基于IEEE1588的智能变电站多时钟域数据同步技术
　　传统对时系统存在占用专用网络、可靠性不足等问题，不能满足智能变电站一体化高精度数据平台的应用要求。本文首先分析了电力系统对时钟同步的需求以及IEEE1588 协议的同步原理，并提出基于IEEE 1588 的智能变电站多时钟域数据同步技术，基于数据集比较算法与状态选择算法提出了在多时钟域内选择最佳时钟的方法，最后以合并单元为例介绍多时钟域同步的设计与实现。
作者单位：
贵州电网公司六盘水供电局,贵州六盘水 553001
广州思唯奇计算机科技有限公司,广州广东 51000
母体文献：
2013第十四届全国保护和控制学术研讨会论文集
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2013第十四届全国保护和控制学术研讨会&&
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中国电机工程学会
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既然IEEE1588协议透明时钟需要专用路由，如果搭建一个连接北京市内几个实验室内的PTP网络，采用公用的光纤是不是就不可能实现？
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该技术需要对称的传输时延
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谢谢回复，如果使用电信部门的已有网络&&该怎么样实现啊？
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瓶颈不在光纤，是在公网的设备上是否支持1588 PTP带内的方式&&包括设备软件版本& &还有板卡了；
你给运营商提PTP的组网需求，我觉得现在运营商很难满足你的要求，尤其是PTP要求精度比NTP要高很多，端到端性能在城域网里很难保证，用1588实现基站的时间同步也刚是现网试点阶段&&又何况是大客户的需求呢。主要有几点原因：
1 和运营商城域网的设备形态有关系（PTN OTN等），1588协议走L2 链路层&&用PTN实现 时间精度有保证， OTN实现1588可走ESC和OSC，还是很复杂的，OSC有些厂家已经可以单纤双向并自动补偿非对称时延了；
2&&和运营商现网设备对1588的支持度有关系：在公网的设备上是否支持1588 PTP带内的方式，包括设备软件版本，还有板卡和接口等，难以保证端对端的统一；
3&&工程协调问题：你用PTP的话，时间服务器放在哪里，怎么和注入网元对接，运营商不可能给你租他们的时间服务器，用你自己的，需要考虑PTP接口，必要的时候还要有1pps+ToD接口带外对接，但带外方式对接距离有限，运营商又不可能让你把时间服务器放他们的机房，而且网管又不好界定。
4&&如果走运营商大客户租电路或光纤的渠道，你的PTP同步需求运营商可能不一定很准确满足，跟你几个实验室的地理位置有关系，这又要涉及到时间链路的组织。对运营商来说1588不是一般业务需求，不是单纯分配带宽&&满足时延要求那么容易了。
所以还是需要提前跟他们沟通一下才好。。。。
&谢谢回复。
您打了这么多字 我怪不好意思的。我在的实验室是研究原子钟时标的，所以时钟源不成问题，如果购买时间服务器，也是放在本地，跟时钟源对接。项目的目的是给北京市内其它几个相距几十公里的实验室进行时间&
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lvboodvl 发表于
瓶颈不在光纤，是在公网的设备上是否支持1588 PTP带内的方式&&包括设备软件版本& &还有板卡了；
你给运营 ...
谢谢回复。
您打了这么多字 我怪不好意思的。我在的实验室是研究原子钟时标的，所以时钟源不成问题，如果购买时间服务器，也是放在本地，跟时钟源对接。项目的目的是给北京市内其它几个相距几十公里的实验室进行时间信号传输实验。我考虑如果使用公网的话，主要误差来源一是来回走得可能不是一条路径，经过的光纤长度不一样，导致传输时延不对称。二是运营商用的不是IEEE1588中所说的透明时钟。您觉得这两方面问题该怎么解决？
&两种情况：
1、设备都支持1588，设备跟设备几十公里都是裸纤，也就是没有经过传输设备，这种场景可以完成测试。
2、如果经过传输，并且传输设备不支持1588，那你这个测试就不成功，只能测试1588 ACR。&
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luckyyuanyibo 发表于
谢谢回复。
您打了这么多字 我怪不好意思的。我在的实验室是研究原子钟时标的，所以时钟源不成问题，如果 ...
两种情况：
1、设备都支持1588，设备跟设备几十公里都是裸纤，也就是没有经过传输设备，这种场景可以完成测试。
2、如果经过传输，并且传输设备不支持1588，那你这个测试就不成功，只能测试1588 ACR。
&问题是运营商的路由器 肯定不会遵从1588协议啊&
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期待华丽转身 发表于
两种情况：
1、设备都支持1588，设备跟设备几十公里都是裸纤，也就是没有经过传输设备，这种场景可以完成 ...
问题是运营商的路由器 肯定不会遵从1588协议啊
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你说的这两个关键问题，大家也都在考虑1588在公网怎么传送，保证亚微妙时间精度的问题；
因为当初1588是IEEE在局域网中用于精密检测及控制的技术，如何应用到电信领域&&目前技术还不成熟。
关于非对称性补偿&&还有PTP TC时钟这两个问题目前的解决办法
1 非对称性补偿， 设备厂家可以做到在一定范围内自动补偿了，补偿范围我记得好像是-100us～100us，对于城域网也足够了，当然补偿精度到多少ns& &得由你来提了& &跟你的时间精度要求有关系；我之前讲1588非对称补偿也没那么简单，如果租用运营商城域网是经过骨干层了&&可能要跨OTN（PTN解决1588走2层以太我个人认为技术比OTN成熟），那么现网OTN是不是支持单纤双向 你要跟运营商甚至设备厂商了解， 因为单纤双向可以规避路径不一致问题，如果是ESC走开销通道的话& &看要映射到哪个单元里面去& &减少PDV，如果都不支持，只能走业务透传就麻烦了，性能不好保证。
还有1588非对称性时延主要在TX RX上面& &一般电信组网多是收发都走同一路径，收发路径差不会到km级，你说的经过光纤长度不一样是因为电信网考虑到路由保护，才可能出现主备路由不一致的情况。所以如果你担心这个问题，建议在不同实验室放主备时间服务器，避免备用路由跳数过多路由过长，这是概率问题了，当然成本也高了，看你对可靠性的要求了。
2 因为中国地域广阔&&节点众多&&在SDH时钟同步网方面和国际标准的差异性就有所体现了。按这个思路的话&&1588在国内用&&大家还是先考虑BC方式为主，减少PDV，TC模式还有待研究。所以你规定了TC透明时钟的话，得问问运营商是不是现网设备支持，当然支持TC 还要考虑P2P&&E2E ，如果出现混合模式的话问题还比较复杂。
3&&还有你可能打算购买时间服务器，放本地，跟BITS对接，这里就有几点疑问了：
3.1 本地是你自己的实验室的话，需要找运营商的传输设备进行注入，距离远的话只能走PTP方式了，1pps+ToD距离受限，一般时间源都需要接口保护，你需要首网元不同板卡分配2个PTP端口才行；
3.2 跟时钟源（BITS）对接问题很多，时钟源是你们自己的话，要实现1588首先要时钟同步，运营商的设备怎么会跟踪你的时钟源？如果时间服务器要和全网时钟同源的话，还要让运营商给你分外时钟，当然时钟到你实验室机房，考虑距离问题最好通过传输设备的同步以太时钟过来，时钟的SSM等级需要运营商给你分配，时钟质量能不能保证需要你提需求了。
所以我觉得最好别提技术实现方式了，只和运营商提技术指标，当然要包括时钟和时间两个部分（从PTP自己恢复clock我觉得现在技术上还不如外定时方式）：
时钟就看看标准，抖动 漂移指标什么的，无论是同步以太还是2M时钟这方面都比较成熟了；
时间指标我不知道具体时间要求是什么，现在这方面也没有特别成熟的标准，可以从PDV，短稳长稳，如有主备倒换的话 相位跳变特性方面考虑一下；
提好需求，让运营商根据现网资源情况论证一下可行性和解决方案吧
&太感谢了。我们实验室做过光纤传输模拟信号实施两地频率同步的实验，效果还好。现在想研究数字时间同步。现在数字时间同步方面还有一种SDH实现时间同步的方法，不知道您了解吗？&
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lvboodvl 发表于
你说的这两个关键问题，大家也都在考虑1588在公网怎么传送，保证亚微妙时间精度的问题；
因为当初1588是I ...
太感谢了。我们实验室做过光纤传输模拟信号实施两地频率同步的实验，效果还好。现在想研究数字时间同步。现在数字时间同步方面还有一种SDH实现时间同步的方法，不知道您了解吗？
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之前听说过 没有仔细研究过&&电网里可能有用SDH传1588的需求&&
最简单的实现方式可能就是把1588以太包转成E1到SDH业务信道中传吧
但我不知道指针调整对时延抖动影响有多大 没有实际经验 不太确定& &
&哦，除了NTP和1588之外 还有精度比较高的网络时间同步协议了吗？&
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lvboodvl 发表于
之前听说过 没有仔细研究过&&电网里可能有用SDH传1588的需求&&
最简单的实现方式可能就是把1588以太包转成 ...
哦，除了NTP和1588之外 还有精度比较高的网络时间同步协议了吗？
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DOCSIS timing protocol 应该也可以 但我觉得比PTP NTP复杂
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不要尝试从公网传递高精度时间，除非这个公网是1588网络，运营商给你提供这个服务，但频率是可行的，目前所有的过三方传高精度时间的算法都存在理论无法克服的困难
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All Rights Reserved产品名称：IEEE1588网络时间服务器
发布日期： 11:34:45
产品价格：22元/台
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IEEE1588网络时间服务器专业提供商，产品正在国内外各行业近万个现场稳定运行，品质保证！&&&&IEEE1588网络时间服务器（GPS网络同步时钟,IEEE1588授时系统,PTP时间服务器）是上海锐呈电气有限公司自主研发生产的高精度授时（IEEE1588v2/PTP/NTP/eNTP）系统核心板卡，可以作为各种类型的时钟产品的高精度核心授时模块，也可作为终端被授时设备（如电力系统的保护、故障录波、测控单元、合并单元等二次设备）的IEEE1588(PTP)解码卡。该时钟板卡已广泛应用在数字化变电站，2.5G/3G/4G基站，无线应急通信，&CMMB基站，数字电视数字广播，轨道交通，电信机房，航空航天，金融交易等需要精密时钟服务的场所。经过同行专家鉴定，IEEE1588网络时间服务器的技术指标已经达到国际先进水平。&&&&产品接收多种时钟源发送的同步信号和时间信息，同时本身装备了高精度的守时时钟，可不受地域限制并以一定的精度与UTC&同步运行。&&&&产品核心平台满足IEEE&1588精密对时协议，由32-bit高性能CPU、高速FPGA&及高稳振荡器（铷钟或OCXO）构成，并采用VxWorks&进行多任务实时并行处理及调度。VxWorks&实时操作系统是美国WindRiver&公司设计开发的一种嵌入式实时操作系统（RTOS），其高性能的内核、友好的用户开发环境、良好的可靠性以及卓越的实时性被广泛地应用在通信、军事、航空、航天等高精尖技术领域及实时性要求很高的领域中。技术参数：1．IEEE1588网络时间服务器的时间源信号接口：1PPS信号输入/输出:幅度：≥&3&V；极性：正极性；阻抗：50&&#8486&#59;。TOD串口输入/输出:幅度：5V,TTL电平&#59;信息格式：GPRMC格式；波特率：300～115200可选。2.PTP/NTP协议时间：支持协议：IEE(PTP&v2)，IEEE，NTP，SNTP，ARP,UDP,TCP,Telent,ICMP,SNMP,DHCP,TFTP,MD5，IPv4、IPv6、VLAN；网络接口：10/100/1000M自适应以太网接口，RJ－45；吞吐量：满足每秒10000次时间请求；授时记录：保存最新3000条；授时精度：PTP:&30ns，NTP/SNTP:&1～10ms。3.平均无故障间隔时间(MTBF)≥150000小时；平均维修时间（MTTR）：一般不大于30分，使用寿命不少于20年。正常使用条件下无须维护。IEEE1588网络时间服务器功能特点：1．支持IEE协议，同时可向下兼容IEEE协议。2．&授时精度可达ns级，背靠背授时精度优于30ns，5跳40%单向流量下系统授时精度优于300ns。3．利用锐呈专有流量预测模型消除网络突发流量对授时精度的影响。4．支持组播和单播传输模式。5.同一板卡支持MASTER、SLAVE模式，可灵活配置，提供2个物理隔离的10/100/1000M自适应以太网接口。6.支持主时钟热备份及热切换模式（Pre-Master）及最佳主时钟选择算法（BMC）。7.支持P2P和E2E两种延时机制。8.支持便捷的Web在线管理及状态监控，可通过网络管理配置设备工作模式及属性。9.支持Firmware远程在线升级。10.强大的工业级系统平台保证当其作为主时钟时，可同时为上万个从时钟提供授时服务。11．高品质的工业级元件，高水准的电气设计，高密度集成的电路结构，使装置拥有优异的电气隔离和电磁屏蔽表现，整机无可调节器件，极大提高了时钟装置抗干扰性能与可靠性保障。12．通过配置可在不同物理通道上同时支持PTP、NTP、eNTP网络授时协议。13．板卡提供标准的1PPS-IN&和TOD-IN接口，用于接收外部时钟参考源；提供标准的1PPS-OUT和TOD-OUT，用于驱动外部时钟设备。IEEE1588网络时间服务器的质量服务：1．设备专业提供商，产品正在国内外各行业近万个现场稳定运行，品质保证。2．锐呈时钟同步产品，三年免费质保,终生维护，软件采取一次购买终身免费升级。3．现场在线运行设备出现故障，维护人员24小时内到达现场（特殊情况12小时内），维护时间一般不大于30分钟。4．资深工程师为您提供7*24小时技术支持，遵循&“实用”、“够用”、“好用”的原则,为您提供整套解决方案。如需现场安装调试，我司将选派有经验、有责任心的工程师第一时间赶到现场。我们的服务目标是“事无巨细，尽善尽美，客户全程无忧服务”，您的要求就是我们的任务，我们会珍惜您的每一份信任，努力做到更好。检测认证和典型业绩：检测认证：中国计量科学研究院测试证书（证书编号：XDsp)、中国电力科学研究院检验证书（远动[方]终端检字号)、华东电力试验研究院检测报告（报告编号：G-34-04）、ISO质量体系认证（证书编号：PRC004565）。典型业绩：上海电力、浙江电力、广东电力、江苏电力、宁海电厂、闵行电厂、南瑞、Siemens、Schneider、ABB、Areva、斯里兰卡电力项目、广州军区某部队、江苏移动。以上是IEEE1588网络时间服务器的简介，更详细介绍敬请参阅：http://www./ProductShow.asp?ID=169
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