【GY广播电视行业标准】 专业广播环境下音视频设备精确时间同步协议规范

中华人民共和国广播电视和网络视听行业标准GY/T348—2021
专业广播环境下音视频设备精确时间同步协议规范
Specificationofprecisiontimesynchronizationprotocolsforaudioandvideoequipment inaprofessionalbroadcastenvironment2021-03-29发布
国家广播电视总局
2021-03-29实施
-nrKaeerKAca-
规范性引用文件
术语和定义
缩略语
PTP类约束
PTP实体特性：
PTP数据集
普通时钟和边界时钟
透明时钟
PTP选项.
6时钟物理要求
6.1频率准确度
6.2频率调整范围
系统同步准确度要求
系统同步安全要求
9与其他PTP类的互操作性
附录A（规范性）
附录B（资料性）
附录C（资料性）
参考文献
timeOfNextJam的计算
各PTP类数据集成员属性值对比
PTP网络拓扑示例
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GY/T3482021
GY/T348-2021
本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本文件由全国广播电影电视标准化技术委员会（SAC/TC239）归口。本文件起草单位：国家广播电视总局广播电视规划院、中央广播电视总台、国家广播电视总局广播电视科学研究院、北京市广播电视局、电影卫星频道节目制作中心、广东广播电视台、湖南广播电视台、上海广播电视台、北京格非科技股份有限公司、视溪科技（上海）有限公司、北京中科大洋科技发展股份有限公司、成都索贝数码科技股份有限公司、新华三技术有限公司、利达电子株式会社、博科达（北京）科技有限公司、北京安达斯信息技术有限公司、南京奥视威电子科技股份有限公司、上海交通大学。本文件主要起草人：邓向冬、刘文翰、韦安明、张建东、宋蔚、罗攀、张娟、周芸、秦旭东、何英楠、宁金辉、王惠明、罗映辉、萧峰、袁跃、鲍放、林建泉、商同、谢海荐、乔传义、朴京浚、郭旭刚、刘春桓、喻金华、翟广涛、
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本文件基于GB/T25931一2010《网络测量和控制系统的精确时钟同步协议》规定的PTP协议制定通过约束PTP协议中路径延时测量机制、时钟数据集成员的初始值和可配置范围、允许和禁用的PTH
选项，补充带有同步元数据的机构扩展TLV，定义了适用于专业广播环境的PTP类，并进一步规定了通过应用该PTP类建立广播电视系统同步时应满足的同步准确度要求。rrKaerkAca
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1范围
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专业广播环境下音视频设备精确时间同步协议规范本文件规定了专业广播环境下，基于GB/T25931一2010的PTP协议实现时钟设备（包括视音频设备和网络设备）精确时间同步的技术要求。本文件适用于IP架构下专业广播环境音视频设备（含网络设备）的设计、生产、集成、运行、维护和验收。
规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件：不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T14001一2012标准清晰度电视磁带录像用时间和控制码GB/T25931—2010网络测量和控制系统的精确时钟同步协议（IEC61588-2009，IDT）GY/T193—2003数字音频系统同步3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。3.1
专业广播环境professionalbroadcastenvironment由专业广播电视设备（含网络设备）组成的，用手广播电视节目采集、制作和播出的环境，3.2
精确时间协议
precisiontimeprotocol;PTP
由GB/T25931—2010定义的协议。3.3
PTP类PTPprofile
适用于某类设备允许的精确时间协议（PTP）特征集。3.4
accuracy
准确度
在一个测量集上，待测时钟与理想参考时钟的时间或频率误差的平均值。3.5
节点node
在网络上能发送或接收PTP通信的设备。3.6bzxz.net
大端模式big-endian
一种多字节数据字的网络传输顺序，首先传输数据字的最高位字节，其次依次传输低位字节。-rrKaeerKAca-
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每日纠偏
dailyjam
-种在时间设施内运行的可选时间处理程序，并通过GB/T14001一2012时间编码将其时间地址值调整为与选定的纠偏事件相对应的本地时间。该程序通常由设施运营方在清晨的非敏感时间执行。注：本文件不要求纠偏事件每日发生，在某些系统中仅在适应非连续时才发生（例如：闰秒或夏令时调整）。3.8
域domain
一个通过PTP互相保持同步的时钟逻辑组，但无需和另一个PTP域的时钟同步。3.9
grandmasterclock
最高级时钟
在PTP中的一个域内，用作GB/T25931一2010精确时间协议（PTP)的最终时间源。3.10
本地时间local time
在某个地理位置的某个司法管理辖区内由法律或习俗规定的时间尺度，注：通常是本地通用的日历日期和当日时间。本地时间一般包含了与UTC间的时差、因UTC规则而累积的闰秒，以及可能实行的夏令时（如有）。
主时钟master clock
在单一PTP通信路径情况下，作为时间源的时钟。在该路径上的所有其他时钟都同步到该时钟。3.12
历元epoch
由GB/T25931—2010定义的PTP域中的时间标尺的原点。3.13
从时钟slave clock
在单一PTP通信路径上，可同步到其他时钟的时钟。3.14
同步元数据synchronizationmetadata；SM音频/视频信号同步所需的元数据。3.15
同步信号
synchronizationsigna
用于专业广播环境下音频/视频设备同步的参考信号。3.16
时间跳变
timejump
可事先预知的本地时间的非连续性变化，通常由闰秒或夏令时调整所引起。3.17
主参考primaryreference
可溯源至国际标准的时间或频率源。4缩略语
下列缩略语适用于本文件。
ARB任意（ARBitrary）
BMCA最佳主时钟算法（BestMasterClockAlgorithm）2
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DARS数字音频基准信号（DigitalAudioReferenceSignal）GY/T3482021
IGMPv2互联网组管理协议第二版（InternetGroupManagementProtocol，Version2）IGMPv3互联网组管理协议第三版（InternetGroupManagementProtocol，Version3）IP网际互连协议（InternetProtocol）IPv4互联网通信协议第四版（InternetProtocolversion4）IPv6互联网通信协议第六版（InternetProtocolversion6）MLDvl组播侦听发现协议第一版（MulticastListenerDiscoveryversion1）MLDv2组播侦听发现协议第二版（MulticastListenerDiscoveryversion2）ppm百万分之（partpermillion）SI国际单位制（InternationalSystemofUnits）SMPTE电影和电视工程师协会（TheSocietyof MotionPictureand Television Engineers）TAI国际原子时（InternationalAtomicTime）TLV类型、长度、值（Type、Length、Value）SMTLV同步元数据的类型、长度、值（SynchronizationMetadataTLV)UDP用户数据报协议（UserDatagramProtocol）UTC协调世界时（CoordinatedUniversalTime）5PTP类约束
5.1PTP实体特性
5.1.1网络传输机制
至少应支持以下两种网络传输机制中的一种：a）GB/T25931一2010附录D中指定的IPv4上的UDPb）GB/T25931—2010附录E中指定的IPv6上的UDP。对于透明时钟，应使用IPv4转发IPv4报文，使用IPv6转发IPv6报文。5.1.2通信模型
使用GB/T25931-一2010中6.4定义的报文建立PTP时钟同步，报文传输模式要求如下：Announce、Sync、Follow_Up报文必须支持的报文传输模式：组播。Announce、Sync、FollowUp报文允许支持的报文传输模式：单播。对于Announce和Sync报文，单播协商不做硬性要求。在同一个PTP域中，Announce、Sync和Follow_Up报文应使用同一种传输模式，如全使用组播或全使用单播报文传输模式。
DelayReq报文可选组播或单播报文传输模式。对于Delay_Req报文，单播协商不是必须的。每个处于MASTER状态的、接收单播Delay_Req报文的端口都应发送单播的DelayResp报文，见GB/T25931—2010中9.5.12。注：如果Sync和Announce报文采用单播报文传输模式且未启用单播协商机制，则需要通过其他机制将从时钟的IP地址传送给主时钟。
Pdelay_Req报文可选组播或单播报文传输模式。Pdelay_Resp和Pdelay_Resp_Follow_Up报文应使用单播报文传输模式。Management报文可选组播或单播报文传输模式。对Management报文进行答复的报文应通过单播传输。3
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对于IPv4组播报文，接收方应支持IGMPv2，宜支持IGMPv3。对于IPv6组播报文，接收方应支持MLDv2，并且可选支持MLDv1。
5.1.3PTP设备特性
5.1.3.1节点类型
必须的节点类型：普通时钟。
允许的节点类型：边界时钟、端到端透明时钟、点到点透明时钟、管理节点。除本文件所列设备属性值外，各类设备属性值应满足GB/T25931一2010的要求。5.1.3.2设备属性
5.1.3.2.1timeSource
该属性指示最高级时钟所使用的时间源信息，其值应为GB/T25931一2010中7.6.2.6给出的timeSource枚举值或本PTP类定义的如下枚举值：当主时钟的时间取自一个时间值是未定义且与真实的时间无关、时标是ARB的同步信号的周期性时，timeSource取FOh
当主时钟的时间取自一个最初参考本地时间源的同步信号，随后主时钟时间相对于真实时间的准确度取决于同步信号频率的准确度时，timeSource取F1h。5.1.3.2.2clockclass
该属性指示最高级时钟分发的时间或频率的可溯源性，其值应为表1定义的附加枚举值或GB/T25931—2010中表5定义的clockclass枚举值。表1clockclass附加枚举值
clockclass（十进制）
5.1.3.2.3其他属性
技术要求
之前已同步到主参考时间源的时钟，其频率同步到具有相对于SI秒土1ppm频率准确度（例如符合GY/T193一2003规定的一级准确度DARS时钟信号）的参考源上。时标应通过PTP分发之前已同步到主参考时间源的时钟，其频率同步到具有相对于SI秒土10ppm频率准确度（例如符合GY/T193一2003规定的二级准确度DARS时钟信号）的参考源上。时标应通过PTP分发
之前未同步到主参考时间源的时钟，其频率同步到具有相对于SI秒土1ppm频率准确度（例如符合GY/T193一2003规定的一级准确度DARS时钟信号）的参考源上。时标应通过ARB分发之前未同步到主参考时间源的时钟，其频率同步到具有相对于SI秒土10ppm频率准确度（例如符合GY/T193一2003规定的二级准确度DARS时钟信号）的参考源上。时标应通过ARB分发
T，该参数是PTP方差算法中测量样本的采样周期，缺省初始化值取1.0s。5.2PTP数据集
5.2.1可配置的数据集成员
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可配置的数据集成员属性限定如下。a)defaultDS.priority1
1）缺省初始化值：128，可配置范围：0～255：2）规定执行BMCA时用到的优先级。b)
defaultDS.priority2
1）缺省初始化值：128，可配置范围：0～255：规定执行BMCA时用到的次要优先级。2）
defaultDS.domainNumber
缺省初始化值：127，可配置范围：0～127；1
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域由一个或多个按协议相互通信的PTP设备组成，domainNumber属性是用来标识域的整数。
defaultDS.slaveOnly
普通时钟无法或无意进入主时钟状态时，则取值TRUE，其他情况取值FALSE。注：在使用本类（profile）的典型系统中，大部分设备都只能工作在从时钟状态。e)
portDs.logAnnounceInterval
缺省初始化值：-2，可配置范围：-3～1：1
该属性规定连续Announce报文的平均时间间隔，即announceInterval，它与2）
announceReceiptTimeout一道决定当主时钟失效事件发生时BMCA重新配置系统的速度：3）
该属性值在全域中应是统一的，其值为：以2为底、单位为秒的时间间隔的对数。例如当要求报文间隔为0.25s时，该属性值应设为-2：当要求报文间隔为2s时，该属性值应设为1：
为满足建立同步的时间要求，推荐使用缺省初始化值或比缺省值更小的值作为该属性的值。4
portDS.announceReceiptTimeout1
缺省初始化值：3，可配置范围：2～10：该属性规定ANNOUNCE_RECEIPT_TIMEOUTEXPIRES事件发生前未接收到Announce报文的时2）
间间隔announceIntervals的个数。portDS.logSynclnterval
缺省初始化值：-3，可配置范围：-7～-1：2)
该属性规定连续Sync报文间的平均时间间隔，其值为：以2为底、单位为秒的时间间隔的对数：
这个时间间隔被设定为较小的值（也即较高报文发送率），便于从时钟更快同步：为满足建立同步的时间要求，推荐使用缺省初始化值或比缺省值更小的值作为该属性的值。4
portDS.logMinPDelayReqInterval缺省初始化值：与portDS.logSyncInterval相等，可配置范围：1
portDS.logSyncInterval~portDS.logSyncInterval+5:该属性规定在链路上传输的连续PdelayReq报文间允许的最小平均时间间隔，即2）
minPdelayReqInterval。
i)transparentClockDefaultDS.delayMechanism1）端到端透明时钟取01h，点到点透明时钟取02h；2）该属性规定透明时钟使用的延时测量选项。transparentClockDefaultDS.primaryDomain）
缺省值与defaultDS.domainNumber相等：2)i
该属性规定透明时钟的主谐振域，5
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5.2.2动态数据集成员
portDS.logMinDelayReqInterval，该属性的缺省初始值应与portDS.logSyncInterval相等，允许的取值范围为portDS.logSyncInterval~portDS.logSyncInterval+5。该属性的值是动态的，由主时钟根据其处理Delay_Req报文流量的能力来决定，见GB/T25931一2010中7.7.2.4的内容。
除非从时钟的数量超过了主时钟在初始速率下可支持的数量，否则主时钟不宜在初始值的基础上调增portDS.logMinDelayReqInterval（达到降低报文速率的目的）。5.3普通时钟和边界时钟
5.3.1最佳主时钟算法
应使用GB/T25931—2010的9.3.2、9.3.3和9.3.4中定义的缺省的最佳主时钟算法（BMCA）。5.3.2路径延时测量机制
缺省的路径延时测量机制应使用延时请求一响应机制，也可使用对等延时机制。注：具备支持两种机制的端口的边界时钟，可用于桥接不同的机制。而按照GB/T25931一2010的规定，每个主-从连接只允许一种机制存在。
5.4透明时钟
路径延时测量机制要求同5.3.2。5.5管理
5.5.1管理机制
管理机制应使用GB/T25931—2010的15.2中的规定。5.5.2机构扩展TLV：SMTLV
5.5.2.1报文结构
本文件遵循GB/T25931—2010约定的字节和位顺序。每过一秒钟或主时钟的锁定状态改变时，最高级时钟处于MASTER状态的每个端口都应发送一条带有SMTLV的管理报文。
管理报文（COMMAND）的结构应符合表2的规定，SMTLV的结构应符合表3的规定。为避免在大型PTF网络中出现突发流量的情况，当从时钟收到带有SMTLV的管理报文（COMMAND）时，不宜回复应答管理报文（ACKNOWLEDGE）。
注：与同步、建立主从层次结构、信令相关的报文终止于边界时钟的协议机，并不会被转发。由边界时钟其他端口转发的管理报文在系统内被限制传播。管理报文（COMMAND）结构
targetPortIdentity
8位字节
偏移量
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见GB/T25931—2010中13.3
全为1
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