摘要
根据IXIA IEEE1588测试解决方案，详细介绍了IEEE1588协议主要测试项目，包括校正系数（Correction Factor）测试和BMC测试。
1 引言
目前，运营商在大规模部署下一代网络，分组交换网将替代TDM成为主流承载网络。随着网络和业务全IP化的发展，在分组交换网络上传送TDM业务，IPTV业务，3G/4G等实时要求较高的应用时，需要分组交换网络提供更高质量的同步与定时机制。传统以太网没有内置时钟的分布能力，同步以太网对现有以太网做了一种扩展，类似TDM网络在物理层发布时钟，实现了设备间时钟频率同步。但是还有一些应用需要时间上的同步，IEEE1588-2008 PTP（Precision Timing Protocol）应运而生，成为公用的提供时间同步和频率同步的协议。
回顾同步技术的发展，我们曾在以太网上用过NTP技术，GPS技术或用T1/E1和以太网组成混合网络来增加以太网的时钟同步能力，但由于NTP自身技术的限制，其精度只能在1~50ms之间；GPS广泛应用在CDMA基站和许多其它应用，提供时间和频率的同步，但GPS接收机需要在空中架设天线，在办公室或运营商机房里实施是比较困难的；在T1/E1和以太网混合网络，用T1/E1传递时钟，用以太网扩大带宽，但从网络建设成本来讲用这种方法是不经济的。IEEE1588v2是一种精确时间同步协议，可以认为是对NTP协议的一种进化版本，IEEE1588v1精度可以达到亚ms级，IEEEv2精度可以达到亚us级的精度。IEEE1588v2对IEEE1588v1进行了改进和提高，提高了同步精度，加入了故障容限，满足冗余和安全的保障功能，并引入边界时钟和透传时钟两种新类型设备。通过主从设备间传递PTP消息包，从时钟计算时间和频率偏移，实现与主时钟的频率和时间的同步。
在研发和部署PTP设备时，在主要功能、性能和压力测试方面，我们面临诸多挑战。目前，对PTP的协议测试主要有以下方面：
（1）校正系数测试：测试PTP设备是否能精确计算校正系数（Correction Factor）。
（2）PTP设备规模测试：测试主时钟在不同的各种消息速率下，能够支持的最大从时钟数。
（3）BMC测试：主要指最佳主时钟（BMC）选择测试和错误倒换测试。
（4）对PTP包优先级的测试：测试PTP设备如何对PTP的包做到有保证的转发，结合L2和L3 QoS的测试。
（5）多时间域测试：测试多时间域的规模和多时间域下是否有相互交互。
（6）加载控制面：在测试PTP协议时，通过仿真STP和路由协议等，可以加载控制平面，并同时仿真网络的不稳定情况。
（7）异常测试和加载额外压力的测试。
（8）协议定时器的测试：例如在发送了Sync消息以后可以控制发送Follow UP的间隔时间。
（9）稳定性测试：通过发送异常包来测试PTP设备的稳定性。
2 主要测试项目
2.1 校正系数错误测试（Correction Factor Error）
透传时钟（Transparent Clock）最重要的一个功能就是能够正确测量PTP包经过它时的延迟（ns级），这个延迟我们又叫做“驻留时间”。透传时钟在发向下游的PTP消息里携带延迟信息，称为校正系数（Correction Factor），如果CF不准确，下游的从时钟就无法与上游的主时钟精确同步。
用IXIA测试仪表可以测量每个PTP包经过透传时钟的实际延迟，并比较PTP消息里所报告的CF值，可以更有效地测试透传时钟所计算的CF值是否准确。CF Error计算公式为：CF Error=Correction Factor-Actual Latency。
CF Error如果是正的，则表示透传时钟过高估算了驻留时间。反之，则表示透传时钟过低估算了驻留时间。如果CF Error过大和变化过大，将引起下游的从时钟同步丢失。通常CF值在几十ns是可以接受的。在ISPCS2009研讨会上IXIA展示了CF的测试结果，被公认为是透传时钟测试的业界标准。
（1）IXIA测试的配置模式
●校准模式：用校准线缆直接背靠背连接IXIA测试仪表的两个端口，执行校准过程（见图1）。
图1 校准测试拓扑图
●测试模式：用测试仪表的两个端口连接被测设备的两个端口，执行测试过程。校准线缆长度是测试线缆的2倍（见图2）。
图2 Correction Factor Error测试拓扑图
为了测试的准确性，在测试前需先校准，减少由于测试仪表内部的时间开销或光缆/电缆传送的延迟引起的不准确性，主要包括：测试仪表内部的时间开销和通过光缆或电缆传送的延迟（如五类电缆线的传送延迟是48ns/m，光缆传送延迟是29ns/m）。图3所示的是校准帮助修正测试仪表内部时间开销和线缆传送延迟示意图。
图3 校准帮助修正测试仪表内部时间开销和线缆传送延迟
（2）CF Error测试步骤
●校准时间戳
①在两个测试端口分别设置主时钟仿真和从时钟仿真，Tx和Rx校准因子（Calibration Factor）的缺省值为0，测试拓扑如图1所示。
②测试执行一段时间后，测试系统会显示平均Sync Latency和平均Delay Request Latency。
③在模拟主时钟的测试端口，我们可以根据公式（1）和公式（2）配置Tx和Rx校准因子（Calibration Factor）：
Tx Calibration Factor=Sync Latency/2 （1）
Rx Calibration Factor=Delay Request Latency/2 （2）
④在模拟从时钟的测试端口，可以根据公式（3）和公式（4）配置Tx和Rx校准因子（Calibration Factor）：
Tx Calibration Factor=Delay Request Latency/2 （3）
Rx Calibration Factor=Sync Latency/2 （4）
