PTN 分组时钟技术.ppt

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1、PTN 分组时钟技术,前言,分组网络原来只是为传送分组数据而设计的，网络节点间不需严格同步，传统包交换网络是一个异步网络。随着电信分组化趋势的急速发展，分组网络的应用越来越广泛，分组承载网络也必须承担起原来TMD网络传送时钟的任务。为了满足新兴分组网络的同步需求，需要分组网络也能够实现网络同步，为此，各种组织制定了多种技术方案和标准。,培训目标,学完本课程后，您应该能：描述分组网络同步的意义理解ACR基本原理理解同步以太技术基本原理理解1588v2基本原理,目 录,1.IP网络同步概述2.ACR3.同步以太网4.IEEE 1588v2,目 录,1.IP网络同步概述2.ACR3.同步以太网4.I

2、EEE 1588v2,同步的基本概念,同步的定义指两个或两个以上信号之间，在频率或相位上保持某种特定关系，即两个或两个以上信号在相对应的有效瞬间，其相位差或频率差保持在约定的允许范围之内。同步的分类,频率同步,时间同步（相位同步）,同步的意义,如果网络中时钟严重不同步，则会产生如下后果：业务误码率急剧升高指针调整频繁各种告警器疯狂上报关键芯片突然失效,无线网络的同步需求,分组网络同步解决方案,分组网络面临的问题传统的PSN为异步网络，节点间不存在同步关系在PSN中传送数据包，数据包到达目的节点的延时存在不确定性（延时抖动）业界几种实现PSN同步的主流技术方案ACR(G.8261标准)CES_A

3、CRTOP_ACR(自适应)以太网物理层同步（G.8262/G.82623/G.8264等标准）IEEE PTP 1588V2,分组时钟技术概述,CES_ACR,TOP_ACR,1588v2,1588v1,NTP,Syn_Eth,E1/SDH,问 题,目前业界有哪些在分组网络中实现同步的技术?,目 录,1.IP网络同步概述2.ACR3.同步以太网4.IEEE 1588v2,ACR时钟技术概述,ACR（Adaptive clock recovery）将本地时钟（timing）信息根据一定的封装格式放入分组数据报文（业务报文/专用报文）中发送，在接受端从分组数据中恢复时钟时，通过算法和封装格式尽量

4、规避PSN传送过程中所带来的损伤。自适应的含义就是不需源端设备参与时钟恢复，由宿端设备自行恢复同步信息。,ACR的基本实现过程,根据FIFO队列的长度调整输出时钟频率 队列过长加快提取频率 队列过短减慢提取频率 对丢包很敏感,产生携带时钟信息的Timing包,时钟源,f,Timing包队列,时钟源,f,网络接口,时钟处理模块,分组网络,CES_ACR技术简介,CES_ACR是基于CES电路仿真技术（业务报文）的自适应时钟同步方式。时钟恢复过程 在Ingress侧PE设备上，从TMD接口提取时钟，以获取的时钟频率发送CES业务报文。在Egress侧PE设备上，CES芯片根据CES业务接收缓冲区的

5、变化情况恢复出原始的TMD时钟频率。,BSC,E1,E1/Ch STM-1,TDM+时钟,TDM+时钟,IP/MPLS,CES,从TDM接口提取时钟,根据CES业务中的信息恢复业务时钟,PTN,PTN,CES_ACR应用场景,基站通过E1接口（可经过微波设备）由PTN作为网关接入异步分组网络。RNC侧PTN设备作为CES_ACR时钟源，基站侧PTN设备采用自适应算法对RNC侧的时钟信息进行恢复，保证了无线网络同步。,PTN,PTN,PTN,RNC/BSC,E1,MW,E1,E1,MW,MW,异步IP网络,TOP_ACR技术简介,时钟恢复过程在Ingress侧PE设备上，以固定的频率发送包括Ti

6、ming信息的分组报文。在Egress侧PE设备上，接收端连续监测存储在FIFO存储器中的报文信息量偏差，用时钟恢复算法跟踪线路时钟频率。,BSC,E1,E1/Ch STM-1,TDM+时钟,TDM+时钟,IP/MPLS,CES,从TDM接口提取时钟,根据CES业务中的信息恢复业务时钟,PTN,PTN,ACR/TOP优缺点分析,问 题,思考题：能使用ACR技术为TD_SCDMA网络提供同步么？,目 录,1.IP网络同步概述2.ACR3.同步以太网4.IEEE 1588v2,同步以太技术概述,同步以太技术通过直接利用以太网物理层面上的特性，从串物理层的串行数据码流恢复时钟达到包网络全面同步，与上

7、层业务无关，不受网络负载影响。同步过程通过从以太网线路上的串行码流里提取时钟并选源后，时钟锁相环跟踪其中一个以太网线路时钟，产生系统时钟，通过系统时钟作为以太网物理层发送时钟用于发送数据来实现时钟向下级传递。,E1,PHY,GE/FE/E1/STM-1,Master clock,Ethernet,MAC,MAC,PHY,8B/10B Coding,E1/FE,RNC/BSC,同步以太技术实现过程,Step1：根据网络串行码流从线路上恢复物理层的时钟。实现方式：1、从PHY芯片恢复时钟。2、从CDR恢复时钟。Step2：同步以太网提取最优时钟作为系统时钟源，在下发给各单板。,PHY,PHY,PH

8、Y,时钟板,系统时钟,PHY提取时钟,同步以太技术应用场景,E1,BITS,BITS,E1,GE,GE,GE,FE,FE,E1,FE,FE,E1,GE,E1,GE Ring,场景一：链型网络,场景一：环型网络,同步以太SSM报文 ITU-T G.8264,同步以太技术优缺点分析,问 题,请思考：在部署同步以太网技术时，哪些方面需要注意?,目 录,1.IP网络同步概述2.ACR3.同步以太网4.IEEE 1588v2,1588v2技术概述,IEEE 1588v2是网络测量和控制系统的精密时钟同步协议标准，采用PTP（精密时钟同步）协议机制，精度可以达到亚微秒级，实现频率同步和时间（相位）同步。I

9、EEE 1588v2协议的关键技术点可以分为三个BMC（最佳主时钟）算法主从同步原理透明时钟TC模型1588v2采用握手的方式，利用精确的时间戳完成频率和时间同步。,1588v2网络设备模型,OC:Ordinary clockOC模型用于整个网络的时间源或时钟宿，不能同时作为始端和终端。OC模型对应网络的纯粹时钟源和时钟宿BC：Boundary clockBC模型相当于时间中继器，是OC两种类型的混合体，既可以恢复时钟，又可以作为时钟源往下游传递时钟BC模型对应处于中间位置的网络节点TC：Transparent ClockTC模型自身不恢复时间和频率，仅作1588相关报文的处理及传递TC模型对

10、应网络中仅需配合处理1588v2报文，自身不需恢复时钟的设备,1588v2设备端口状态,MasterMaster状态意味着该端口作为上游端口向下游端口发送时钟信息OC和BC模型中都可以存在Master端口状态，但BC可以同时存在Slaver端口状态SlaverSlaver状态意味着该端口作为下游端口接收上游端口发送来的时钟信息OC和BC模型中都可以存在Slaver端口状态，但BC可以同时存在Master端口状态PassivePassive状态意味着该端口作为透明端口往下游端口传送上游端口发送来的时钟信息，但自身不用。Passive端口状态只在TC模型中存在,设备模型、端口状态示例,M：Mast

11、erS:SlaverP:Passive,BC,1S,2M,3M,MOC,SOC,PTCP,BC,1S,2M,3M,MOC,SOC,PTCP,P TC P,主从同步,同步过程1.t1时刻主时钟发送syn essage报文，带t1的时刻值由Master通过MAC层直接下插到Syn Message报文中通知Slaver。2.t2时刻从时钟接收到syn essage报文。3.t3时刻从时钟发送Req报文。4.t5时刻主时钟发送Resp报文，带t4时刻信息。,Master,Slaver,Data at slaver clock,t1、t2,t1、t2、t3,t1,t4,t5,Delay_Resp,Syn

12、 messag,Delay_Req,t2,t6,t3,t1、t2、t3、t4,主从同步,在网络中存在着offset和delayOffset：主时钟和时钟的时间差Delay：网络传输造成的延迟时间Offset和Delay的计算方法t2-t1=Delay-Offsett4-t3=Delay+OffsetOffset=(t4-t3)-(t2-t1)/2Delay=(t4-t3)+(t2-t1)/2,1588v2其它关键技术,BMC（Best Master clock）算法BMC（Best Master clock）算法通过announce报文，系统中每个时钟独立运算确定最佳时钟源BMC是周期性的，会

13、不断调整网络时钟。算法比较复杂TC模型用于解决报文传送过程中的时延问题。TC有E2E-TC和P2P-TC两种模式E2E-TC只计算设备时延，用于节点不同步场景P2P-TC同时计算设备及链路时延，用于节点同步场景时戳（TS-Time stamp）：是用于标记报文的进出端口时间的关键技术1588V2将时戳处理下到了MAC层，极大提高了时戳的精确性,IEEE 1588v2应用场景,实现同步的网络场景与以太网物理层同步技术类似，需要全路径上的设备均支持该协议。最大的优点是能够实现网络的频率与时间同步需求，达到亚微秒级的时钟精度。满足需要时间同步的无线网络场景要求。,1588v2优缺点分析,问 题,1588V2有哪几种设备模型？,总 结,频率、时间同步/无线网络对同步的需求ACR实现原理与应用同步以太技术优缺点1588v2的主要特点,