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| 标准编号 | GB/T 25931-2010 (GB/T25931-2010) | | 中文名称 | 网络测量和控制系统的精确时钟同步协议 | | 英文名称 | Precision clock synchronization protocol for networked measurement and control systems | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | N10 | | 国际标准分类 | 25.040 | | 字数估计 | 229,265 | | 发布日期 | 1/14/2011 | | 实施日期 | 5/1/2011 | | 引用标准 | IEC 61158-3-2-2007; IEC 61158-4-2-2007; IEC 61158-5-2-2007; IEC 61158-5-10-2007; IEC 61158-6-2-2007; IEC 61158-6-10-2007; IEC 61784-1-2007; IEC 61784-2-2007; IEC 61588-2004; IEC 62026-3-2007; IEEE STD 802; IEEE STD 802.1AB; IEEE STD 802.1Q-2005; IEEE STD 802.3-2005; IS | | 采用标准 | IEC 61588-2009, IDT | | 标准依据 | 国家标准批准发布公告2011年第2号 | | 发布机构 | 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会 | | 范围 | 本标准规定了在使用网络通信、本地计算和分布式对象等技术实现的侧盆和控制系统中, 实现时钟精确同步的精确时间协议, 以及支持该精确时间协议所需的节点、系统和通信特性。本标准适用于工业自动化、电信、制造、军事以及电力等领域的测量和控制系统。 |
GB/T 25931-2010
Precision clock synchronization protocol for networked measurement and control systems
ICS 25.040
N10
中华人民共和国国家标准
GB/T 25931-2010/IEC 61588:2009
网络测量和控制系统的精确
时钟同步协议
(IEC 61588:2009,IDT)
2011-01-14发布
2011-05-01实施
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中国国家标准化管理委员会发布
目次
前言 Ⅻ
引言 ⅩⅢ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义、缩略语 1
3.1 术语和定义 1
3.2 缩略语 6
4 约定 7
4.1 描述性词汇形式的语法 7
4.2 词用法 7
4.3 行为规范表示法 8
5 PTP系统的数据类型和传输格式 9
5.1 概述 9
5.2 基本数据类型规范 9
5.3 派生数据类型规范 10
5.4 传输格式 12
6 时钟同步模型 13
6.1 概述 13
6.2 关于网络的基本假设和实现推荐 13
6.3 PTP系统 14
6.4 PTP报文类 14
6.5 PTP设备类型 15
6.6 同步综述 24
6.7 PTP通信综述 31
7 PTP实体的特性 34
7.1 域 34
7.2 PTP时标 35
7.3 PTP通信 35
7.4 PTP通信媒体 38
7.5 PTP端口 39
7.6 PTP设备特性 44
7.7 PTP时间特性 50
8 PTP数据集 51
8.1 数据集成员通用规范 51
8.2 普通时钟和边界时钟的数据集 53
8.3 透明时钟的数据集 60
9 PTP普通时钟和边界时钟 61
9.1 PTP普通时钟和边界时钟的通用协议要求 61
GB/T 25931-2010/IEC 61588:2009
9.2 状态协议 61
9.3 最佳主时钟算法 67
9.4 最高级时钟 74
9.5 报文处理语义 75
9.6 本地时钟的改变 84
10 透明时钟的PTP 84
10.1 端到端和点到点透明时钟的通用要求 84
10.2 端到端透明时钟要求 85
10.3 点到点透明时钟要求 85
11 时钟偏移,路径延时,驻留时间和不对称校正 85
11.1 通用规范 85
11.2 普通时钟和边界时钟的时钟偏移的计算 85
11.3 延时请求-响应机制 86
11.4 对等延时机制 87
11.5 对于PTP版本2事件的透明时钟驻留时间校正 91
11.6 对于PTP版本2事件报文的不对称校正 93
12 时钟的同步与谐振 95
12.1 谐振 95
12.2 同步 96
13 PTP报文格式 96
13.1 概述 96
13.2 通用报文格式要求 96
13.3 报文头 96
13.4 报文尾 100
13.5 Announce报文 100
13.6 Sync和Delay_Req报文 101
13.7 Folow_Up报文 101
13.8 Delay_Resp报文 101
13.9 Pdelay_Req报文 101
13.10 Pdelay_Resp报文 102
13.11 Pdelay_Resp_Folow_Up报文 102
13.12 信号报文 103
13.13 管理报文 103
14 TLV实体规范 103
14.1 通用要求 103
14.2 实验性TLV 104
14.3 制造商和标准组织扩展TLV 105
15 管理 105
15.1 概述 105
15.2 PTP管理机制 106
15.3 管理报文的处理 106
15.4 管理报文格式 106
15.5 管理TLV 108
GB/T 25931-2010/IEC 61588:2009
16 通用可选特征 126
16.1 单播报文协商(可选) 126
16.2 路径追踪(可选) 129
16.3 备选时标(可选) 131
17 状态配置选项 134
17.1 概述 134
17.2 选项的数据类型 135
17.3 最高级时钟簇(可选) 135
17.4 备选主时钟(可选) 137
17.5 单播发现(可选) 138
17.6 可接受主时钟表(可选) 139
18 兼容性要求 141
18.1 版本2与未来版本的兼容性 141
18.2 版本1与版本2之间的兼容性 141
18.3 报文格式和数据类型 141
18.4 命名变化 146
18.5 对混合版本1和版本2系统的限制 146
19 一致性 147
19.1 一致性目标 147
19.2 PTP一致性要求 147
19.3 PTP行规 148
附录A(资料性附录) 使用PTP 150
A.1 概述 150
A.2 物理设计 150
A.3 逻辑设计 151
A.4 组件问题 151
A.5 本地实现问题 152
A.5.1 概述 152
A.5.2 时序问题 152
A.5.3 精度问题 152
A.5.4 时间戳精度 153
A.5.5 稳定性问题 153
A.6 系统实现问题 153
A.7 性能 154
A.8 有助于一致性测试的推荐 154
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 155
A.9.1 概述 155
A.9.2 单播模型中的边界时钟和透明时钟 155
A.9.3 单播选项 155
A.9.4 单播一致性 155
附录B(资料性附录) PTP中的时间戳和历元 157
B.1 总则 157
B.2 UTC、TAI和PTP历元 157
GB/T 25931-2010/IEC 61588:2009
B.3 标准时间源 158
附录C(资料性附录) 驻留时间和不对称校正实例 159
C.1 概述 159
C.2 用延时请求-响应机制计算 159
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
方时钟---选项2 170
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2 171
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
附录D(规范性附录) PTP在IPV4用户数据包协议上的传输 174
D.1 概述 174
D.2 UDP端口号 174
D.3 IPv4多播地址 174
D.4 transportSpecific字段值 174
D.5 可选值 175
D.6 IPv4选项 175
D.7 协议地址 175
附录E(规范性附录) PTP在IPv6用户数据协议(UDP)上的传输 176
E.1 概述 176
E.2 UDP端口号 176
E.3 IPv6多播地址 176
E.4 transportSpecific字段值 177
E.5 可选值 177
E.6 协议地址 177
附录F(规范性附录) PTP在IEEE802.3/Ethernet上的传输 178
F.1 概述 178
F.2 Ethertype 178
F.3 多播 MAC地址 178
F.4 transportSpecific字段值 178
F.5 可选值 179
F.6 协议地址 179
GB/T 25931-2010/IEC 61588:2009
附录G(规范性附录) PTP在DeviceNET上的传输 180
G.1 协议 180
G.2 事件报文时间戳点 180
G.3 clockIdentity 180
G.4 PTP报文格式 181
G.5 PTP的DeviceNet寻址 181
G.6 transportSpecific字段值 181
附录H (规范性附录) PTP在ControlNET上的传输 182
H.1 协议 182
H.2 clockIdentity 182
H.3 PTP报文格式 182
H.4 PTP的ControlNet寻址 182
H.5 transportSpecific字段值 182
附录I(规范性附录) PTP在IEC 61158类型10上的传输 183
I.1 背景 183
I.2 报文规范 184
I.3 IEC 61158类型10的DLPDU 184
I.3.1 DLPDU的抽象句法 184
I.3.2 DLPDU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FrameID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-响应缺省PTP行规 189
J.3.1 标识 189
J.3.2 PTP属性值 189
J.3.3 PTP选项 189
J.3.4 时钟物理要求 189
J.4 点到点缺省PTP行规 190
J.4.1 标识 190
J.4.2 PTP属性值 190
J.4.3 PTP选项 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 通用要求 192
K.4 挑战-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
GB/T 25931-2010/IEC 61588:2009
K.8 keyId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.13.4 defaultDS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.15 AUTHENTICATIONTLV 205
K.15.1 概述 205
K.15.2 tlvType 206
K.15.3 lengthField 206
K.15.4 lifetimeId(UInteger16) 206
K.15.5 replayCounter(UInteger32) 206
K.15.6 keyId(UInteger16) 206
K.15.7 algorithmId(UInteger8) 206
K.15.8 填充(Octet[M]) 206
K.15.9 ICV(Octet[N]) 206
K.16 AUTHENTICATION_CHALLENGETLV 207
K.16.1 概述 207
K.16.2 tlvType 207
K.16.3 lenghtField 207
K.16.4 chalengeType(UInteger8) 207
K.16.5 requestNonce(UInteger32) 207
K.16.6 responseNonce(UInteger32) 207
K.17 SECURITY_ASSOCIATION_UPDATETLV 207
K.17.1 概述 207
K.17.2 tlvType 208
K.17.3 lengthField 208
K.17.4 addressType(UInteger8) 208
K.17.5 nextKeyId(UInteger16) 208
K.17.6 nextLifetimeId(UInteger16) 208
附录L(资料性附录) 累积频标因子偏移的传输(实验性) 209
L.1 概述 209
GB/T 25931-2010/IEC 61588:2009
L.2 使用累积频标因子的频率补偿方案的描述 209
L.3 累积频标因子偏移的通用规范 210
L.4 CUM_FREQ_SCALE_FACTOR_OFFSETTLV规范 211
L.4.1 tlvType 211
L.4.2 cumulativeFrequencyScaleFactorOffset 211
参考文献 212
图1 Mealy型状态转换图 8
图2 普通时钟模型 16
图3 边界时钟模型 17
图4 端到端透明时钟模型 18
图5 端到端驻留时间校正模型 19
图6 组合的普通时钟和端到端透明时钟 21
图7 点到点透明时钟模型 22
图8 点到点驻留时间和链路延时校正模型 23
图9 组合的普通时钟和点到点透明时钟 25
图10 简单主从时钟层次结构 26
图11 裁剪的网状拓扑 27
图12 基本同步报文交换 28
图13 链路延时测量 29
图14 时间戳产生模型 30
图15 层次拓扑 31
图16 线型拓扑 32
图17 多连接拓扑 33
图18 完全不同技术的桥接 34
图19 内部延时常数定义 37
图20 传输不对称 39
图21 端口模型 40
图22 方差对数标定值滞后 49
图23 完整实现的状态机 63
图24 slave-only实现的状态机 64
图25 STATE_DECISION_EVENT逻辑 65
图26 状态判定算法 70
图27 数据集比较算法,第1部分 71
图28 数据集比较算法,第2部分 72
图29 Announce报文接收逻辑 77
图30 Sync报文接收逻辑 78
图31 Folow_Up报文接收逻辑 79
图32 Delay_Req报文接收逻辑 80
图33 Delay_Resp报文接收逻辑 81
图34 延时请求-响应路径长度的测量 86
图35 对等延时链路测量 88
图36 允许的混合系统配置 147
GB/T 25931-2010/IEC 61588:2009
图37 行规印刷形式 149
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 160
图C.2 带不对称校正的主时钟、端到端时钟和单步从时钟 161
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 162
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 164
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 165
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 167
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 168
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1 169
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2 170
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2 171
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 173
图G.1 事件报文时间戳点 180
图I.1 PROFINET区域与其他域结合 183
图K.1 PTP安全报文处理 199
图K.2 挑战处理 201
图K.3 安全传输处理 202
图K.4 安全事件处理 204
表1 基本PTP数据类型 9
表2 domainNumber取值 35
表3 networkProtocol枚举 38
表4 Non-EUI-64addressTechnology枚举 42
表5 clockClass规范 45
表6 clockAccuracy枚举 46
表7 timeSource枚举 47
表8 PTP状态枚举 58
表9 延时机制枚举 59
表10 PTPportState定义 62
表11 边界时钟事件的可用性 67
表12 数据集比较算法的信息源 70
表13 状态判定代码 M1和 M2的更新 72
表14 状态判定代码 M3的更新 73
表15 状态判定代码P1和P2的更新 73
表16 状态判定代码S1的更新 73
表17 源标识符比较 76
表18 公共报文头 96
表19 messageType字段的值 97
表20 flagField的值 98
GB/T 25931-2010/IEC 61588:2009
表21 correctionField语义 98
表22 sequenceId值的例外情况的参考 99
表23 controlField枚举 99
表24 字段logMessageInterval的值 99
表25 Announce报文字段 100
表26 Sync和Delay_Req报文的字段 101
表27 Folow_Up报文字段 101
表28 Delay_Resp报文字段 101
表29 Pdelay_Req报文字段 102
表30 Pdelay_Resp报文字段 102
表31 Pdelay_Resp_Folow_Up报文字段 102
表32 信号报文的接受 103
表33 信号报文字段 103
表34 tlvType值 104
表35 组织特定TLV字段 105
表36 管理报文的接受 106
表37 管理报文字段 107
表38 actionField的值 107
表39 管理TLV字段 109
表40 managementId值 109
表41 CLOCK_DESCRIPTION管理TLV数据字段 111
表42 ClockType规范 112
表43 USER_DESCRIPTION管理TLV数据字段 113
表44 INITIALIZE管理TLV数据字段 114
表45 initializationKey枚举 114
表46 故障日志severityCode枚举 115
表47 FAULT_LOG管理TLV数据字段 115
表48 TIME管理TLV数据字段 116
表49 CLOCK_ACCURACY管理TLV数据字段 116
表50 DEFAULT_DATA_SET管理TLV数据字段 117
表51 Priority1管理TLV数据字段 117
表52 Priority2管理TLV数据字段 118
表53 DOMAIN管理TLV数据字段 118
表54 SLAVE_ONLY管理TLV数据字段 ......
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