（三）、PTP时间精确协议如何工作的【Part1】

1、精确时钟需要校准

一个自由运行的时钟，本身每次的频率也不是绝对一致的（每次频率都会有细微的差异），相位也是未知的。时间从来不是理想的，想到达到一个相对理想的准确时间，必须对时间进行调整（对时间间隔进行调整）。

2、 PTP时间运行在TAI time上的（提供了UTC的偏移量转换）

TAI time（The International Atomic Time国际原子时间）基于地球大地水平面上概念上的本征时间流逝，全球80多个国家实验室450多个原子钟所记录时间的加权平均值。它是一个连续的时间尺度，没有闰秒。由于地球自转的不规则性和长期减速而变化，UTC添加了闰秒，但UTC 闰秒的不规则性和不可预测性给多个领域带来了问题，尤其是带时间戳的精确时间服务。

PTP 主时钟使用原子时标 (TAI)。业务网络中的服务器使用 UTC 时间刻度 (UTC)。两个时间刻度之间的差异是 UTC 偏移量（当前为 37 秒）。每当闰秒发生时，该值就会增加一秒。

UTC 时间 =（TAI 时间 - UTC 偏移量）

我们今天测量的“时间”都不是绝对时间（例如自大爆炸以来），它们是自某些传统的近距离地标以来的持续时间（例如 TAI 于 1958 年重置，UTC 于 1972 年重置，GPS 时间于 2019 年重置）。只要持续时间单位相同，以秒表示的持续时间就相同。GPS（它与TAI的偏移量是1980年1月6日存在的闰秒数，现在为19）和TAI是统一（连续）时间；由于闰秒，UTC 是不连续的。

3、同步的概念

频率同步

频率同步（Frequency synchronization），是指信号之间的频率或相位上保持某种严格的特定关系，信号在其相对应的有效瞬间以同一速率出现，以维持通信网络中所有的设备以相同的速率运行，即信号之间保持恒定相位差。

相位同步

相位同步（Phase synchronization），也称为时间同步，是指信号之间的频率和相位都保持一致，即信号之间相位差恒定为零。

4、 PTP协议定义了什么？

PTP标准规定了主节点和从节点的通信方式，以及时间戳的生成位置和时间差异的计算方法，但未提及如何校准从节点！

是否进行硬件设置时间跳跃？什么是时间跳跃：

时间跳跃（time jump）是指在网络中的时钟同步过程中，系统时钟（本地时钟）经历了突然的、较大的变化，以便与主时钟同步。这种跳跃可以是向前或向后的。例如当系统首次连接到PTP网络时，它的本地时钟可能与主时钟存在较大的差异。为了快速实现同步，系统可能会进行一个较大的时间调整，使本地时钟与主时钟接近。或者如果网络条件发生变化或系统经历了重启，或者由于时钟漂移等原因导致本地时钟与主时钟的差距变大，系统可能需要进行时间跳跃来重新与主时钟同步。

是否平滑处理？

平滑处理指的是在时钟同步过程中对时间调整进行平滑化处理的方法。可能会使用滤波器来平滑时钟同步信息。这些滤波器可以根据一定的算法来估算时钟的偏差和漂移，并逐渐地调整本地时钟，而不是立即应用所有的调整。在进行时间调整时，可以设置速率限制，即每单位时间内可以调整的最大时间量。通过限制时间调整的速率，可以减少突变，并使调整过程更加平滑。系统可以根据之前的时钟同步数据和模式来预测未来的时间调整需求，并相应地进行调整。这种预测性调整可以使时间调整过程更加平滑，并减少对系统的影响。

是否使用PI闭环控制？

它由两个部分组成：比例（Proportional，P）和积分（Integral，I）。这两个部分根据当前误差的大小和历史误差的积累来生成输出。PI处理通常根据本地时钟与主时钟之间的偏差来调整本地时钟。偏差是指两个时钟之间的时间差异。根据PI控制器的原理，它会根据当前偏差（P部分）和偏差的积累（I部分），生成一个调整量，该调整量会被应用于本地时钟，以逐步将其调整为与主时钟同步。。通过PI处理，可以有效地处理时钟偏差，并减少因时钟调整而引起的突变，从而提高系统的稳定性和性能。