基于ZYNQ 的PTP 授时精度测量方法与实现*

宋 艳 ，应斌杰 ，杨成钢 ，郝自飞 ，毛立振

（1.国网浙江省电力有限公司 丽水供电公司，浙江 丽水 316021；2.杭州量泓科技有限公司，浙江 杭州 310019）

0 引言

精确时间协议（Precision Time Protocol，PTP）是一种高精度网络时间同步协议[1-2]，具体内容由IEEE 1588协议定义。IEEE1588 协议目前有V1 和V2 两个版本。其支持多种形式的传输，比如UDP/IPv4、UDP/IPv6 以及IEEE 802.3 等。PTP 与网络授时协议（Network Timing Protocol，NTP）的主要区别是，PTP 是在物理层实现而NTP 是在应用层实现。因此，PTP 比NTP 具有更高的同步精度。PTP 可以达到亚微秒级授时精度，在网络的节点（交换机）支持PTP 协议的情况下，能够实现纳秒量级的授时精度[3-4]。

PTP 授时具有成本低、精度高、网络开销小等优点，因此在通信、电力、轨道交通等领域得到了较为广泛的应用[5-8]。但也正因为其授时精度高，使得对PTP 授时设备授时精度的测量就显得更为困难。PTP 授时精度从理论上来说主要受两方面的影响，一方面是打时间戳的位置，另外是软件同步的算法。打时间戳目前可以在物理层、数据链路层和应用层上进行，对应的授时精度会依次降低[9-10]。目前主流的PTP 授时设备均是基于Linux系统的，而Linux 系统为非实时操作系统，中断响应时间在微秒级以上，其无法获得精确的时间戳，即便是使用了其他算法，测量精度也在100 μs 以上[11]，无法对PTP 测量[12-14]。相对Linux 系统而言，μCOS 为实时操作系统，能够获得更准确的时间，可以用μCOS 系统加LWIP协议栈来实现PTP 精度测量。

1 PTP 授时基本原理

PTP 授时有一步和两步两种模式。不管是一步还是两步模式，都包含三个关键的报文，分别是同步报文Sync，延迟请求报文Delay_req 和延迟请求响应报文Delay_resp。……