為什么IEEE 1588如此精確？因為1個概念：硬件時間戳。因為由IEEE 1588-2008定義的精確時間協(xié)議（PTP）通過在主時鐘和從時鐘之間交換信息來工作。

圖1. 顯示PTP主時鐘和PTP從時鐘之間信息交換的順序圖。Sync和Delay_Request消息的出發(fā)和到達時間被保存為四個時間戳t1-t4。Follow_Up和Delay_Response消息用于將主時鐘記錄的時間戳傳送給從時鐘，這樣它就有了調(diào)整其時間所需的信息。在這些交換結束后，從屬時鐘擁有所有四個時間戳。因此，它可以計算出它的時鐘相對于主時鐘的偏移量為：

偏移 = (t2 + t3 – t1 – t4) /2

問題

然而，有一個陷阱（問題）。該方程假定信息從主站到從站所需的時間（正向延遲）與信息從從站到主站所需的時間（反向延遲）相同。如果這些延遲很大也沒有問題，只要它們是相同的。正向和反向延遲的任何差異都會導致在確定主時鐘和從時鐘之間的差異時出現(xiàn)錯誤。

為什么正向和反向的延遲會不同？這主要是由于所有那些討厭的“隊列”。路由器里有隊列，交換機里有隊列，甚至終端設備的網(wǎng)絡堆棧里也有隊列。通常情況下，信息在隊列中花費的時間很少，但有時它們在等待交換機完成同一端口上的其他信息，或等待操作系統(tǒng)完成它正在做的事情，以便它能獲取時間戳。在某些情況下，延遲可能相當長，幾微秒，甚至是毫秒。因此，很明顯，如果這種情況發(fā)生在一個方向，而不是另一個方向，那么，這就有一個很大的時間傳輸錯誤。

硬件時間戳

Hardware timestamping

由于我們在開篇已經(jīng)給出了答案，知道這是通過硬件時間戳解決的。其工作原理如下圖所示。當消息離開或到達網(wǎng)絡端口時，特殊硬件會根據(jù)本地時鐘生成時間戳，該時間戳通常位于數(shù)據(jù)鏈路層(MAC)和物理層(PHY)之間與介質無關的接口中。這消除了操作系統(tǒng)和其他軟件無法預測的緩慢響應。支持PTP的交換機和路由器也會為PTP消息加時間戳。下面所示的一種類型的這樣的設備稱為透明時鐘，其工作方式是更新PTP消息以校正在設備上花費的時間。另一種類型稱為邊界時鐘，它使用PTP消息設置自己的時鐘，然后將其時間發(fā)送給需要它的PTP從站。

圖2. 同步信息傳輸過程中的硬件時間戳示意圖。同步消息在通過PHY和MAC之間的MII時，會在PTP設備的本地時鐘上觸發(fā)一個時間戳。

這種延遲測量機制被稱為 “端對端E2E “延遲測量機制。事實證明，PTP有一種替代性的延遲測量機制，稱為 “對等P2P “延遲機制。關于這兩種延遲機制的描述，我們將在下期文章中介紹。

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