时间同步是网络实时通信的基础。IP多媒体子系统(IP Multimedia Subsystem, IMS)与重叠网络的融合是IP通信技术快速发展的一个重要方向。然而现有的时间同步算法与技术都不能很好的适应于复杂多变的重叠网络环境,同步过程对于它支撑的实时应用不可控制和管理,在广域网又很少能够达到可为电信级服务质量提供保障的精度。因此研究一种适应于重叠网络环境,与IMS信令技术密切结合,并达到一定精度要求的时间同步机制,有着重要的理论与现实需求。本文通过对已有时间同步机制的研究和总结,以及对IMS重叠网络架构的理解和把握,面对该网络对时间同步提出的需求与问题,提出了一种新的适应于IMS重叠网络的时间同步机制；接下来对这种新的同步机制从消息的传输流程、本地保存的数据、消息的内容格式和节点的处理行为四个方面进行了详细的协议定义；最后,本文还通过修改扩展开源软件SIPp的行为,对设计的时间同步机制进行了实现,并利用OMNeT++仿真软件对其进行了仿真实验。该时间同步机制充分利用了IMS重叠网的网络特性,扩展利用了会话初始协议(Session Initiation Protocol, SIP)的会话交换过程来进行同步消息的传递；并采用了时间记录与消息传输相分离的更加精准的记时方式,以及基于重叠网络特性并带有反馈的更加灵活的对时机制；而且在设计中通过多种控制手段将广域网的时间同步问题转化为局域网上的时间同步,减小了非对称时延路径对同步算法造成的影响。它基本上满足了IMS重叠网络对时间同步服务的需求,并在一定程度上解决了该网络对时间同步服务的实现提出的几个问题。通过对该时间同步机制的具体实现与仿真实验,验证了该时间同步方案确实能够有效地利用SIP消息的传递较好的完成时间同步服务。仿真测试结果表明该同步方案可以通过并不频繁的消息交互,使网络中节点的时钟信息保持lms级的精确度,达到了预期的要求。