PTN 分组时钟技术

1、 copyright 2008 huawei technologies co., ltd. all rights reserved. internal use only ptn ptn 分组时钟技术分组时钟技术 copyright 2008 huawei technologies co., ltd. all rights reserved. page 1 前言 l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。 l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。 l为了满足新兴分组

2、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。 copyright 2008 huawei technologies co., ltd. all rights reserved. page 2 培训目标 l学完本课程后，您应该能： p描述分组网络同步的意义 p理解acr基本原理 p理解同步以太技术基本原理 p理解1588v2基本原理 copyright 2008 huawei technologies co., ltd. all rights reserved. page 3 目 录 l1. ip网络同步概述 l2 . acr l3 . 同步以太网

3、l4 . ieee 1588v2 copyright 2008 huawei technologies co., ltd. all rights reserved. page 4 目 录 l1. ip网络同步概述网络同步概述 l2 . acr l3 . 同步以太网 l4 . ieee 1588v2 copyright 2008 huawei technologies co., ltd. all rights reserved. page 5 同步的基本概念同步的基本概念 l同步的定义 p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

4、或频率差保持 在约定的允许范围之内。 l同步的分类 频率同步 时间同步（相位同步） copyright 2008 huawei technologies co., ltd. all rights reserved. page 6 同步的意义同步的意义 l如果网络中时钟严重不同步，则会产生如下后果： p业务误码率急剧升高 p指针调整频繁 p各种告警器疯狂上报 p关键芯片突然失效 copyright 2008 huawei technologies co., ltd. all rights reserved. page 7 无线网络的同步需求无线网络的同步需求 无线制式时钟频率精度要求时钟相位同步

5、要求 gsm0.05ppmna wcdma基站0.05ppmna td-scdma0.05ppm3us cdma20000.05ppm3us wimax fdd0.05ppmna wimax tdd0.05ppm1us lte0.05ppm倾向于采用时间同步 copyright 2008 huawei technologies co., ltd. all rights reserved. page 8 分组网络同步解决方案分组网络同步解决方案 l分组网络面临的问题 p传统的psn为异步网络，节点间不存在同步关系 p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） l业界

6、几种实现psn同步的主流技术方案 pacr(g.8261标准) nces_acr ntop_acr(自适应) p以太网物理层同步（g.8262/g.82623/g.8264等标准） pieee ptp 1588v2 copyright 2008 huawei technologies co., ltd. all rights reserved. page 9 分组时钟技术概述分组时钟技术概述 分组时钟分组时钟物理层时钟物理层时钟 同频同频 同频同相同频同相 ces_acr top_acr 1588v2 1588v1 ntp syn_eth e1/sdh copyright 2008 huawe

7、i technologies co., ltd. all rights reserved. page 10 问 题 l目前业界有哪些在分组网络中实现同步的技术? copyright 2008 huawei technologies co., ltd. all rights reserved. page 11 目 录 l1. ip网络同步概述 l2 . acr l3 . 同步以太网 l4 . ieee 1588v2 copyright 2008 huawei technologies co., ltd. all rights reserved. page 12 acracr时钟技术概述时钟技术概

8、述 lacr（adaptive clock recovery） p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规避psn传送过程中所带来的 损伤。 l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。 copyright 2008 huawei technologies co., ltd. all rights reserved. page 13 acracr的基本实现过程的基本实现过程 l根据fifo队列的长度调整输出时钟频率 p 队列过长加快提取频率 p 队列过

9、短减慢提取频率 p 对丢包很敏感 产生携带时产生携带时 钟信息的钟信息的 timing包包 时钟源 f timing 包队列包队列 时钟源 f 网络网络 接口接口 时钟时钟 处理处理 模块模块 分组网络分组网络 copyright 2008 huawei technologies co., ltd. all rights reserved. page 14 ces_acrces_acr技术简介技术简介 lces_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。 l时钟恢复过程 p 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。 p在

10、egress侧pe设备上，ces芯片根据ces业务接收缓冲区的变化情况恢复 出原始的tmd时钟频率。 bts e1e1/ch stm-1 tdm+时钟时钟 tdm+时钟时钟 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 ptnptn copyright 2008 huawei technologies co., ltd. all rights reserved. page 15 ces_acrces_acr应用场景应用场景 l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。 lrnc侧ptn设备作为ces_acr时钟源，基站侧pt

11、n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。 nb/bts nb/bts btsbts btsbts bts ptn ptn nb/bts ptn bts e1 mw e1 e1 mw mw 异步异步ip网络网络 copyright 2008 huawei technologies co., ltd. all rights reserved. page 16 top_acrtop_acr技术简介技术简介 l时钟恢复过程 p在ingress侧pe设备上，以固定的频率发送包括timing信息的分组 报文。 p在egress侧pe设备上，接收端连续监测存储在fifo存储器

12、中的报 文信息量偏差，用时钟恢复算法跟踪线路时钟频率。 bts e1e1/ch stm-1 tdm+时钟时钟 tdm+时钟时钟 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 ptnptn copyright 2008 huawei technologies co., ltd. all rights reserved. page 17 acr/topacr/top优缺点分析优缺点分析 优点优点缺点缺点 lacr时钟可以实现与异步包网络相 连的同步包网络的同步。 l支持psn网络透传，不要求中间设备 支持，运用灵活 l恢复时钟的质量依赖于承载的psn网 络

13、，受网络延迟抖动、丢包、错序的 影响非常大，需要保证业务高qos l技术不成熟 l不能支持时间（相位）同步 copyright 2008 huawei technologies co., ltd. all rights reserved. page 18 问 题 l思考题：能使用acr技术为td_scdma网络提供同步么？ copyright 2008 huawei technologies co., ltd. all rights reserved. page 19 目 录 l1. ip网络同步概述 l2 . acr l3 . 同步以太网同步以太网 l4 . ieee 1588v2 copy

14、right 2008 huawei technologies co., ltd. all rights reserved. page 20 同步以太技术概述同步以太技术概述 l同步以太技术 p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，与上层业务无关，不受网络负载影响。 l同步过程 p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 f source (2mhz) phy ge/fe/ e1/stm-1 master

15、clock ethernet macmacphy 8b/10b coding bts nodeb e1/fe rnc/bsc copyright 2008 huawei technologies co., ltd. all rights reserved. page 21 同步以太技术实现过程同步以太技术实现过程 lstep1：根据网络串行码流从线路上恢复物理层的时钟。 p 实现方式： n1、从phy芯片恢复时钟。 n2、从cdr恢复时钟。 lstep2：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 phy 时钟板时钟板 系统时钟系统时钟 phy提取时钟提取时钟 co

16、pyright 2008 huawei technologies co., ltd. all rights reserved. page 22 同步以太技术应用场景同步以太技术应用场景 bts bts bts e1 bts bts bts bits bits e1 gege 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 copyright 2008 huawei technologies co., ltd. all rights reserved. page 23 同步以太同步以太ssmssm报文报文 itu-t g.8264itu-

17、t g.8264 octet numbersizefield 1-66 octets固定填充ieee std 802.3slow protocols multicast address: da=01-80- c2-00-00-02(hex) 7-126 octetssa:填充软件全局配置值 13-142 octets固定填充：slow protocol ethertype=88-09(hex) 151 octets固定填充：slow protocol subtype=0a(hex) 16-183 octets固定填充：itu-oul=00-19-a7(hex) 19-202 octets固定填

18、充：itu subtype=ox0001 214 octetsversion：填充软件全局配置值 1bits分类填充：event flag：0代表information pdu;1代表event pdu 3bitsreserved：固定填充全0 22-243 octetsreserved：固定填充全0 25-12436-1490 octets data：ql tlv type（1byte） 类型：0 x01；length（2byte）长度：0 x04； ssm扩展信息（4bit）/ssm code(4bit). ql-eeci 相当于g.813 option 1的ql-sec,ql-eec2相

19、当于g.812的 type iv clock。 padding：（必须是整数字节） 若5秒未是收到同步以太information报文，上报中断。 125-1284 octetsfcs表 copyright 2008 huawei technologies co., ltd. all rights reserved. page 24 同步以太技术优缺点分析同步以太技术优缺点分析 优点缺点 l时钟恢复质量接近sdh的水平，达 到0.01ppm。 l受psna网络影响较小，可靠性较高 。 l系统时钟架构与sdh方案相似，实 现技术成熟。 l需要在全网节点部署，改造成本较 高。 l不能支持时间（相位）

20、同步。 copyright 2008 huawei technologies co., ltd. all rights reserved. page 25 问 题 l请思考：在部署同步以太网技术时，哪些方面需要注意? copyright 2008 huawei technologies co., ltd. all rights reserved. page 26 目 录 l1. ip网络同步概述 l2 . acr l3 . 同步以太网 l4 . ieee 1588v2 copyright 2008 huawei technologies co., ltd. all rights reserve

21、d. page 27 1588v21588v2技术概述技术概述 lieee 1588v2 p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。 lieee 1588v2协议的关键技术点可以分为三个 pbmc（最佳主时钟）算法 p主从同步原理 p透明时钟tc模型 l1588v2采用握手的方式，利用精确的时间戳完成频率和时间同步。 copyright 2008 huawei technologies co., ltd. all rights reserved. page 28 1588v21588v2网络设备模

22、型网络设备模型 loc: ordinary clock poc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。 poc模型对应网络的纯粹时钟源和时钟宿 lbc：boundary clock pbc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 pbc模型对应处于中间位置的网络节点 ltc：transparent clock ptc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 ptc模型对应网络中仅需配合处理1588v2报文，自身不需恢复时钟的设备 copyright 2008 huawei technologies co.

23、, ltd. all rights reserved. page 29 1588v2设备端口状态 lmaster pmaster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 poc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 lslaver pslaver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 poc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 lpassive ppassive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。 ppassive端口状态只在tc模

24、型中存在 copyright 2008 huawei technologies co., ltd. all rights reserved. page 30 设备模型、端口状态示例设备模型、端口状态示例 m： ：master s:slaver p:passive bc 1s2m3m m oc s oc p tc p bc 1s2m3m m oc s oc p tc p p tc p copyright 2008 huawei technologies co., ltd. all rights reserved. page 31 主从同步主从同步 l同步过程 p1.t1时刻主时钟发送syn es

25、sage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。 p2.t2时刻从时钟接收到syn essage 报文。 p3.t3时刻从时钟发送req报文。 p4.t5时刻主时钟发送resp报文， 带t4时刻信息。 masterslaver data at slaver clock t1 、 、t2 t1 、 、t2、 、t3 t1 t4 t5 delay_resp syn messag delay_req t2 t6 t3 t1 、 、t2、t3、 t4 copyright 2008 huawei technologies co., lt

26、d. all rights reserved. page 32 主从同步主从同步 l在网络中存在着offset和delay poffset：主时钟和时钟的时间差 pdelay： 网络传输造成的延迟时间 loffset和delay的计算方法 pt2-t1=delay-offset pt4-t3=delay+offset poffset=(t4-t3)-(t2-t1)/2 pdelay=(t4-t3)+(t2-t1)/2 copyright 2008 huawei technologies co., ltd. all rights reserved. page 33 1588v21588v2其它关键技术其它关键技术 lbmc（best master clock）算法 pbmc（best master clock）算法通过anno