瑞斯康達科技發展股份有限公司：同步以太網技術白皮書（23頁）.pdf

《瑞斯康達科技發展股份有限公司：同步以太網技術白皮書（23頁）.pdf》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《瑞斯康達科技發展股份有限公司：同步以太網技術白皮書（23頁）.pdf（23頁珍藏版）》請在三個皮匠報告上搜索。

1、 同步以太網 技術白皮書(P100R001_01)瑞斯康達科技發展股份有限公司（以下簡稱“瑞斯康達”）為客戶提供全方位的技術支持和服務。直接向瑞斯康達購買產品的用戶，如果在使用過程中有任何問題，可與瑞斯康達各地辦事處或用戶服務中心聯系，也可直接與公司總部聯系。讀者如有任何關于瑞斯康達產品的問題，或者有意進一步了解公司其他相關產品，可通過下列方式與我們聯系：公司網址：http:/ 技術支持熱線：400-890-1001，8610-82883110（7 24 小時）技術支持傳真：8610-82885200，8610-82884411 技術支持郵箱： 客戶投訴熱線：8610-82884499-360

2、0 公司總部地址：北京市海淀區上地六街 28 號院 2 號樓 郵政編碼：100085 聲聲 明明 Copyright 2011 瑞斯康達科技發展股份有限公司 版權所有，保留一切權利。非經本公司書面許可，任何單位和個人不得擅自摘抄、復制本書內容的部分或全部，并不得以任何形式傳播。是瑞斯康達科技發展股份有限公司的注冊商標。對于本手冊中出現的其它商標，由各自的所有人擁有。由于產品版本升級或其它原因，本手冊內容會不定期進行更新。除非另有約定，本手冊僅作為使用指導，本手冊中的所有陳述、信息和建議不構成任何明示或暗示的擔保。修訂記錄 序號 修改時間 版本 修改人 修改原因及內容 1 2011-11-18

3、P100R100_01 張金旗 編寫完成 2 瑞斯康達同步以太網 技術白皮書 目 錄 瑞斯康達科技發展股份有限公司 i 目目 錄錄 1 同步以太網需求和標準狀況同步以太網需求和標準狀況.1-1 1.1 通信網絡對同步以太網的需求.1-1 1.2 以太網同步/時間標準發展狀況.1-1 2 同步以太網介紹同步以太網介紹.2-1 2.1 同步以太網技術原理.2-1 2.2 各類以太網接口的同步支持能力.2-2 2.3 以太網設備時鐘 EEC.2-3 2.4 同步以太網 SSM.2-4 2.4.1 以太網同步消息通道（ESMC）.2-4 2.4.2 基于 SSM 的同步選擇.2-5 2.5 同步以太網

4、接口的運行模式.2-6 2.6 定時環路.2-6 2.6.1 單外部時鐘源鏈形同步網.2-7 2.6.2 雙外部時鐘源鏈形同步網.2-7 2.6.3 單外部時鐘源環形同步網.2-8 2.6.4 定時環路的解決措施.2-9 2.7 同步以太網性能.2-9 2.7.1 同步參數基本概念介紹.2-9 2.7.2 業務接口同步性能.2-12 2.7.3 時鐘接口性能.2-12 3 同步以太網應用同步以太網應用.3-1 3.1 瑞斯康達同步技術.3-1 3.2 同步以太網應用場景.3-2 4 結束語結束語.4-1 5 附錄附錄.5-1 5.1 參考文獻.5-1 5.2 縮略語.5-1 同步以太網 技術白

5、皮書 前 言 瑞斯康達科技發展股份有限公司 iii 摘 要 本文詳細介紹了以太網時鐘的需求和技術關鍵點，說明了瑞斯康達產品中同步以太網的解決方案。關鍵詞 同步以太網 BITS GPS 前 言 ALL IP 是網絡和業務的發展趨勢，而以太網以其優越的性價比和廣泛的應用及產品支持成為以 IP 為基礎的承載網的主要發展方向。目前傳送網處于 SDH 為基礎的傳統網絡過渡到以太承載網絡階段，需要解決新網絡對傳統 TDM 業務的承載，也需要考慮分組網絡引入對同步網構架的影響。電信運營商對分組網絡的時鐘同步需求有兩個方面：一是分組網絡可以承載 TDM 業務并提供 TDM 業務時鐘恢復的機制，使得 TDM業務

6、在穿越分組網絡后仍滿足一定的性能指標（如 ITU-T G.823/G.824 規范）；二是分組網絡可以像 TDM 網絡一樣，提供高精度的網絡參考時鐘，滿足網絡節點或終端（如GSM/WCDMA/TD-SCDMA 基站）的同步需求。針對這些需求和需要解決的技術問題，ITU-T 從 2004 年開始逐步制定關于分組網絡同步技術的系列建議書，目前已有一系列被認可的標準。同步以太網技術作為一個重要的解決問題手段被描述，目前也得到了實現和應用支持。同步以太網最重要的應用場景是 PTN 網絡，PTN 作為 SDH 的演進技術，基于同步以太網的時鐘同步是其基本功能要求之一。目前我司 PTN 設備的時鐘實現情況

7、是，PTN 網絡內采用的是同步以太網為主要手段的物理同步方式，同時支持從 2MBits 等物理接口提取時鐘。本白皮書首先對同步以太網相關需求和標準技術進行了簡介，隨后介紹了同步以太網時鐘相關的關鍵技術。最后，對我司的 PTN 時鐘同步的實現情況和解決方案作了簡單介紹。同步以太網 技術白皮書 1 同步以太網需求和標準狀況 瑞斯康達科技發展股份有限公司 1-1 1 同步以太網需求和標準狀況同步以太網需求和標準狀況 本章主要介紹以下幾個方面：同步以太網需求 同步以太網標準狀況 1.1 通信網絡對同步以太網的需求 過去十年，以太網技術在電信網絡中迅猛發展，運營商也在經歷從電路交換系統到包交換系統的轉變

8、。傳統的電路交換網絡可以在整個網絡中分配高質量的時鐘源，用以滿足語音等業務的同步要求。傳統的數據網絡，主要處理異步的數據，比如傳遞文件、圖像、電子郵件等，不需要嚴格的同步。然而，隨著網絡的發展，語音類 TDM 業務也在用數據網絡承載，于是數據網絡支持同步變成了一個特定的需求。同步以太網作為數據網絡傳遞同步的重要技術之一，為運營商在單個以太網物理網絡上傳遞所有的業務提供了同步支撐。同步以太網能夠傳遞高精度的時鐘，可以滿足運營商利用數據網絡統一承載基站、CES 業務、流媒體、VOIP 等業務的需求。1.2 以太網同步/時間標準發展狀況 ITU-T 分組網絡同步與定時系列標準由 Q13/SG15 負

9、責制定，目前已經通過的有G.8261，G.8262 和 G.8264 三個標準：G.8261 定義了分組網絡同步與定時的總體需求。G.8262 定義了同步以太網設備時鐘（EEC）的性能。G.8264 主要定義分組同步網絡的體系結構和同步功能模塊。同步以太網 技術白皮書 2 同步以太網介紹 瑞斯康達科技發展股份有限公司 2-1 2 同步以太網介紹同步以太網介紹 本章從以下幾個方面介紹同步以太網技術：同步以太網原理 接口支持能力、EEC 實現、ESMC 定時環路和同步以太網性能 2.1 同步以太網技術原理 傳統的以太網絡，物理層的發送時鐘一般來自于比較廉價的晶振，精度要求只有 100 ppm，接收

10、方鎖定即可恢復數據，由于數據在處理過程中可以分段緩存，所以時鐘不要求長期的穩定性，不同的鏈路也不要求頻率完全一致。然而，在需要同步的場景，可以把原本便宜的晶振替換為高精度時鐘或者跟蹤高精度時鐘源，這樣并不會影響以太網層的正常運行，接收側也可以鎖定物理層的高精度信號，獲取高性能的時鐘，從而實現時鐘的傳遞，這就是同步以太網的機制。同步以太網采用以太網鏈路碼流恢復時鐘，簡稱 SyncE。常見以太網物理層編碼采用4B/5B（FE）、8B/10B（GE）、64B/66B(10GE)技術，4B/5B 編碼平均每 4 個 bit 就要插入一個附加比特，這樣在其所傳輸的數據碼流中不會出現連續 4 個 1 或者

11、 4 個 0，可有效地包含時鐘信息。在以太網源端的接口上使用高精度的時鐘發送數據，在接收端恢復并提取這個時鐘，完全可以保持高精度的時鐘性能。2 同步以太網介紹 同步以太網 技術白皮書 2-2 瑞斯康達科技發展股份有限公司 圖2-1 以太網同步原理圖 TDM設備TDM設備Master clockSlave clockE1EthE1TransmitClock with High frequency accuracy and stabilityPHYReceiverMACPHYPLLEx clockRecover ClockSystem ClockAB 在圖 2-1 中發送側設備（節點 A）將高精度

12、時鐘注入以太網的物理層芯片(PHY)，PHY芯片用這個高精度的時鐘將數據發送出去。接收側的設備（B 節點）的 PHY 芯片可以從數據碼流中提取這個時鐘，在這個過程中時鐘的精度不會有損失，可以與源端保證精確的時鐘同步。同步以太網傳遞時鐘的機制與 SDH 網絡基本相似，從以太網物理鏈路恢復時鐘，因此恢復的時鐘質量不受鏈路業務流量影響，可提供與 SDH/SONET 網絡相同的時鐘樹部署和時鐘質量，完全滿足 G.823 規定的 TIMING 接口指標。為生成高精度系統時鐘，同步以太網 Master 也可采用高精度的外部時鐘（2MBits、2MHz）作參考基準，產生的系統時鐘分發給各線卡。為實現時鐘鎖相

13、、分發功能，同步以太網節點配置時鐘鎖相模塊（PLL），時鐘鎖相模塊（PLL）有三種工作模式：鎖相、保持和自由運行，鎖相模式即為 PLL 鎖定參考基準，系統時鐘精度和參考基準的精度保持一致，參考基準是從上級局傳下來的，可以是主時鐘，也可以是從上一級節點內置數據碼流中下發的時鐘，也可以是直接來自于本地的 GPS 時鐘；保持模式為 PLL 失去參考基準，根據已往的時鐘參數在一段時間內保持原有的時鐘精度，經過一段時間保持模式，PLL 即進入自由運行模式，在自由運行模式下，系統時鐘精度完全受限于本地振蕩器時鐘精度，所以本地時鐘板中本地時鐘精度不應低于 3 級鐘，這樣才能保證自由運行模式下系統時鐘精度。同

14、步以太網接口通常運行的頻率范圍是正負 4.6ppm。為了同非同步接口對接，以太網接收也必須能在正負 100ppm 的頻率范圍內運行。同步以太網技術的特點：同步以太網也要求網絡上的每個節點都支持同步以太網，才能實現整網的時鐘同步；實現簡單，并且受到 PSN 網絡損傷的影響??；基本上能夠達到 SDH 的性能；只能實現頻率同步；能夠兼容 TDM 時鐘同步。2.2 各類以太網接口的同步支持能力 G.8262 規范 CSMA/CD 機制規范的所有點對點媒介通信場景都可以被用于同步以太網。其它方面，以太網接口必須一直發送信號，為了保證足夠的跳變以恢復時鐘，線路信號也必須支持編碼。10GE 光接口支持 64

15、B/66B 編碼，10GE 雙銅線接口支持DSQ-128 編碼；GE 光接口和 10GE 4 通道接口支持 8B/10B 編碼；GE 雙銅線接口支持4D-PAM-5 編碼；100M 光口支持 4B/5B 編碼；雙銅線 100M 支持 MLT-3 編碼。同步以太網 技術白皮書 2 同步以太網介紹 瑞斯康達科技發展股份有限公司 2-3 以太網的一些雙向接口被設計成一端作為 Master 產生時鐘，另一端作為 Slave clock，強制恢復時鐘。這類情況僅僅支持單向同步以太網。1000BASE-T 和 10GBASE-T 就是這樣的例子。G.8262 規范了各類以太接口編碼類型和同步以太網支持能力

16、。2.3 以太網設備時鐘 EEC ITU-T G.8262/4 規范了 EEC 混合時鐘模型，SDH 時鐘源和同步以太時鐘源可以混合選源，功能模型如下圖所示。圖2-2 EEC 時鐘功能模型 Selector AETY-TESelector BSETG/G.8262Selector CSTM-N-T1PDH-T2External-T3InputsOutputsT4-ExternalT0-SDH/ETH Equip T0 為設備系統時鐘，T4 為外時鐘輸出，可以來自系統時鐘、任意以太網時鐘以及STM-N 接口時鐘。支持 EEC 的設備應能從以下方式獲得系統時鐘：支持從同步以太網接口提取線路時鐘（E

17、TY-TE）；支持從 E1 TDM 接口提取時鐘(PDH-T2)；支持通過外部接口獲得參考時鐘(External T3)；支持從 STM-N 線路接口提取參考時鐘(STM-N-T1)。EEC 設備應支持從多路可用時鐘源中選擇出最佳時鐘源。時鐘源選擇條件按順序由高至低依次為：人工強制命令，例如：強制進入保持或強制倒換；時鐘信號失效，例如：LOS 或 AIS；時鐘質量等級 QL；本地預置優先級。2 同步以太網介紹 同步以太網 技術白皮書 2-4 瑞斯康達科技發展股份有限公司 2.4 同步以太網 SSM 2.4.1 以太網同步消息通道（ESMC）物理層的同步意味著接收端能鎖定發送端的頻率，此時時鐘質

18、量同發送端時鐘。如果高等級的時鐘源失效進入保持模式，接收端應該提供一套選源機制，使得接收端可以根據網元內部傳遞的 SSM 信息字以及各個時鐘端口的優先級來決定時鐘的分配和追蹤路徑，同時防止定時環路的發生。這套時鐘選源機制在 ITU-T G.781 中定義，同樣也適用于同步以太網。SDH SSM 在 G.707 中定義，低速 TDM 信號的 SSM 在 G.704 中定義。同步以太網的 SSM 在 G.8264 中定義，通過在物理層上運行的 OAM 協議幀來定義。SDH 的 SSM 開銷或者同步以太網的 ESMC 邏輯上可被看作是處理 SSM 消息的兩個實體之間的專用通信通道。圖 2-3 顯示了

19、兩個網元互連的 SSM 通道示例。每個網元的選擇器負責各自系統時鐘的源選擇，選擇器由同步控制模塊進行控制，同步控制模塊也負責控制定時源保護。同步控制模塊可以在網元上由軟件實現，依據外時鐘輸入或者線路時鐘輸入的 SSM 等級和輸入源的優先級進行控制。同步控制模塊也負責產生 SSM 消息輸出到各時鐘輸出口，用來指示輸出源狀況（比如，在特定端口插入 DNU 不可用消息）。SSM 代表發送時鐘源的質量等級，也可以理解為發送網元控制模塊和接收網元控制模塊之間的通信通道。圖2-3 SSM 通道示例 Syn ControlSEL CRxSSUTxSEL BSys ClockSyn ControlSEL CR

20、xSSUTxSEL BSys ClockSSM communications 同步以太網的 SSM 信息采用慢協議幀承載，其中慢協議幀的 MAC 地址由 IETF 專門分配，采用 TLV 的方式規范 SSM 信息的定義。SSM 用 4 個比特表示，16 種編碼代表不同的信息，時鐘的質量等級符合 G.781。對于以太網接口，SSM 的響應規則和 SSM信息的處理時延應符合 G.781。同步以太網 技術白皮書 2 同步以太網介紹 瑞斯康達科技發展股份有限公司 2-5 為了滿足時鐘源的倒換性能需求，定義了背景消息或者心跳消息，消息周期是 1 秒。為了減輕保持過程中漂移的影響，定義了另一種事件型消息，

21、該消息在缺陷發生后立即產生并發送。2.4.2 基于 SSM 的同步選擇 SSM 消息代表各種網元的系統時鐘質量等級，一般指時鐘的保持和自由振蕩時的性能。G.8262 用兩個 SSM 等級值分別定義了兩種性能稍有差異的同步以太網時鐘。同步以太網設備需要一個參考源選擇機制來保證通過上游網元追蹤 PRC 頻率。選擇機制控制設備內部的定時流向，選擇機制需要能夠選擇合適的外部參考源、合適的業務參考源或者內部時鐘。選擇機制一般需要 SSM 消息來支撐。同步以太網設備應有能力通過業務接口的內部同步接口或者外部同步接口恢復同步，并注入內部同步子系統。內部同步子系統提供必要的過濾和保持性能，也執行同步消息處理功

22、能，通過優先級列表和同步狀態消息選擇備用的同步源。能夠根據 SSM 決定時鐘源和定時路徑。能夠提供合適的頻率給 ETY 接口（同步以太網物理層接口）作為發送時鐘，如圖 2-4。圖2-4 同步以太網設備的同步系統源選擇機制高階框圖 EECXXSSMInput selectorOutput selectorInternalSynchrounisation InterfacesTraffic InterfaceExternal synchronisation interfaceETY SSM 用來通知下游設備當前上游時鐘的質量等級。SSM 在支持同步以太網連接的設備間傳遞。每個支持同步以太網的設備內

23、部，SSM 都應該被處理，這個消息會被再生并傳遞到下游網元。設備內部根據 SSM 進行源選擇和響應。響應規則大致如下。保持狀態下轉發 SSM 質量等級的規則：在 EEC 丟失輸入定時參考信號且無其它可用定時參考信號時，EEC 將進入保持狀態，所有方向同步以太接口和外定時輸出信號（直接導出的除外）應發送 EEC 時鐘等級的SSM 信息。2 同步以太網介紹 同步以太網 技術白皮書 2-6 瑞斯康達科技發展股份有限公司 非倒換狀態下轉發 SSM 的規則：當 EEC 選用的定時參考信號的 SSM 質量等級發生變化且不引起參考倒換時，所有方向的同步以太（反向發送 DNU 的除外）和外定時輸出信號（直接導

24、出的除外）應發送變化后的 SSM 質量等級信息。當兩個或兩個以上時鐘源 SSM 質量等級相等的情況下，根據指定的優先級進行時鐘源選擇。倒換狀態下轉發 SSM 的規則：當 EEC 選用新的定時參考信號時，所有方向的同步以太（反向發送 DNU 的除外）和外定時輸出信號（直接導出的除外）應發送新選用的定時參考信號的 SSM 質量等級信息。反向發送 DNU 的規則：當 EEC 選中一個時鐘源作為定時參考信號時，沿著該時鐘源反向應發送 QL_DNU 的SSM 質量等級信息，這樣防止對方設備再從該處獲取時鐘，形成定時環路。2.5 同步以太網接口的運行模式 同步以太網設備具備 EEC 時鐘功能，同步以太網接

25、口能夠提取接收時鐘并傳送給 EEC作為時鐘源。EEC 時鐘可以運行在 G.781 定義的 QL 或者優先級模式。EEC 設備的以太網接口可以被配置為同步和非同步模式。當一個同步以太網接口被配置為非同步時，接收側不再恢復時鐘并傳遞給 EEC，不參與同步選源處理，不處理 ESMC 通道，不能提取 SSM 信息。發送側可以鎖定到EEC，但不產生 ESMC 也不發送 SSM 信息。當同步以太網接口被配置為同步模式時，接收側能夠提取輸入信號的時鐘頻率，傳遞給 EEC，處理 ESMC 和提取 SSM，參與頻率源選擇。發送側鎖定系統時鐘，處理ESMC 和傳遞 SSM 信息。對于以太網 GE 電接口，接口本身

26、需要執行自協商來決定鏈路的 Master 時鐘端和 Slave端，用作同步以太網接口的時鐘時，需要考慮定時路徑，Master 時鐘端的選擇必須符合同步網的規劃。2.6 定時環路 通信設備內部時鐘基于鎖相環電路實現，對于鎖相環來說，它不允許出現自我跟蹤，否則會造成自激，產生不穩定的時鐘。所以通信網絡內部要避免出現定時環路。定時環路的形成情況比較復雜，需要針對具體的網絡環境進行具體分析，以下章節給出一些典型應用場景，以利于理解定時環路。以下定時環路的描述均基于設備能支持在網元間傳遞 SSM 的情況。不能傳遞 SSM 機制的網絡建議不考慮定時源的保護，即配置成單鏈路傳遞定時。以下章節 PRC 代表一

27、級時鐘，SSU 代表二級時鐘，EEC 代表以太網時鐘，屬于三級時鐘，DNU 代表定時源不可用。同步以太網 技術白皮書 2 同步以太網介紹 瑞斯康達科技發展股份有限公司 2-7 2.6.1 單外部時鐘源鏈形同步網 圖2-5 單外部時鐘源鏈形網絡定時 EEC網網1EEC網網2PRCDNUPRCSECDNUPRCEEC網網1EEC網網2 圖 2-5 中，EEC 網元 1 和 2 鏈形連接，EEC 網元 1 接 BITS PRC 等級時鐘，規定 EEC網元 1 的優先級為外時鐘高于其他時鐘，規定 EEC 網元均可從其相鄰的網元獲取定時。正常情況下，EEC 網元 1 時鐘跟蹤 PRC，EEC 網元 2

28、跟蹤 EEC 網元 1，EEC 網元1 發送 SSM 等級為 PRC 等級，EEC 網元 2 SSM 返送給 EEC 網元 1 為不可用 DNU。當 PRC 故障時，EEC 網元 1 進入保持狀態，同時送給 EEC 網元 2 SSM 為 EEC 等級，EEC 網元 2 SSM 返送給 EEC 網元 1 依然為不可用 DNU。本示例通過 DNU 消息避免了 EEC 網元 1 形成定時環路。2.6.2 雙外部時鐘源鏈形同步網 圖2-6 雙外部時鐘源鏈形同步網 EEC網網1EEC網網2PRCDNUPRCDNUSSUPRCEEC網網1EEC網網2SSUSSU 圖 2-6 中，EEC 網元 1 和 2

29、鏈形連接，EEC 網元 1 接 BITS PRC 等級時鐘，EEC 網元2 接 BITS SSU 等級時鐘，規定二者均能互相獲取定時，各自的外時鐘優先級高于其他。正常情況下，EEC 網元 1 時鐘跟蹤 PRC，EEC 網元 2 跟蹤 EEC 網元 1，EEC 網元1 發送 SSM 等級為 PRC 等級，EEC 網元 2 SSM 返送給 EEC 網元 1 為不可用 DNU。當 PRC 故障時，EEC 網元 2 進入跟蹤 SSU，同時送給 EEC 網元 1 SSM 為 SSU 等級，EEC 網元 1 跟蹤 EEC 網元 2，EEC 網元 2 SSM 返送給 EEC 網元 1 為不可用 DNU。此示

30、例，由于各自網元存在高于自身等級的時鐘源，所以定時環路可以避免。2 同步以太網介紹 同步以太網 技術白皮書 2-8 瑞斯康達科技發展股份有限公司 2.6.3 單外部時鐘源環形同步網 圖2-7 單外部時鐘源環形同步網環內故障 EEC網元1PRCPRCEEC網元4EEC網元2PRCEEC網元3PRCDNUDNUPRCDNUPRC(a)(b)EEC網元1PRCDNUEEC網元4EEC網元2PRCEEC網元3PRCDNUDNUPRCDNUPRCWWWWEEEEExExEEEEWWWW 上圖（a）為正常情況下的時鐘傳遞示意圖，藍色為傳遞路徑，其中所有網元的時鐘源優先級為 W 向高于 E 向，EEC 網元

31、 1 的 Ex 外時鐘優先級高于其他。如圖(b)，當 EEC網元 2 和 EEC 網元 3 之間斷掉之后，EEC 網元 3 首先進入保持，同時發送 EEC 等級時鐘給 EEC 網元 4，EEC 網元 4 根據選源策略，選取 EEC 網元 1 送過來的 PRC 時鐘，選取之后通過 SSM 把 PRC 等級信息送給 EEC 網元 3，EEC 網元 3 依據選源算法選取 EEC 網元 4 的 PRC 時鐘，并返送 DNU。達到網絡定時路徑的重新選擇。圖2-8 單外部時鐘源環形同步網環外故障 EEC網元1PRCPRCEEC網元4EEC網元2PRCEEC網元3PRCDNUDNUPRCDNUPRC(a)(

32、b)EEC網元1PRCDNUEEC網元4EEC網元2PRCEEC網元3PRCDNUDNUPRCDNUPRCExExWWWWEEEEEEEEWWWW 如圖 2-8，同樣的網絡，當 PRC 斷掉之后，由于 SSM 傳遞機制的延時因素，EEC 網元1 會依據算法選擇 EEC 網元 4 的時鐘，即 PRC 等級，最終會形成 PRC 等級的定時環路，而 PRC 源已經不存在了。也就是所謂的偽定時現象。所以同步網絡規劃一定避免此類現象出現。同步以太網 技術白皮書 2 同步以太網介紹 瑞斯康達科技發展股份有限公司 2-9 圖2-9 單外部時鐘源環形同步網環外故障規避示例 EEC網元1PRCPRCEEC網元4

33、EEC網元2PRCEEC網元3PRCDNUDNUDNUPRC(a)(b)EEC網元1PRCEECEEC網元4EEC網元2EECEEC網元3EECDNUDNUDNUEEC此路徑不傳遞定時，即不作為EEC網元1的時鐘源此路徑不傳遞定時，即不作為EEC網元1的時鐘源ExExEEEEEEEEWWWWWWWW 規避的方法通常如圖 2-9。2.6.4 定時環路的解決措施 依靠 G.781 的 SSM 機制能夠規避簡單組網環境下定時環路的發生，在環網和復雜的網絡環境中，如果沒有很好的規劃，單純依靠 G.781 協議，無法很好的避免定時環路的產生。如果考慮降低同步網規劃的難度，需要考慮改進 G.781 協議的

34、機制進行定時環規避。2.7 同步以太網性能 受物理器件、網絡環境以及鎖相環的設計影響，時鐘本身以及網絡中時鐘傳遞并非理想的，同步以太網時鐘網絡也不例外，本節重點介紹衡量其性能的參數以及相關指標規范。2.7.1 同步參數基本概念介紹 1、頻率準確度 選定一個高穩定的標稱頻率作為參考基準源，實際頻率偏離標稱頻率的程度叫頻率準確度，一般用相對頻率偏差來表示。EEC 時鐘頻率準確度要求，相對于一個跟蹤于G.811 基準時鐘的頻率基準自由運行狀態下的 EEC 輸出頻率偏差不應大于 4.6ppm。2、抖動和漂移 抖動的一般定義可以是“一個事件對其理想出現的短暫偏離”。在數字傳輸系統中，抖動被定義為數字信號

35、的重要時刻在時間上偏離其理想位置的短暫變動。重要時刻可以是一個周期為 T1 的位流的最佳采樣時刻。雖然希望各個位在 T 的整數倍位置出現，但實際上會有所不同。這種脈沖位置調制被認為是一種抖動。這也被稱為數字信號的相位噪聲。2 同步以太網介紹 同步以太網 技術白皮書 2-10 瑞斯康達科技發展股份有限公司 圖2-10 抖動圖例-4T-3T-2T-T0T2T3T4TIdeal signalActual signalJitter 在上圖中，實際信號邊沿在理想信號邊沿附近作周期性移動，演示了周期性抖動的概念。抖動不同于相位噪聲，它以單位間隔(UI)為單位來表示。一個單位間隔相當于一個信號周期(T)，等

36、于 360 度。假設事件為 E，第 n 次出現表示為 tEn。則瞬時抖動可以表示為：一組包括 N 個抖動測量的峰到峰抖動值使用最小和最大瞬時抖動測量計算如下：漂移是低頻抖動。兩者之間的典型劃分點為 10Hz。抖動和漂移所導致的影響會顯現在傳輸系統的不同但特定的區域。3、抖動和漂移測量TIE、MITE 和 TEDV MTIE 和 TIE 定義圖 2-11 所示。圖2-11 MTIE 和TIE 定義 MTIE(S)TIE(S)?j=imin(Xi)1-j+nj=imax(Xi)1-j+n1jmax1nNMTIE(S)同步以太網 技術白皮書 2 同步以太網介紹 瑞斯康達科技發展股份有限公司 2-11

37、 TIE 定義為在特定的時間周期內，一個給定信號相對于理想信號的時延的變化。TIE(t,t)=x(t+t)-x(t)。在一個測量周期內，一個給定的窗口內一個給定信號相對于理想信號的最大相位差變化。MTIE 是針對時間的緩變或漂移而定義的。當需要分析時鐘的長期特性時，就需要對 MTIE 進行測量。MTIE 值是對一個時鐘信號的長期穩定性的一種衡量。MTIE 是針對時間的緩變或漂移而定義的。當需要分析時鐘的長期特性時，就需要對MTIE 進行測量。MTIE 值是對一個時鐘信號的長期穩定性的一種衡量。TDEV 是另外一個統計參數，TDEV 是對短期穩定性的一種衡量，在評估時鐘振蕩器性能時有用。TDEV

38、 以統計的方式通過積分時間展示了時鐘相位偏離理想時鐘的程度。由于頻率是時間的倒數，因此較小的積分時間表示存在較高的漂移頻率分量，而較大的積分時間則表示存在較低的頻率分量?？梢钥吹?，TDEV 等效于通過一個中心頻率為 0.42/的帶通濾波器測得的均方根相位噪聲功率，其中 為 TDEV 積分時間。TDEV 是通過從 TIE 樣本取得二階差分而計算得到的。TDEV 對系統性誤差不敏感，如被測時鐘與測試儀使用的“理想”時鐘之間的固定頻率偏移等。TDEV 公式：.)x2x(x1)+3n-(N6n1=)TDEV(21n0kkjknjk2nj13nN1j2 其中：Xi 是時延的抽樣數據；N 是抽樣數據的總數

39、；0 是相鄰樣值間的時間間隔；n 是積分時間內的抽樣數；是積分時間，n0。4、滑動（Slip）由于數字設備的輸入輸出頻率或相位的差異導致緩沖存儲器產生對數字信號的重讀或漏讀。根據滑動控制機制，有受控滑動和非受控滑動。5、相位瞬變(Phase Transients)由于在定時基準之間或者設備主/備用硬件之間的倒換(系統重新安排)而引起在輸出口信號相位的瞬時變化。6、漂移/抖動產生(Wander/Jitter Generation)在時鐘輸入口沒有外加輸入漂移/抖動(輸入理想基準信號)的情況下，時鐘輸出口漂移/抖動出現的過程。7、漂移/抖動輸入容限(Wander/Jitter Input Tole

40、rance)輸入口應具有接受一定幅度漂移/抖動的能力，在此容限內不引起任何告警、不引起時鐘進入保持模式、不引起時鐘的基準倒換，同時維持時鐘在規定的性能范圍內。8、漂移/抖動傳遞特性(Wander/Jitter Transfer)對于時鐘應要求它能產生一個具有低漂移/抖動的輸出，甚至于當輸入信號具有較高的漂移/抖動時也能如此，這就是對時鐘過濾漂移/抖動的要求。2 同步以太網介紹 同步以太網 技術白皮書 2-12 瑞斯康達科技發展股份有限公司 2.7.2 業務接口同步性能 同步以太網的時鐘性能在業務可接受滑碼指標方面符合 G.822；同步網絡中抖動和漂移也會累積，但可以通過網絡和設備設計控制在一定

41、的范圍內，這些范圍和限制在相關標準中定義，其中 PDH 網絡為 G.823/G.824，SDH 網絡為 G.825，CES 業務為G.8261。2.7.3 時鐘接口性能 主要包含時鐘接口的頻率準確度、抖動和漂移產生、噪聲傳遞、抖動漂移輸入容限、相位瞬變等。同步以太網的 EEC 時鐘接口性能符合 G.8262 標準。同步以太網 技術白皮書 3 同步以太網應用 瑞斯康達科技發展股份有限公司 3-1 3 同步以太網應用同步以太網應用 3.1 瑞斯康達同步技術 瑞斯康達一直以來都保持了對同步技術的關注與研發，并在 iTN201 實現了同步以太網功能。iTN201 是瑞斯康達最新部署的智能邊緣接入設備，

42、主要應用于運營商基于分組的移動回傳業務和基于運營級以太網技術的下一代多業務接入解決方案。iTN201 主要定位于網絡的接入匯聚層，采用全分組內核，集中式交換和模塊化設計理念，體積小巧，集成度高。在運營商下一代分組網建設中，iTN201 將分組智能化技術延伸到網絡末端，提供高帶寬以太網專線接入、完善的 OAM 功能和高精度的時鐘同步技術。目前我司的 iTN201 同步方案在 PTN 網絡內采用同步以太網為主要手段的物理同步方式，同時支持從 2MBits 等物理接口提取時鐘。iTN201 在對外測試中同步性能表現優異，2010 年 8 月德國 EANTC 運營級以太網設備互通性測試，我司攜 iTN

43、201 產品參與了此次測試。本次測試包含了同步以太網和1588V2 時間同步相關功能的驗證和互通，我司在該項目上的優異表現得到了運營商的高度認可。本次測試中 iTN201 同步以太網的測試表明，我司的同步以太網性能穩定，最大的頻率偏差是 3ppb，完全符合移動回傳網絡 50ppb 的同步要求。我司的 iTN2100 為框式設備，支持 MSTP 和 PTN 雙平面，可定位于接入和匯聚層，與iTN201 一樣支持同步以太網技術。3 同步以太網應用 同步以太網 技術白皮書 3-2 瑞斯康達科技發展股份有限公司 3.2 同步以太網應用場景 圖3-1 同步以太網backhaul 樹形組網應用 BITSR

44、NCRNCNode BBTSNode BNode BEECEECEECEECEECEECGEGEGEGEGEGEFEFEE1FETiming trace 圖3-2 同步以太網backhaul 環形組網應用 BITSRNCNode BBTSNode BE1FETiming traceBITSBTSE1Backup Timing traceEECFE 在移動回傳網絡中，同步以太網的組網應用和 SDH 類似，支持環網和樹狀網組網，通常由 RNC 提供時鐘源，時鐘信息通過同步以太網傳送后到達各個基站，從而保持全網同步狀態。在樹狀組網中，無時鐘路由保護，在環形組網中，如果當前時鐘路由發生故障，通過告警、

45、SSM 信息等相關網元可以從其它方向跟蹤源時鐘，從而實現時鐘路由保護。目前我司的 iTN201 產品支持上述移動回傳網絡中同步以太網的應用。同步以太網 技術白皮書 4 結束語 瑞斯康達科技發展股份有限公司 4-1 4 結束語結束語 同步以太網為分組化網絡提供了簡單低廉的同步解決方案，使已有的同步網架構和同步機制得以保留。能夠滿足運營商面向 3G/4G 和兼容 2G 的需求，滿足城域網對更靈活、更高效和低成本分組傳送的要求，實現運營商全業務統一承載和網絡融合。瑞斯康達將一如既往的緊跟并參與最新同步技術標準，持續投入研發，為客戶提供高質量、多形態的分組化設備，提供靈活的同步解決方案，滿足客戶多樣化

46、的業務需求。同步以太網 技術白皮書 5 附錄 瑞斯康達科技發展股份有限公司 5-1 5 附錄附錄 5.1 參考文獻 本文檔寫作過程中主要參考以下文獻：ITU-T G.8261“Timing and synchronization aspects in packet networks”ITU-T G.8262“Timing characteristics of Synchronous Ethernet equipment slave clock（EEC）”ITU-T G.8264“Distribution of timing through packet networks”RAN Synchro

47、nization Requirement“draft-zhou-tictoc-ran-sync-req-00.txt”,Aug 3,2007 瑞斯康達科技發展股份有限公司iTN201 智能分組網系列 產品描述 5.2 縮略語 ESMC Ethernet Synchronization Messaging Channel 以太網同步信息通道 FE Fast Ethernet 快速以太網 GE Gigabit Ethernet 千兆比特以太網 MTIE Maximum Time Interval Error 最大時間間隔誤差 PHY physical layer 物理層 SSM Synchroni

48、sation Status Message 同步狀態消息 TDEV Time DEViation 時間偏差 TDM Time Division Multiplexing 時分復用 TLV type,length,value 類型、長度、內容 地址地址:北京海淀區上地六街北京海淀區上地六街 2828 號院號院 2 2 號樓號樓 郵編郵編:100085 :100085 電話電話:8610:8610-8288449982884499 傳真傳真:8610:8610-82885200 82885200 網址網址:h http:/ ttp:/ 技術支持技術支持: 銷售熱線銷售熱線:8610:8610-8288449982884499 轉轉 3600 3600 技術咨詢熱線技術咨詢熱線:400:400-890890-1001 1001 86108610-8288311082883110