一、引言

在現代網絡通信領域，時鐘同步精度至關重要，時間敏感網絡（TSN）作為新一代工業通信的核心技術，其時鐘同步精度直接影響數據傳輸的實時性與系統協同效率。尤其在工業自動化、車載網絡等高精度場景中，精確同步已成為剛性需求。本文圍繞時鐘同步精度測試展開，涵蓋測試方法、信而泰測試方案等關鍵內容，旨在深入剖析時鐘同步精度測試的全貌，為相關技術研究與應用提供有力參考。

二、時鐘同步精度技術解析

（一）時間同步過程

在網絡時鐘同步體系中，全局主時鐘借助 Sync 報文為從時鐘授時，同時利用 P_delay 報文精確計算路徑延時。從時鐘依據 Sync 報文以及獲取的路徑延時數據，對本地時鐘的頻率和相位進行精準調整，從而達成與主時鐘的時間同步。

然而，盡管 gPTP 協議明確了時間同步機制，但由于各廠家在具體實現過程中的差異以及硬件性能的參差不齊，從時鐘在跟隨主時鐘時可能出現偏差。

（二）同步誤差

為衡量從時鐘調整本地時鐘跟隨主時鐘的能力，即評估時鐘同步的精度，通常采用測量從時鐘相對于主時鐘同步誤差的方式。在 802.1AS – 2011/2020 Annex B.3 標準中，對 TSN 網絡的同步精度提出了嚴格要求：任意兩個時間感知系統，若它們之間間隔 6 個或更少的時間感知系統（即跳數為 7 或更少），則其同步誤差應控制在 1 微秒（1000 納秒）峰峰值以內。這一標準為時鐘同步精度的評估提供了重要依據。

三、時鐘同步精度測試方法論

（一）1PPS 脈沖對比法法

1測試原理 ：主節點和從節點在 PTP 時間的每整秒輸出脈沖信號，隨后使用示波器對這兩個輸出信號進行對比分析。

優勢 ：此方法是一種成熟的測試手段，操作簡單，僅需借助示波器即可完成對比工作，適合實驗室單設備驗證。

劣勢 ：

需要被測設備支持1PPS測試；

部分設備存在固定誤差；

需要示波器進行對比，不支持大規模測試

（二）反向同步（Reverse Sync） ** 法**

測試原理 ：Reverse Sync 方法要求從節點在第二時鐘域發送反向 Sync/Follow - up 報文。測試設備首先計算鏈路延遲，然后依據反向報文中攜帶的從節點同步時間，最終實現對從節點同步精度的準確評估。

優勢 ：

利用已有的網絡進行測試

可以應用于集成交換設備的測試

不需要其他的報文形式

劣勢 ：

從節點需支持多時鐘域及反向報文生成功能；

高精度時間戳采集對硬件性能要求嚴苛。

（三）方法對比

四、信而泰同步精度測試方案

1PPS 測試方法

信而泰使用 BigTao 設備進行測試，具體操作是將 BigTao 測試口連接到 DUT 的測試口，BigTao 機箱背板口輸出 1PPS 信號至示波器，DUT 的 1PPS 口輸出信號同樣接入示波器。在測試中，儀表充當 AS 協議 Master，DUT 作為 Slave，待時鐘同步完成后，在示波器上捕捉儀表和 DUT 的脈沖信號并進行對比，以此確定被測設備時鐘同步的精準度。

Reverse Sync 測試方法

信而泰支持反向同步測試功能。在測試中，儀表既可以作為 Master，也可以作為 Slave。

方案優勢：

• 同時支持IEEE 802.1AS全協議內容仿真；
• 同時支持TSN協議族測試（Qav、Qbv、Qbu、Qci、Qcr、Qcc、Qch、CB等協議）；
• 同時支持設備性能和功能測試。
  

五、結論

時鐘同步精度測試對于保障網絡系統的穩定運行和數據傳輸的準確性具有重要意義。在實際應用中，需要根據具體的測試需求、被測設備的特性以及測試環境等因素，綜合選擇合適的測試方法和測試設備。信而泰方案同時支持1PPS與反向同步測試法，分別覆蓋了單設備驗證與復雜網絡評估場景，為行業提供了高性價比的測試工具。隨著網絡技術的不斷發展，時鐘同步精度測試技術也將持續演進，信而泰將持續為行業提供更高效、更可靠的網絡通信測試設備和方案。

審核編輯 黃宇