GY T 348-2021 专业广播环境下音视频设备精确时间同步协议规范.pdf
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1、 GY 中华人民共和国 广播电视和网络视听 行业标准 GY/T 348 2021 专业广播环境下音视频设备精确时间同步 协议规范 Specification of precision time synchronization protocols for audio and video equipment in a professional broadcast environment 2021 - 03 - 29 发布 2021 - 03 - 29 实施 国家广播电视总局 发布 GY/T 348 2021 I 目 次 前言 . II 引言 . III 1 范围 . 1 2 规范性引用文件 . 1
2、 3 术语和定义 . 1 4 缩略语 . 2 5 PTP类约束 . 3 5.1 PTP实体特性 . 3 5.2 PTP数据集 . 4 5.3 普通时钟和边界时钟 . 6 5.4 透明时钟 . 6 5.5 管理 . 6 5.6 PTP选项 . 10 6 时钟物理要求 . 10 6.1 频率 准确度 . 10 6.2 频率调整范围 . 10 7 系统同步 准确度 要求 . 10 8 系统同步安全要求 . 11 9 与其他 PTP类的互操作性 . 11 附录 A(规范性) timeOfNextJam的计算 . 12 附录 B(资料性) 各 PTP类数据集成员属性值对比 . 13 附录 C(资料性)
3、PTP网络拓扑示例 . 15 参考文献 . 16 GY/T 348 2021 II 前 言 本文件按照 GB/T 1.1 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/TC 239)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
4、(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。 GY/T 348 2021 III 引 言 本 文 件 基于 GB/T 25931 2010网络测量和控制系统的精
5、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 PTP 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。 GY/T 348 2021 1 专业广播 环境下音视频设备精确时间同步协议 规范 1 范围 本 文件 规定了专业广播环境下 , 基于 GB/T 25931 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
6、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。 2 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/T 14001 2012 标准清晰度电视磁带录像用时间和控制码 GB/T 25931 2010 网络测量 和控制系统的 精确时钟 同步协议( IEC 61588-2009, IDT) GY/T 193 2003 数字音频系统同步 3 术
7、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 professional broadcast environment 由专业广播电视设备 (含网络设备) 组成的,用于 广播电视节目 采集 、制作和 播 出的 环境。 3.2 精确时间协议 precision time protocol; PTP 由 GB/T 25931 2010定义的协议 。 3.3 PTP 类 PTP profile 适用于 某类 设备允许的精确时间协议( PTP)特征集。 3.4 准确 度 accuracy 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
8、网络上能发送或接收 PTP通信的设备。 3.6 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 。 GY/T 348 2021 2 3.7 每日 纠 偏 daily jam 一种在时间设施内运行的可选时间处理程序, 并通过 GB/T 14001 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) 。
9、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 最高级 时钟 grandmaster clock 在 PTP中的一个 域内,用作 GB/T 25931 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) 。 3.11 主时钟 master clock
10、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/T 25931 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 synchronization metadata; SM 音频 /视频信号 同步所需 的元数据 。 3.15 同步信号 synchronization signal 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 time ju
11、mp 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 primary reference 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( Best Master Clock Algorithm) GY/T 348 2021 3 DARS 数字音频 基准信号( Digital Audio Reference Signal) IGMPv2 互联网组管理协议 第二版( Internet Group Management Protocol,Versio
12、n 2) IGMPv3 互联网组管理协议 第三版( Internet Group Management Protocol,Version 3) IP 网际互连协议 ( Internet Protocol) IPv4 互联网通信协议第四版 ( Internet Protocol version 4) IPv6 互联网通信协议第 六 版 ( Internet Protocol version 6) MLDv1 组播侦听发现协议 第一版 ( Multicast Listener Discovery version 1) MLDv2 组播侦听发现协议 第二版 ( Multicast Listener
13、Discovery version 2) ppm 百万分之 ( part per million) SI 国际单位制 ( International System of Units) SMPTE 电影和电视工程师协会 ( The Society of Motion Picture and Television Engineers) TAI 国际原子 时( International Atomic Time) TLV 类型 、长度、值( Type、 Length、 Value) SM TLV 同步元数据 的类型、长度 、 值 (Synchronization Metadata TLV) UDP
14、用户数据报协议 ( User Datagram Protocol) UTC 协调 世界时( Coordinated Universal Time) 5 PTP 类 约束 5.1 PTP 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/T 25931 2010附 录 D中指定的 IPv4上的 UDP; b) GB/T 25931 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/T 25931 2010中 6.4定义的
15、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、 Follow_Up 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 。 Delay_Req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
16、收单播 Delay_Req报文的端 口都应发送单播的 Delay_Resp报文,见 GB/T 25931 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。 GY/T 348 2021 4 对于 IPv4组播报文,
17、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。 5.1.3 PTP 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/T 25931 2010的 要求。 5.1.3.2 设备属性 5.1.3.2.1 timeSource 该属性 指示最高级时钟 所使用的时间源信息 , 其 值应为 GB/T 25931 2010中 7.6.2.6给出 的 timeSou
18、rce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 F0h。 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。 5.1.3.2.2 clockClass 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/T 25931 2010中 表 5定义 的 clockCl
19、ass枚举值 。 表 1 clockClass 附加枚举值 clockClass(十进制) 技术要求 150 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 1ppm 频率 准确度 (例如符合 GY/T 193 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 158 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 10ppm 频率 准确度 (例 如符合 GY/T 193 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 220 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
20、于 SI 秒 1ppm 频率 准确度 (例如符合 GY/T 193 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 228 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 10ppm 频率 准确度 (例 如符合 GY/T 193 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 5.1.3.2.3 其他 属性 , 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。 5.2 PTP 数据集 5.2.1 可配置的数据集成员 GY/T 348 2021 5 可配置的数据集成员
21、 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; 2) 规定 执行 BMCA时 用到 的次要优先级 。 c) defaultDS.domainNumber 1) 缺省初始化值: 127,可配置 范围 : 0 127; 2) 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 。 d) defaultDS
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