............................................................................ 130

Table 12-1—Parameters of MLME-TIMINGMSMT.request..................................................................... 139

Table 12-2—Parameters of MLME-TIMINGMSMST.confirm ................................................................ 140

Table 12-3—Parameters of MLME-TIMINGMSMT.indication ................................................................ 143

Table 12-4—Values of the Type field in the VendorSpecific information element.................................... 144

Table 13-1—TIMESYNC message fields ................................................................................................... 150

Table 14-1—Default Parameter Data Set Table .......................................................................................... 162

Table 14-2—Current Parameter Data Set Table.......................................................................................... 163

Table 14-3—Parent Parameter Data Set Table............................................................................................ 165

Table 14-4—Time Properties Parameter Data Set Table ............................................................................ 166

Table 14-5—portRole enumeration ............................................................................................................. 167

Table 14-6—Port Parameter Data Set Table ............................................................................................... 170

Table 14-7—Port Parameter Statistics Table.....................................................................................

.......... 173

Table 14-8—Acceptable Mas

er Table Parameter Data Set Table.............................................................. 174

Table 15-1—IEEE8021-AS MIB structure and object cross reference....................................................... 177

Table B.1—Wander generation TDEV requirement for LocalClock entity................................................ 246

Table B.2—ADEV limit corresponding to wander generation requirement of Table B.1.......................... 247

Table B.3—PTPDEV limit corresponding to wander generation requirement of Table B.1 ...................... 248

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