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NTP(RFC 5905)、PTP(IEEE 1588v2)、IRIG-B等协议之间的不同

来源: | 发布日期:2022-03-30
今天,我们将简要介绍您在处理定时网络时可能遇到的一些常见协议。我们涵盖 IRIG-B、PTP、NTP、SyncE、PRP 和 HSR。

PTP (IEEE 1588v2)

PTP(准确时间协议)是一种以太网时间代码,用于在主时钟和从时钟之间同步时间和日期。它通过主时钟将同步数据包作为单播或多播消息发送到网络来工作。数据包在退出时钟时带有时间戳。此同步数据包包含准确的TAI时间以及数据包离开端口TS1的“准确”时间(< 100 ns)。从设备接收数据包并在处理数据包并将其发送回主设备之前应用时间戳TS2,并在数据包离开时为其添加时间戳:TS3。这称为延迟请求数据包。然后,主设备接收延迟请求数据包并在收到时为其打上时间戳,然后将其作为延迟响应消息发送回来,现在包括TS4时间戳。从设备现在知道时间戳TS1到TS4。使用这些数据,

NTP(RFC 5905)、PTP(IEEE 1588v2)、IRIG-B等协议之间的不同

NTP (RFC 5905)

NTP (网络时间协议) 是古老的以太网时间同步形式。发送定时消息,计算并补偿延迟。可以有多个级别的客户,称为分层。该层级决定了时钟与主源的分离点数。由于调用和响应程序不同,PTP和NTP之间也存在准确性差异。这两种协议还使用不同的硬件来处理时间消息;PTP可以同时使用以太网层(Eth,Layer 2)和用户数据报协议(UDP,Layer3),而NTP只能使用UDP。 

IRIG-B

Inter-Range Instrument Group 时间码(或简称 IRIG)是一系列标准时间码格式,用于将时间信息(时间、日期、质量等)从GPS/原子钟传输到连接的从设备。IRIG-B是非常非常常见的版本,通常用于电力、工业自动化和控制行业。

IRIG通常有4个标识符来指示需要发送和接收哪些脉冲。格式A到H表示在特定时间范围内需要传输多少个脉冲。IRIG-B是每秒100个脉冲或每秒100位数据。下一个标识符是调制类型。这决定了用于传输数据的波形 - 0或DCLS是最常见的。载波频率是下一个标识符,决定了波的频率;这仅适用于调制类型不是DCLS的情况。然后一个标识符是编码表达式,它确定要通过波形传输的数据。

一些更常见的IRIG格式包括:
IRIG-B004 – 无载波的DCLS IRIG-B信号
IRIG-B124 – 带有 1kHz 载波正弦波的AM信号
IRIG-B224 - 改进的曼彻斯特调制类型,具有1kHz载波 

同步以太网 (SyncE) (ITU G.8262)

同步以太网使用以太网线路的物理层频率来同步多个IED的频率。这不包括时间戳,因此如果需要时间戳,将在SyncE旁边使用另一个协议。SyncE信号通过兼容的以太网硬件从主参考时钟 (PRC) 发送。它通过兼容的以太网端口从一个设备传递到另一个设备,该端口通过硬件将输出端口频率锁定到输入信号。这种同步向一个方向传播。这与SONET/SDH和T1/E1等其他技术的方法相同,其中参考链将继续,直到它返回参考时钟以进行同步(在环形拓扑中时)。由于与这些其他协议非常相似,SyncE也具有同样良好的可靠性。然而,时间信号会随着距离而衰减,因此,有一些称为同步电源单元 (SSU) 的设备可充当信号增强器。行业建议每20个EEC/IED配备一个SSU。 (目前不支持)

并行冗余协议 (IEEE 62439-3)

现在我们将改变策略并从计时协议转移到可以与它们一起使用的冗余协议。
并行冗余协议(PRP)是一种用于PTP的冗余协议,它通过针对自身验证数据包数据来降低数据包损坏的风险。它将一个网络分为两个子网,一个主网络和一个辅助网络。每个数据包被复制并通过两个子网发送到接收设备,然后将两者进行比较。如果其中一个子网出现故障,另一个子网可以在没有它的情况下运行。这具有在子网发生故障时零停机时间的优势。

高可用性无缝冗余 (IEEE 62439-3)

与PRP非常相似,高可用性无缝冗余 (HSR) 用于增加以太网计时系统(如 PTP)中的冗余。与PRP不同,HSR不使用两个子网来工作,而是使用一个配置为环形拓扑的网络。数据包的来源将在网络的两个方向上发送重复的数据包。环中任何地方的故障都不是问题,因为数据包也在另一个方向传播,这意味着它们仍然会到达目的地。(目前不支持)

【本文标签】 NTP(RFC 5905)、PTP(IEEE 1588v2)、IRIG-B

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