华为技术培训教材-PTN时钟专题.ppt

PTN时钟专题,Page2,提纲,同步基本概念与需求同步基本概念同步需求PTN产品同步技术物理层同步物理层同步原理应用场景ACR同步ACR同步原理应用场景IEEE1588v21588v2原理应用场景总结,Page3,同步基本概念,时间同步（相位同步）,频率同步（时钟同步）,什么是同步?,Page4,同步基本概念,跟踪模式（TRACE）本地时钟同步于输入的基准时钟信号；保持持模式（KEEP）当所有定时基准源都丢失后，从时钟可以进入保持模式，保持上个跟踪源的步调24小时或者永久；自由振荡模式（FREE）当所跟踪的时钟基准源丢失时间超过24小时或跟踪模式下储存的控制数据已被取空，则时钟模块由保持工作模式进入到自由振荡工作模式，跟踪本网元内部时钟源；,Page5,提纲,同步基本概念与需求同步基本概念同步需求PTN产品同步技术物理层同步物理层同步原理应用场景ACR同步ACR同步原理应用场景IEEE1588v21588v2原理应用场景总结,Page6,同步需求业务,时间和频率的偏差影响基站切换,时隙交换时由于频率偏差导致滑码,为何要同步?,SDH业务出现指针调整,误码率急剧升高或断业务,Page7,同步需求无线基站,对于基站，除了有频率同步需求，部分也有时间同步要求；,Page8,同步需求TDM业务仿真承载,在传统网络IP化的过程中，大量的PSTN等TDM业务遗留下来需要统一接入和传送，同时运营商可以利用IP网络开展利润较高的E1专线业务，时钟指标需要满足G.823traffic标准。E1或者T1/FE混合接入的无线设备也有这样的需求。,Page9,提纲,同步基本概念与需求同步基本概念同步需求PTN产品同步技术物理层同步物理层同步原理应用场景ACR同步ACR同步原理应用场景IEEE1588v21588v2原理应用场景总结,Page10,物理层同步原理同步以太1,以太网真的不能传输时钟码？以太网技术本身对时钟的要求很宽松，保持100ppm就可以了很多以太网PHY，特别是光口PHY芯片，具备恢复时钟的能力PHY芯片依靠CDR技术从串行数据码流中恢复出发送端的时钟这种技术与SDH时钟恢复技术是相同的以太网只是缺乏全网时钟同步的机制，是因为以太网标准中没有定义发送端时钟与接收端恢复出来的时钟的关系从一个PHY芯片恢复出的时钟不能被其他PHY芯片共享以太网只是不需要，并不是不能够传输时钟如何在以太网上传输时钟仿照SDH机制，可以将以太PHY恢复出的时钟，送到时钟板上进行处理，然后通过时钟板将时钟送到各个单板，用这个时钟进行数据的发送。这样上游时钟与下游时钟就产生级连的关系，实现了在以太网络上时钟同步的目标。,Page11,物理层同步原理同步以太2,线卡恢复的时钟上报时钟板以太/外时钟接口时钟板比较恢复时钟等级以太OAM报文SSM信息时钟板发布高精度时钟选择最高等级滤抖,时钟板输出高精度系统时钟,Switchfabric,子卡上报恢复时钟,光链路,包交换路径,FE/GE/10GE接口线路时钟提取,接口,系统,Page12,物理层同步原理同步以太3,优点时钟同步质量接近SDH不受PSN网络影响可实现性比较好局限需要全网部署，必须所有设备都支持现阶段不是所有厂家的芯片都支持高精度时钟恢复质量不能支持时间同步,Page13,物理层同步原理SDH同步1,SDH是当前电信运营商的主要承载网技术。产品的系统时钟由时钟模块提供，时钟模块完成从外同步时钟、线路时钟、或者E1时钟选源，并且经过DSP算法完成滤波和锁相，产生系统时钟下发给各个单板或者对外提供。,交叉,支路卡,时钟模块,外时钟,系统架构,实现原理,Page14,物理层同步原理SDH同步2,优点时钟同步质量高，技术成熟不受PSN网络影响可实现性比较好局限不能支持时间同步,Page15,提纲,同步基本概念与需求同步基本概念同步需求PTN产品同步技术物理层同步物理层同步原理应用场景ACR同步ACR同步原理应用场景IEEE1588v21588v2原理应用场景总结,Page16,同步以太应用场景,GE/10GE汇聚环,GE/FE,NodeB,NodeB,NodeB,FE,分组Microware,RNC,FE/GE,汇聚层,接入层,FE,FE,FE/GE,RNC,RNC,FE/GE,NodeB,NodeB,FE,GPS,GE/FE,FE/GE,同步以太同步,GE/FE,中间所有设备都支持同步,Page17,SDH应用场景,SDH汇聚环,BTS,NodeB,E1,PDHMicroware,E1,BSC,汇聚层,STM-1,E1,FE/GE,BSC,NodeB,NodeB,GPS,STM-1/E1,STM-1,SDH同步,中间所有设备都支持SDH物理层同步,接入层,Page18,提纲,同步基本概念与需求同步基本概念同步需求PTN产品同步技术物理层同步物理层同步原理应用场景CESACR同步CESACR同步原理应用场景IEEE1588v21588v2原理应用场景总结,Page19,CESACR是什么,CES,CircuitEmulationServices（电路仿真服务）,ACR,AdaptiveClockRecovery（自适应时钟恢复）,CESACR：以电路仿真业务为基础，采用自适应的方法来恢复源端时钟；目的是解决在PSN网络中仿真TDM业务时钟传递问题，保证宿端能恢复出源端TDM时钟；,CES业务标准：,Rfc5086CESoPSN：Structure-awareTDMCircuitEmulationServiceoverPacketSwitchedRfc4553SAToP：Structure-AgnosticTDMoverPacketMEF8ImplementationAgreementfortheEmulationofPDHCircuitsoverMetroEthernetNetworks,ACR时钟测试标准：,G.8261TIMINGANDSYNCHRONIZATIONASPECTSINPACKETNETWORKS,Page20,CESACR同步需求,业务需求：TDM业务需要在PSN网络透传；,时钟需求：当业务透传通过PSN网络后，在从端恢复出TDM业务，同时必须也恢复出时钟，才能保证主从端TDM业务同步；,Page21,CESACR同步原理1,主端把频率f(service)信息通过业务流传递给从端；,从端根据主端传递的频率信息，恢复出频率f(service)；,Page22,CESACR同步原理2,FIFO原理恢复：,从端根据业务队列深度恢复出频率超过FIFO上水线提高输出频率，恢复时钟频率升高；不足FIFO下水标降低输出频率，恢复时钟频率降低；,从端根据业务报文中时戳信息恢复出频率主端把时钟源频率信息封装在业务报文的时戳域中传递到从端；从端解析出时戳，通过运算恢复出主端频率；每个报文中都携带时戳，时戳值的大小反应出频率的快慢；,时戳原理恢复：,Page23,CESACR同步限制,恢复时钟的质量依赖于承载的PSN网络性能PSN网络的延时变化（PDV）；PSN网络的路由倒换；PSN网络的丢包等；造成网络延迟变化（PDV）的因素网络拓扑变化、网络流量负载变化；QOS策略变化；网络延迟的分布本质上是不可预测的；CESACR只能恢复频率，无法恢复时间各种滤波算法的局限现有各种滤波算法都只能针对特定的网络延迟分布；滤波算法主要根据G.8261定义的各种测试场景定义；,Page24,提纲,同步基本概念与需求同步基本概念同步需求PTN产品同步技术物理层同步物理层同步原理应用场景CESACR同步CESACR同步原理应用场景IEEE1588v21588v2原理应用场景总结,Page25,CESACR应用场景,RNC与NodeB之间通过E1口透传业务，RNC把时钟通过CESACR传递给NodeB,BSC与BTS之间通过E1口透传业务，BSC把时钟通过CESACR传递给BTS,E1专线业务，需要透传PSN网络，通过CESACR透传源端E1时钟,Page26,提纲,同步基本概念与需求同步基本概念同步需求PTN产品同步技术物理层同步物理层同步原理应用场景CESACR同步CESACR同步原理应用场景IEEE1588v21588v2原理应用场景总结,Page27,1588是什么,IEEE1588的全称是：网络测量和控制系统的精密时钟同步协议标准,IEEE1588协议设计用于精确同步分布式网络通讯中各个结点的实时时钟。其基本构思为通过硬件和软件将网络设备（客户机）的内时钟与主控机的主时钟实现同步；,频率同步,时间同步,IEEE1588V2,OK,IEEEP1588TMD2.2StandardforaPrecisionClockSynchronizationProtocolforNetworkedMeasurementandControlSystems,Page28,IEEE1588V2时钟基本架构,OC（OrdinaryClock）：仅有一个物理接口同网络通信，所在的子域仅支持单个PTP协议和PTP状态，既可以是GrandmasterClock，也可以是SlaveClock，可看作是网络终端。,BC（BoundaryClock）：有多个物理接口同网络通信，每个物理端口行为都类似于OrdinaryClock的端口，可用于多个子域连接，可看作是中继器、交换机、路由器等网络设备,TC（TransparentClock）：不终结PTP报文，而是把在本地驻留处理的时间延时记录在PTP报文的校正域，下游节点可以获取每节点的延时信息，从而实现中间节点延时逐点累加，终节点可以根据校正域信息实现更精确时间恢复；,Page29,IEEE1588V2同步机理,T1：Master端Sync报文的发送时间；T2：Slave端收到Sync报文的时间；T3：Slave端Request报文的发送时间；T4：Master端收到Request报文的时间；Master端收到Request报文后响应携带T4信息的Response报文，这样经过握手后，Slave端就得到了T1、T2、T3、T4信息；,根据T1、T2、T3、T4，可以求得（Master/Slave间频率差）、d（链路延时）来调整Slave端的时间。,假设来回报文路径对称，即d1=d2，则可解得：,可以看出、d只与T2T1差值、T3T4差值相关，而与T2T3差值无关，即最终的结果与Slave端处理请求所需的时间无关。Slave端根据实时调整以保持和Master端的时钟同步，结合计算得到的路径延时d1=d2=d/2可以实现时间的同步；,Page30,Timestamp（TS）产生,TS点：就是MAC地址开始的位置，用两个连续的“1”表示；看到前导码就计时间。,在C点：应用层CPU处理时间引入的时间抖动；在B点：协议栈和MAC层FIFO引入时间抖动；在A点：尽量在靠近物理层打时戳；,1588V2报文中时戳尽量靠近物理层产生,Page31,OC（OrdinaryClock）模型,OC时钟只有一个物理端口与网络连接；本地时钟必不可少，用来产生时戳；有一套时钟数据集和端口数据集；OC在系统里能做grandmaster时钟设备或作为主从体系里的slave时钟设备；,Page32,BC（BoundaryClock）模型,BC时钟有N个端口与物理网络连接一个本地时钟也是不可少，为所有端口共用；一个时钟数据集为所有端口共用；每个端口都单独有一套数据集与协议引擎；只能做网元，不能连接网络中终端设备；,Page33,TC（TransparentClock）模型E2ETC,这种模型是端到端的模型结构，这种结构容易在网络延时方面不能够准确的计算和动态更新占用带宽较高的缺点,Page34,TC（TransparentClock）模型P2PTC,这种时钟模型是V2版本新增加的一种，包括了中间的路径延迟能够更好的达到时间同步，报文在中间的阶段TC是透传的；,Page35,E2E路径延时计算,引入透明时钟概念路径上每台设备在报文里添加入境和离境时间可以排除交换网造成的延迟EndtoEnd方案,主钟表,从钟表,TS0,到达：TS1离开：TS2,到达：TS3离开：TS4,到达：TS5离开：TS6,到达：TS7离开：TS8,TS9,链路延迟(TS9-TS0)(TS2-TS1)(TS4-TS3)(TS6-TS5)(TS8TS7),Page36,P2P路径延时计算,时间同步过程只在相邻设备上进行PeertoPeer方案设备自己通过带外方式实现接口之间的时间同步,主钟表,从钟表,Page37,BMC算法,BMC算法最佳时钟算法（BestMasterClockAlgorithm）简称BMC算法,算法由两部分组成：一：数据组比较算法，比较两组数据的优劣，一组是代表本地时钟的缺省特性的数据，一组代表从某端口接收的同步报文所包含的信息。这个比较算法是要对各种数据组进行比较。二：根据数据组比较结果计算每个端口的推荐状态（主站、从站、待机、未校正、只听、禁止、初始化、故障状态）。,BMC算法是在每个时钟的每个端口本地运行的，它规定数据比较的顺序和判据，所使用的数据除上面提到的时钟级，时钟标识符，时钟变量外还有路径长度、是不是边界时钟等条件。通过比较可得到每个时钟的每个端口当时应取的状态。,目的：通过比较由Announce报文提供的外部时钟信息和本地时钟的数据集，找出一个grandmasterclock，作为本地时钟的master，算法避免了出现多个master或者无master自由振荡的情况；,Page38,1588v2的局限,需要整网部署支持1588v2的新设备；无法自动消除双向链路的差异，需要校准；端口收/发方向光线路径差异；设备内部收/发方向处理延时差异；,Page39,提纲,同步基本概念与需求同步基本概念同步需求PTN产品同步技术物理层同步物理层同步原理应用场景CESACR同步CESACR同步原理应用场景IEEE1588v21588v2原理应用场景总结,Page40,1588v2应用场景1,GE/10GE/SDH,NodeB,BTS,NodeB,NodeB,FE,E1/分组Microware,E1,RNC,FE/GE,会聚层,接入层,STM-1,FE,FE,FE/GE,E1/STM-1/GE/FE,FE/GE,RNC,1588时间透传,RNC,RNC,GE/FE,GPS,GPS,NodeB,NodeB,FE,GPS,GE/FE,GPS,中间网络必须都支持1588V2,Page41,1588v2应