PTN分組傳送設(shè)備組網(wǎng)與實訓 第2版 課件 任務14-分組傳輸網(wǎng)的同步機制

PTN傳輸網(wǎng)的時鐘同步

一、PTN傳輸網(wǎng)的時鐘同步二、分組傳送網(wǎng)的頻率同步技術(shù)

三、1588v2時鐘原理四、實訓項目配置同步的基本概念傳輸網(wǎng)的同步需求物理層同步原理同步以太網(wǎng)學習內(nèi)容同步的基本概念將發(fā)送的信息分成一個一個的字符，每個字符前端插入起始位、末端插入停止位，構(gòu)成10bit/字符的結(jié)構(gòu)進行發(fā)送出去。接收端根據(jù)起始位和停止位進行每個字符的接收。。兩種途徑獲取時鐘信號：其一是采用時鐘專線，其二是借助鎖相環(huán)。異步方式同步傳送方式同步方式批量發(fā)送字符數(shù)據(jù)，省去起止位，提高了傳輸?shù)男?。要求：發(fā)送端和接收端有一致的時鐘信號，既要同頻也要同相。同步分類時間同步（相位同步）頻率同步（時鐘同步）信號之間的頻率保持某種嚴格的特定關(guān)系,對相位一般不做要求。各點之間的絕對時間相同，頻率和相位都要一致。同步的關(guān)鍵技術(shù)WatchA與WatchB每時每刻的時間都保持一致，這個狀態(tài)叫時間同步（Phasesynchronization）；時間同步頻率同步二者區(qū)別時間同步頻率同步如果兩個表的時間不一樣，但是保持一個恒定的差，比如6小時，那么這個狀態(tài)稱為頻率同步（Frequencysynchronization）。1通信網(wǎng)的主從同步2通信網(wǎng)絡(luò)一般采用主從同步方式，上一級高精度、高穩(wěn)定度的主時鐘由設(shè)備傳送給下游各設(shè)備，實現(xiàn)全網(wǎng)同步。3從時鐘有三種模式：4跟蹤模式：正常工作模式，指本地時鐘同步追隨于基準時鐘5保持模式：當所有外部定時基準都丟失后，從時鐘利用定時基準信號丟失之前所存儲的頻率信息作為其定時基準6自由振蕩模式：當從時鐘丟失所有的外部定時基準，同時也失去了定時基準記憶或根本沒有保持模式時，從時鐘內(nèi)部振蕩器工作于自由振蕩方式……同步需求時隙交換時由于頻率偏差導致滑碼為何要同步？SDH業(yè)務出現(xiàn)指針調(diào)整誤碼率急劇升高或斷業(yè)務時間和頻率的偏差影響基站切換無線制式時鐘頻率精度要求時鐘相位同步要求GSM0.05ppmNAWCDMA0.05ppmNATD-SCDMA0.05ppm1.5usCDMA20000.05ppm3usWiMaxFDD0.05ppmNAWiMaxTDD0.05ppm1usLTE0.05ppm傾向于采用時間同步1.66us基站有FDD（頻分雙工）和TDD（時分雙工）兩種技術(shù)。時分雙工基站，同步可以減小上、下行鏈路傳送時隙的間隙，提高帶寬利用率，需要時間同步頻分雙工基站，同步能夠保證接收端鎖定信號,僅需時鐘同步移通通信網(wǎng)絡(luò)的同步需求傳統(tǒng)的同步解決方案時鐘源為BITS設(shè)備；承載設(shè)備為傳輸設(shè)備，主要是SDH。同步網(wǎng)為BITS＋SDH。GSM、WCDMA基站主要從SDH的E1支路上恢復時鐘。TD-SCMDA/CDMA2000的基站由于需要時間需求，只能從GPS獲取時間。GPS定位系統(tǒng)雖然是廣為使用的同步系統(tǒng),但它是美國軍方(海/陸/空)研制并提供的實時定位系統(tǒng),會受到意識形態(tài)和政治因素的影響,對我國來說,GPS系統(tǒng)時鐘存在一定的安全隱患,一旦發(fā)生戰(zhàn)爭威脅,美國可能對我國關(guān)閉GPS.因此,為了滿足我國民經(jīng)濟和國防建設(shè)的需要,需要我國有自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品來代替GPS產(chǎn)品,即:我國的北斗衛(wèi)星授時系統(tǒng)GPS時鐘系統(tǒng)缺陷（從思政方面角度而言）三、物理層同步什么是物理層同步？物理層是指設(shè)備直接從物理光信號中恢復出時鐘頻率，從而使得上下游的設(shè)備的頻率同步。物理層同步主要有傳統(tǒng)的SDH網(wǎng)絡(luò)同步和同步以太網(wǎng)。物理層時鐘只能實現(xiàn)頻率的同步，不能實現(xiàn)時間的同步PTN的物理層同步方式PTN設(shè)備支持的物理層同步方式為主從同步方式。每一級時鐘都同步于其上一級時鐘。在網(wǎng)絡(luò)中最高一級的時鐘稱為基準主時鐘或基準時鐘（PRC）。BITS將基準時鐘源的時鐘信息提供給PTN設(shè)備和RNC/BSCPTN設(shè)備通過物理層同步將時鐘信息傳遞到下游基站。應用場景同步時鐘的互鎖正常工作時鐘狀態(tài)：NEA接受基PRC1作為全網(wǎng)基準時鐘，并傳給下游網(wǎng)元，此時NED跟蹤與NEA。當PRC1故障時，NEA的次優(yōu)先級的時鐘來自NED，于是NEA開始跟蹤NED；而NED不會發(fā)生倒換，仍然跟蹤NEA。出現(xiàn)時鐘互鎖。時鐘互鎖會使得時鐘質(zhì)量劣化，影響業(yè)務的正常通信。解決方法？時鐘保護協(xié)議----SSM同步狀態(tài)信息SSM的主要功能：利用SSM信息可以設(shè)置網(wǎng)元時鐘的自動保護，防止時鐘成環(huán)和互鎖以及時鐘的劣化。

如果某網(wǎng)元向某個方向提取時鐘，那么網(wǎng)元發(fā)往同一方向的時鐘源設(shè)置成不可用。每個網(wǎng)元需要得到上游以及備用網(wǎng)元的時鐘質(zhì)量等級，根據(jù)這些信息來配置自己的狀態(tài)（跟蹤、切換和保持），同時把本時鐘的狀態(tài)發(fā)送到下游，為下游網(wǎng)元提供時鐘狀態(tài)；01020304PTN傳輸網(wǎng)的時鐘同步分組傳送網(wǎng)的頻率同步技術(shù)1588v2時鐘原理實訓項目配置分組傳送網(wǎng)的同步技術(shù)頻率同步時間同步TOP技術(shù)同步以太網(wǎng)CESACRPTP技術(shù)NTP技術(shù)TOP技術(shù)同步以太網(wǎng)CESACR學習內(nèi)容如何在以太網(wǎng)上傳輸時鐘？仿照SDH機制從以太網(wǎng)物理鏈路提取并恢復出時鐘，送到時鐘板上進行處理，將時鐘送到各個單板，用于數(shù)據(jù)的發(fā)送。同步以太網(wǎng)技術(shù)優(yōu)點同步以太網(wǎng)的優(yōu)缺點時鐘同步質(zhì)量接近SDH不受PSN網(wǎng)絡(luò)影響可實現(xiàn)性比較好缺陷需全網(wǎng)部署，所有設(shè)備都支持現(xiàn)階段不是所有廠家的芯片都支持高精度時鐘恢復質(zhì)量不能支持時間同步同步以太網(wǎng)應用場景GE/10GE匯聚環(huán)GE/FENodeBNodeBFE分組MicrowareRNCFE/GE匯聚層接入層FEFEFE/GERNCRNCFE/GENodeBNodeBFEGPSGE/FEFE/GE同步以太同步GE/FE中間所有設(shè)備都支持同步NodeB二、TOP技術(shù)TOP（TimingOverPacket）一種頻率同步技術(shù)，時鐘頻率承載TOP報文中，實現(xiàn)時鐘頻率在PSN上的透傳。TOPServer：實現(xiàn)時鐘頻率到報文轉(zhuǎn)換功能的設(shè)備。TOPClient：報文轉(zhuǎn)換為時鐘頻率的設(shè)備。TOPServer和TOPClient節(jié)點支持TOP報文的進行處理，中間節(jié)點和其他業(yè)務報文一樣轉(zhuǎn)發(fā)即可。TOP技術(shù)的基本原理TOP的兩種工作模式：差分模式自適應模式差分模式TOPServer和TOPClient共用頻率參考時鐘。在TOPServer端，業(yè)務時鐘(Serviceclock)頻率和參考時鐘頻率的差△f被編碼并且承載在TOP報文中，發(fā)送到TOPClient端，接收端使用和發(fā)端相同的參考時鐘恢復出業(yè)務時鐘。差分模式應用于網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)同步或者所在的節(jié)點存在共用時鐘，但是需要將客戶的業(yè)務時鐘透傳；自適應模式自適應模式可以在沒有公共參考時鐘的情況下接收端恢復出發(fā)送端的業(yè)務時鐘，應用于網(wǎng)絡(luò)不同步情況下的業(yè)務時鐘由TOPServer到TOPClient的同步過程三.CESACR技術(shù)客戶端設(shè)備分組交換網(wǎng)絡(luò)TDM設(shè)備（E1）客戶端設(shè)備TDM設(shè)備（E1）TDMTDM基于分組的電路仿真業(yè)務當業(yè)務透傳通過PSN網(wǎng)絡(luò)后，頻率信息同時也通過業(yè)務流傳遞；接收端恢復出TDM業(yè)務，同時必須也恢復出時；CESACR---以電路仿真業(yè)務為基礎(chǔ)，采用自適應的方法來恢復源端時鐘；目的是解決在PSN網(wǎng)絡(luò)中仿真TDM業(yè)務時鐘傳遞問題，保證宿端能恢復出源端TDM時鐘.CESACR同步原理基于FIFO原理恢復：從端根據(jù)業(yè)務隊列深度恢復出頻率基于時戳原理恢復：從端根據(jù)業(yè)務報文中時戳信息恢復出頻率從端恢復時鐘的方式：5%55%30%10%PTN傳輸網(wǎng)的時鐘同步1588v2時鐘原理分組傳送網(wǎng)的頻率同步技術(shù)實訓項目配置分組傳輸網(wǎng)的同步技術(shù)1同步以太網(wǎng)21588v2時間同步3學習內(nèi)容PTN同步技術(shù)頻率同步時間同步TOP技術(shù)同步以太網(wǎng)CES電路仿真PTP技術(shù)NTP技術(shù)一、分組傳輸網(wǎng)的同步技術(shù)二、同步以太網(wǎng)仿照SDH機制從以太網(wǎng)物理鏈路提取并恢復出時鐘，送到時鐘板上進行處理，將時鐘送到各個單板，用于數(shù)據(jù)的發(fā)送。如何在以太網(wǎng)上傳輸時鐘？優(yōu)點同步以太網(wǎng)的優(yōu)缺點時鐘同步質(zhì)量接近SDH不受PSN網(wǎng)絡(luò)影響可實現(xiàn)性比較好缺陷需全網(wǎng)部署，所有設(shè)備都支持現(xiàn)階段不是所有廠家的芯片都支持高精度時鐘恢復質(zhì)量不能支持時間同步

同步以太網(wǎng)應用場景GE/10GE匯聚環(huán)GE/FENodeBNodeBFE分組MicrowareRNCFE/GE匯聚層接入層FEFEFE/GERNCRNCFE/GENodeBNodeBFEGPSGE/FEFE/GE同步以太同步GE/FE中間所有設(shè)備都支持同步NodeB1588v2同步技術(shù)目前無線系統(tǒng)中時間同步的解決方案--GPS通過GPS保證無線網(wǎng)絡(luò)中所有基站間的空口同步,保證了無線系統(tǒng)中連續(xù)覆蓋區(qū)域中任意兩個基站之間的幀頭的最大偏差不超過3s提供時間同步

GPS時間同步的解決方案存在的問題施工難度大失效率高，無備份保護可維護性差有安全隱患1588V2高精度時間同步解決方案替代無線系統(tǒng)中的GPS設(shè)備1588V2是什么？IEEE1588v2的全稱是：網(wǎng)絡(luò)測量和控制系統(tǒng)的精密時鐘同步協(xié)議標準。用于精確同步分布式網(wǎng)絡(luò)通訊中各個結(jié)點的實時時鐘?；緲?gòu)思為通過硬件和軟件將網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（客戶機）的內(nèi)時鐘與主控機的主時鐘實現(xiàn)同步。

頻率同步時間同步IEEE1588v2OKIEEE1588v2概述Follow_UpSyncDelay_Req01同步原理：Master和Slave端采用Sync、Follow_Up、Delay_Req、Delay_Resp協(xié)議報文通告精確的時間戳，通過BMC算法選出最佳時鐘源，完成頻率和時間同步1588Master02IEEE1588V2協(xié)議的關(guān)鍵技術(shù)點可以分為四個：主從同步原理、透明時鐘TC模型、時戳處理、BMC(最佳主時鐘)算法Delay_Resp03IEEE1588v2是網(wǎng)絡(luò)測量和控制系統(tǒng)的精密時鐘同步協(xié)議標準，定義了以太網(wǎng)絡(luò)的PTP(精密時鐘同步)協(xié)議，精度可以達到亞微秒級，實現(xiàn)頻率同步和時間(相位)同步1588SlaveIEEE1588v2基本概念——節(jié)點模型OCBCTCOrdinaryClock，普通時鐘OC模型只能接收時間，用于整個網(wǎng)絡(luò)的時間源或時鐘宿，不能同時作為始端和終端。OC模型對應網(wǎng)絡(luò)的純粹時鐘源和時鐘宿BoundaryClock，邊界時鐘BC模型相當于時間中繼器，是OC兩種類型的混合體，既可以恢復時鐘，又可以作為時鐘源往下游傳遞時鐘BC模型對應處于中間位置的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點TransparentClock，透明時鐘TC模型自身不恢復時間和頻率，只對1588報文做延時修正。TC模型對應網(wǎng)絡(luò)中僅需配合處理1588v2報文，自身不需恢復時鐘的設(shè)備。IEEE1588v2基本概念——端口狀態(tài)MasterSlavePassiveMaster狀態(tài)意味著該端口作為上游端口向下游端口發(fā)送時鐘信息。OC和BC模型中都可以存在Master端口狀態(tài)，但BC可以同時存在Slave端口狀態(tài)，而OC不行。Slave狀態(tài)意味著該端口作為下游端口接收上游端口發(fā)送來的時鐘信息。OC和BC模型中都可以存在Slave端口狀態(tài)，但BC可以同時存在Master端口狀態(tài)，而OC不行。Passive狀態(tài)意味不轉(zhuǎn)發(fā)sync協(xié)議報文，不傳遞時鐘相關(guān)信息，只能處理P2PTC相關(guān)的報文。在BC模型中存在。當BMC發(fā)現(xiàn)時鐘源出現(xiàn)環(huán)路，或出現(xiàn)次優(yōu)時鐘源時，將把端口置為passive模式。IEEE1588v2關(guān)鍵技術(shù)點——主從同步MasterSlavet1t2t3t4從端獲取到的Timestampt1、t2t1、t2、t3t1、t2、t3t4t5SyncDelay_Req

Delay_Resp

同步過程：（1）t1時刻主時鐘發(fā)送synmessage報文，帶t1時刻信息。（2）t2時刻從時鐘接收到synmessage報文。（3）t3時刻從時鐘發(fā)送Req報文。（4）t5時刻