GB/T 25931-2010 网络测量和控制系统的精确时钟同步协议

ICS25．040

N10

囝酋

中华人民共和国国家标准

61588：2009

GB／T25931—2010／IEC

网络测量和控制系统的精确

时钟同步协议

Precisionclockfornetworked

synchronizationprotocol

measurementandcontrol

systems

(IEC61588：2009，IDT)

201201

1-0卜14发布

宰瞀粥紫黼訾糍瞥星发布中国国家标准化管理委员会仪1”

61588：2009

GB／T25931—2010／IEC

目次

前言·……-………一

引言…………一…·…………--…一·

J菹厨……………

2规范性引用文件………………

3术语和定义、缩略语…………··………………·

3．1术语和定义…………………

3．2缩略语……-’‘

4约定……………

4．1描述性词汇形式的语法…--·

4．2词用法……“

4．3行为规范表示法……………ⅡⅢ●，●●0，，，0

5PTP系统的数据类型和传输格式……………0

5．1概述…………………’……‘’0

5．2基本数据类型规范…’’……‘

5．3派生数据类型规范…………。

5．4传输格式……‘

6时钟同步模型…………………‘

6．1概述…………。

6．2关于网络的基本假设和实现推荐…………

6．3PTP系统…………………‘0加坨坞坞坞M

6．4PTP报文类………………

6．5PTP设备类型……………·

6．6同步综述……’

6．7PTP通信综述……………·

7PTP实体的特性……………一

7．1域………………-·…………-

7．2PTP时标…………………·

7．3PTP通信…………………·

7．4PTP通信媒体……………一

7．5PTP端口…………………

7．6PTP发务特性………………·……··……

7．7PTP时间特性……………

8PTP数据集……………‘…一

8．1数据集成员通用规范………

8．2普通时钟和边界时钟的数据集…·……-…

8．3透明时钟的数据集…………

9PTP普通时钟和边界时钟……………-…

9．1PTP普通时钟和边界时钟的通用协议要求

M¨驰趴舛弘弘踮勰∞“∞钉n娼∞盯吼●

61588：2009

GB／T25931_一2010／IEC

9．2状态协议……………

9．3最佳主时钟算法……

9．4最高级时钟…………

9．5报文处理语义………

9．6本地时钟的改变……

10透明时钟的PTP……

10．1端到端和点到点透明时钟的通用要求…………

10．2端到端透明时钟要求………·…··

10．3点到点透明时钟要求…………··

11时钟偏移，路径延时，驻留时间和不对称校正……

11．1通用规范…·……·-

11．2普通时钟和边界时钟的时钟偏移的计算………

11．3延时请求一响应机制………………-……-………·

11．4对等延时机制……

11．5对于PTP版本2事件的透明时钟驻留时间校正

11．6对于PTP版本2事件报文的不对称校正………

12时钟的同步与谐振…·……………·

12．1谐振………………

12．2同步………………·……………·一

13PTP报文格式………

13．1概述……………--·………………

13．2通用报文格式要求………………

13．3报文头……………

13．4报文尾……………t

13．5Announce报文…………………·

13．6Sync和Delay—Req报文……·…

13．7Follow_Up报文…………··…·

13．8Delay—Resp报文………………·

13．9Pdelay_Req报文………………·

13．10

Pdelay_Resp报文……………·

13．11Pdelay—Resp—Follow—Up报文………………·

13．12信号报文………·

13．13管理报文………·

14TI。V实体规范…………·····…·………·…………

14．1通用要求…………·

14．2实验性TI，V……·…………·-…·

14．3制造商和标准组织扩展TLV…·

15管理…………………-

15．1概述………………

15．2PTP管理机制…………………·

15．3管理报文的处理…………………·

15．4管理报文格式……-

15．5管理TI．V……………·：………·阻盯M％跗辨姐踮幽踮踮踮％盯毗吣％％％％％％％∞∞叮叮叮叽∞∞∞∞∞∞蚪％％∞∞嘶∞够

Ⅱ

61588：2009

GB／T25931—2010／iEc

16通用可选特征……………………·

16．1单播报文协商(可选)…………·

16．2路径追踪(可选)………………-

16．3备选时标(可选)……-……-…··

17状态配置选项…………···……

l7．1概述……………·

17．2选项的数据类型…·……………

17．3最高级时钟簇(可选)……………··…………··

17．4备选主时钟(可选)……………·

17．5单播发现(可选)………………·

17．6可接受主时钟表(可选)……………·…………

18兼容性要求………··…………····t

18．1版本2与未来版本的兼容性…………………·

18．2版本1与版本2之间的兼容性………………·

18．3报文格式和数据类型…………·

18．4命名变化……………………·…

18．5对混合版本l和版本2系统的限制…………·

19一致性……………

19．1一致性目标…………………·

19．2PTP一致性要求…………·

19．3PTP行规…………·………-………………··

附录A(资料性附录)使用PTP…………………Ⅲ至墨啪Ⅲ星j星；m蟒Ⅲ瑚㈣ⅢⅢⅢⅢ三呈三呈ⅢⅢm㈨m

A．1概述……………·

A．2物理设计………

A．3逻辑设计………·

A．4组件问题………-

A．5本地实现问题…··……………··

A．5．1概述…………

A．5．2时序问题……………………

Aj5．3精度问题…………………···-

A．5．4时间戳精度…………………·m瑚mⅢ至!量；量!抛m

A．5．5稳定性问题…………………一m

A．6系统实现问题………·……………·…………·一

A．7性能…………··…………-……

A．8有助于一致性测试的推荐……

A．9在单播网络或具有非PTP网桥和路由器网络中的实现推荐

A．9．1概述…-·-………·…………。。

A．9．2单播模型中的边界时钟和透明时钟………

A．9．3单播选项……………………

A．9．4单播一致性…………………mⅢ愀m瑚姗螂m

附录B(资料性附录)PTP中的时间戳和历元…m

m

B．1总则………-·-…………-··’’…

B．2UTC、TAl和PTP历元………

mⅢ

25931—2010／IEC61588：2009

GB／T

58

B．3标准时间源……………·…………··1

附录C(资料性附录)驻留时问和不对称校正实例…………………159

c．1概述…………………·………·¨…·159

59

c．2用延时请求一响应机制计算………………·……··…1

C．2．1给出驻留时间校正的主时钟、端到端透明时钟和所有单步从时钟……·…··159

c．2．2给出驻留时间和不对称计算的主时钟、点到点透明时钟和所有单步从时钟………………160

c．2．3给出驻留时间和不对称计算的双步主时钟、端到端透明时钟和单步从时钟…·…………·162

c．2．4给出驻留时间和不对称计算的主时钟、端到端透明双步时钟和单步从时钟………………163

C．2．5给出驻留时间和不对称计算的单步主时钟、端到端透明双步时钟和单步从时钟…………165

C．3使用对等延时机制的计算………………·……………………··-166

C．3．1给出驻留时间和不对称计算的单步对等请求方时钟、端到端透明时钟和对等响应方时钟…166

C．3．2给出驻留时间和不对称计算的单步对等请求方时钟、双步端到端透明时钟和单步对等响应

方时钟…………··…·………………--…………167

c．3．3给出驻留时间和不对称计算的单步对等请求方时钟、双步端到端透明时钟、双步对等响应

方时钟——选项1…………··………·…………169

C．3．4给出驻留时间和不对称计算的单步对等请求方时钟、双步端到端透明时钟和双步对等响应

70

方时钟——选项2………………1

c．3．5显示驻留时间和不对称计算的单步对等请求方时钟、单步端到端透明时钟和双步对等响应

方时钟——选项2……………17l

C．3．6给出从主时钟到从时钟传输时间的单步对等主时钟、双步点到点透明时钟和单步对等从

时钟……………-………………··172

D．1概述……………174

D．2UDP端口号………………………174

D．374

IPv4多播地址…-………………-………·…………1

D．4………………………174

transportspecific字段值

75

D．5可选值·……………-………………1

D．6IPv4选项………-…………-……………………175

75

D．7协议地址…………………-………-…………-……1

E．1概述…………………176

76

E．2UDP端口号………-·-…………·1

E．3lPv6多播地址………………………176

E．4…………177

transportspecific字段值

E．’5可选值………………177

E．6协议地址………·……………-……………………·177

附录F(规范性附录)PTP在IEEE

F．1概述…………………·…-…………】78

F．2Ethertype’’…‘‘‘‘’’’’-’‘‘‘‘。。。…··。’‘+‘‘…·-·’’’。‘…··‘’’。…····’’。’。’‘‘‘‘‘‘’‘‘‘’‘‘‘‘‘‘‘。…‘…‘‘‘‘’’178

78

F．3多播MAC地址…………………·：_……………··1

F．4………………∥………178

transportspecific字段值

F．5可选值………………179

79

F．6协议地址……………·……………l

Ⅳ

GB／T61588：2009

25931—2010／IEC

附录G(规范性附录)PTP在DeviceNET上的传输……··180

G．1协议·……………………·180

G．2事件报文时问戳点………·…·…·……··180

G3clockIdentity--·············································180

G．4PTP报文格式…………………·………·181

G．5PTP的DeviceNet寻址………………·-181

G．6transportspecmc字段值……………··181

附录H(规范性附录)PTP在ControlNET上的传输…··182

}L1协议……………………··182

H．2clockIdentity……·……·……………·……·………·…182

H．3PTP报文格式………··182

H．4PTP的ControlNet寻址………………·……………·182

H．5transportspecmc字段值………··…··-182

附录I(规范性附录)PTP在IEC61158类型10上的传输183

I．1背景……J．………………·183

I．2报文规范………·………·184

IEC

I．361158类型10的DI，PDU……·…-184

L3．1DI。PDU的抽象句法………………··184

I．3．2DLPDU字段目标地址的编码………·…·…………184

I．3．3字段LT的编码·………·…-………··185

I．3．4字段FramelD的编码……………·…·185

I．3．5编码规范…………·…··……………··186

附录J(规范性附录)缺省PTP行规………………·……-189

J．1概述·…·…···……………189

J．2通用要求…·……………-189

J．3延时请求一响应缺省PTP行规…………··……………189

J．3．1标识·…………………-………………189

J．3．2PTP属性值…………··189

J．3．3PTP选项……………··………·……一189

J．3．4时钟物理要求………·一189

J．4点到点缺省PTP行规…………………·一190

J．4．1标识…………………··190

J．4．2PTP属性值……·……·190

J．4．3PTP选项……………一190

J．4．4时钟物理要求………··190

附录K(资料性附录)安全协议(实验性)………………··191

K．1概述……………………··191

K．2协议综述……·……………·…………．．191

K．3通甩要求………………·192

K．4挑战一响应交换………-192

K．5安全联盟更新交换……·193

K．6完整性校验值(ICV)测试……………·193

K．7安全联盟查找…………·194

r

61588：2009

GB／T25931_一2010／IEC

K．8keyld检验………·…………194

K．9重放保护机制………………’194

K．10挑战响应检验………·…………………’194

K．11共享密钥分发……………195

K．12密钥产生…………………‘195

K．13安全数据集………’’……’‘195

K．13．1概：述……………………’195

K．13．2密钥列表…………………······………‘195

K．13．3安全联盟…-…………‘196

K．13．4defauitDS数据集安全变量………-·…-·198

K．14协议操作…………………‘198

K．14．1概述…………··………’。198

K．14．2接收报文处理…………‘198

K．14．3挑战处理--…………………·…………‘200

K．14．4安全传输处理……··………………-…、201

K．14．5安全事件处理…………‘202

K．14．6安全透明时钟处理规则………………204

K．15AUTHENTICATIONTLV……………·205

K．15．1概述……………···……···………’’’…’205

K．15．2206

tlvType··················-··-·-····-··········--·················

K．15．3206

lengthField························-一···············

K．15．416)····················-·-··-·一········-206

lifetimeId(UInteger

K．15．532)…………‘206

replayCounter(UInteger

K．15．616)………’’’’’’’’………。’’。’‘…’’’’206

keyld(UInteger

K．15．78)…………’’’………………’206

algorithmld(UInteger

K．15．8填充(Octet[M])………·206

K．15．91CV(Octet[N])………·206

K．16TLV……··…·-207

AUTHENTICATIoN—CHALLENGE

K．16．1概述………………·………--…………207

K．16．2207

tlvType。·····’’’‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘。。’’’’’。’’。’+。‘。‘‘‘‘‘‘‘‘‘’’+’’’’’’‘

K．16．3lenghtField·········-··-····················-·-······-·····207

…………’’……………‘

K．16．48)207

challengeType(UInteger

K．16．532)……………·…………一207

requestNonce(UInteger

K．16．632)······-··‘‘‘‘‘‘。。。。·-·’’。‘‘‘‘‘‘207

responseNonce(UInteger

7TLV………·207

K．1SECURlTY—ASSOCIATION—UPDATE

K．17．1概述……………………207

K．17．2tlvType························-·········-·-·········208

K．17．3208

lengthField·················--························--·-··--

K．17．48)……………208

addressType(UInteger

K．17．516)………………208

nextKeyld(UInteger

K．17，616)………………···………208

nextI。ifetimeld(UInteger

附录1。(资料性附录)累积频标因子偏移的传输(实验性)…209

I，．1概述…·……………--………………209

Ⅵ

GB／T61588：2009

25931—2010／IEC

L．2使用累积频标因子的频率补偿方案的描述……………

L．3累积频标因子偏移的通用规范…………

I，．4TLV规范

CUM—FREqLSCAI，E—FAcTOR一0FFSET

L．4．1tlvType-·-······……······…………·······-····…······

I…42cumulativeFrequencyScaleFactorOffset··-·-·………

参考文献…·…·………·…………猢差耄ⅢmⅢm

图lMealy型状态转换图………………··

图2普通时钟模型………

图3边界时钟模型………

图4端到端透明时钟模型………………

图5端到端驻留时间校正模型···………

图6组合的普通时钟和端到端透明时钟

图7点到点透明时钟模型……………···

图8点到点驻留时间和链路延时校正模型

图9组合的普通时钟和点到点透明时钟

图10简单主从时钟层次结构……………

图1l裁剪的网状拓扑……

图12基本同步报文交换………………···

图13链路延时测量·……一

图14时间戳产生模型………·…··………

图15层次拓扑……………

图16线型拓扑…………·…··……………

图17多连接拓扑…………

图18完全不同技术的桥接…………·…··

图19内部延时常数定义…………·…·…·

图20传输不对称…………

图21端口模型……………

图22方差对数标定值滞后

图23完整实现的状态机··

图24slave—only实现的状态机………··

图25STATE—DECISl0N—EVENT逻辑

图26状态判定算法………·……………·

图27数据集比较算法，第1部分……··

图28数据集比较算法，第2部分……··

图29Announce报文接收逻辑………··

图30Sync报文接收逻辑……

图31Follow—Up报文接收逻辑

图32Delay—Req报文接收逻辑

图33Delay—Resp报文接收逻辑

图34延时请求响应路径长度的测量

图35对等延时链路测量……………

图36允许的混合系统配置…·……

¨¨¨M¨n毖船弘孙卯勰四∞n弛弘弘”∞蚰曲∞阻％伯儿陀"鸺珀∞趴％踮ⅢⅦ

61588：2009

GB／T25931～2010／IEC

图37行规印刷形式-……………··Ⅲ

图C．1不带不对称校正的主时钟、端到端时钟和单步从时钟

图c．2带不对称校正的主时钟、端到端时钟和单步从时钟·

图C．3带不对称校正的双步主站、端到端透明时钟和单步从时钟

图C．4带不对称校正的主时钟、端到端透明双步时钟和单步从时钟

图C．5带不对称校正的单步主时钟、双步端到端透明时钟和单步从时钟

图C．6带不对称校正的单步对等响应方时钟、端到端透明时钟和对等请求方时钟………·

图C．7带不对称校正的单步对等响应方时钟、双步端到端透明时钟和单步对等请求方时钟姗m㈨懈mⅢ㈣

图C．8带不对称校正的双步对等响应方时钟、双步端到端透明时钟和单步对等请求方时钟

选项I……………………·埘

图C．9带不对称校正的双步对等响应方时钟、双步端到端透明时钟和单步对等请求方时钟：

选项2…………··…………m

图c．10带不对称校正的双步对等响应方时钟、单步端到端透明时钟和单步对等请求方时钟

选项2···……………···………………一m

图c．11带时间计算的单步对等主时钟、双步点到点透明时钟和单步对等从时钟……··……m

图G．1事件报文时间戳点………………………～m

图I．1PROFINET区域与其他域结合………··

图K．1PTP安全报文处理……………···……一

图K．2挑战处理………………··……-…………

图K．3安全传输处理………………·…………·-

图K．4安全事件处理……………………·……··mⅢ撕砒拟

表1基本PTP数据类型…-…·………·

表2domainNumber取值………………

表3networkProtocol枚举………………

Non

表4EUI一64addressTechn0109y枚举

表5clockClass规范………

表6clockAccuracy枚举…

表7timeSource枚举……

表8PTP状态枚举………

表9延时机制枚举………

PTP

表10portState定义…………··…·

丧11边界时钟事件的可用性·…………··

表12数据集比较算法的信息源…………

表13状态判定代码M1和M2的更新…

表14状态判定代码M3的更新…………

表15状态判定代码Pl和P2的更新……

表16状态判定代码s1的更新…………

表17源标识符比较………

表18公共报文头…·…·…·

表19messageType字段的值……………

表20flagField的值………c?踮诣驼坫“盯弘的眈卯加陀他他他％％卯鳃

Ⅷ

6158812009

GB／T25931—2010／IEC

correction98

表21Field语义…………·………………·

表22sequenceld值的例外情况的参考……………··99

表23controlField枚举…···…………·········……··99

表24字段logMessageInterval的值………………··99

表25Announce报文字段……………100

表26Sync和Delay_Req报文的字段………………101

表27Follow_Up报文字段··……………·…………101

表28Delay—Resp报文字段…………-……………·-101

表29Pdelay_Req报文字段…………···……………102

表30Pdelay_Resp报文字段…………102

表31Pdelay—Resp—Follow—Up报文字段…………102

表32信号报文的接受………………103

表33信号报文字段…………………