《分组传送技术》分组传送技术理论基础 任务八

分/组/传/送/技/术项目一理论基础讲师XXX、XXX任务八：同步

技术01任务描述:时间同步就是通过对本地时钟的某些操作，达到为分布式系统提供一个统一时间标度的过程。在集中式系统中，由于所有进程或者模块都可以从系统唯一的全局时钟中获取时间，因此系统内任何两个事件都有着明确的先后关系。而在分布式系统中，由于物理上的分散性，系统无法为彼此间相互独立的模块提供一个统一的全局时钟，而由各个进程或模块各自维护它们的本地时钟。由于这些本地时钟的计时速率、运行环境存在不一致性，因此即使所有本地时钟在某一时刻都被校准，一段时间后，这些本地时钟也会出现不一致。为了这些本地时钟再次达到相同的时间值，必须进行时间同步操作02学习目标：1.熟记同步的基本概念。2.掌握通讯网络对同步的需求。3.掌握同步以太网技术应用同步基本概念任务八：同步技术同步指两个或两个以上随时间变化的量在变化过程中保持一定的相对关系。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。同步频率同步时间同步同步基本概念任务八：同步技术1.1频率同步频率同步，就是所谓时钟同步。是指信号之间的频率或相位上保持某种严格的特定关系，其相对应的有效瞬间以同一平均速率出现，以维持通信网络中所有的设备以相同的速率运行。同步基本概念任务八：同步技术1.2相位同步（时间同步）是指信号之间的频率不仅相同，相位也要保持相同，因此时间同步一般都包括时钟同步。详细参见IEEE1588V2协议。时间同步的同步操作就是按照接收到的时间来调控设备内部的时钟和时刻。时间同步的调控原理与频率同步对时钟的调控原理相似，它既调控时钟的频率又调控时钟的相位，同时将时钟的相位以数值表示，即时刻。与频率同步不同的是，时间同步接受非连续的时间信息，非连续调控设备时钟，而设备时钟锁相环的调节控制是周期性的，时间同步中的时钟可以是虚拟的而非真实的时钟。同步基本概念任务八：同步技术1.3时间同步与时钟同步的区别如果两个表（Watch1与Watch2）每时每刻的时间都保持一致，这个状态叫时间同步；如果两个表的时间不一样，但是保持一个恒定的差，比如6小时，那么这个状态称为频率同步。如果两个表的频率不相同,则其时间值无固定关系,因此时间同步的前提条件是频率同步2.通讯网络对同步的需求任务八：同步技术2.1不同业务对同步的要求传统固网TDM业务对时钟同步的需求---传统固网的TDM的业务主要是语音业务，对时钟同步的需求主要是频率同步;---如果承载网络两端的时钟不一致，长期积累后会造成滑码;---滑码：由于时钟频率的偏差引起码元的漏读与重读，相应地导致数码的丢失与增加的现象。2.通讯网络对同步的需求任务八：同步技术2.1不同业务对同步的要求无线IPRAN对同步的需求---目前时间同步的主要应用为通话计费、网间结算和网管告警。通讯网络对时钟频率最苛刻的需求体现在无线应用上，不同基站之间的频率必须同步在一定精度之内，否则基站切换时会出现掉线。与前面提到的固网TDM应用不同的是，这里的时钟是指无线的射频时钟。在这个应用场景下，对时钟频率的需求要高于前者。---目前的无线技术存在多种制式，不同制式的无线网络，对同步的需求也不一样。无线技术时钟频率精度要求时间同步要求GSM0.05ppmNAWCDMA0.05ppmNACDMA20000.05ppm3usTD-SCDMA0.05ppm1.5usWiMax0.05ppm1usLTE0.05ppm倾向于采用时间同步2.通讯网络对同步的需求任务八：同步技术2.1不同业务对同步的要求分布式实时数据采集网分布式实时数据采集系统作为联系物理世界和计算机世界的桥梁，同步采集能保证数据采集系统的实时性、准确性和高效性。网络OAM性能检测OAM性能检测，特别是对于抖动、时延这些和时间相关的性能参数的检测，需要被测网络端点间进行时钟同步。3.同步以太网技术任务八：同步技术3.1同步方式与时钟工作模式主从同步指网内设一时钟主局配有高精度时钟，网内各局均受控于该全局（即跟踪主局时钟以主局时钟为定时基准）并且逐级下控直到网络中的末端网元-终端局伪同步主从同步AB伪同步是指数字交换网中各数字交换局在时钟上相互独立毫无关联。而各数字交换局的时钟都具有极高的精度和稳定度，一般用铯原子钟。由于时钟精度高网内各局的时钟虽不完全相同，但频率和相位误差很小接近同步，故称之为伪同步。数字网络同步方式分为：伪同步、主从同步3.同步以太网技术任务八：同步技术3.1同步方式与时钟工作模式伪同步方式用于国际数字网中，国际局均各有一个铯时钟，二者采用伪同步方式。主从同步方式一般用于一个国家，地区内部的数字网。只有一个主局时钟，网上其它网元均以此主局时钟为基准来进行本网元的定时3.同步以太网技术任务八：同步技术3.1同步方式与时钟工作模式时钟工作模式主从同步的数字网中从站下级站的时钟通常有三种工作模式：跟踪锁定上级时钟模式（正常工作模式）；保持模式；自由振荡模式（自由运行模式）。3.同步以太网技术任务八：同步技术3.2同步以太网同步以太网属于物理层同步。物理层同步是指设备直接从物理层光信号中恢复出时钟频率，从而使得上下游的设备频率同步，保证业务的正常传送EEC是以太网数据接口的发送时钟，也是外部同步输出接口的时钟源。它可以从以太网物理链路的比特流中提取线路时钟，或从外部同步接口获得参考时钟。同步以太网接口是同步以太网设备的数据接口，可配置运行在同步或异步模式。同步模式可完全与异步模式接口进行数据互通，但不能时钟同步互通。只有两端都运行同步模式，才能时钟同步互通。3.同步以太网技术任务八：同步技术3.2同步以太网同步以太网技术的实现在同步以太网环境中，GPS、BITS等设备的时钟信号，经过同步以太网接口实现全网ZXCTNPTN设备的时钟同步。与BTS或NodeB相连的ZXCTN设备，通过同步以太网接口将提取后的时钟信号传送给BTS或NodeB、BSC和RNC，最终实现全网的同步以太网时钟。3.同步以太网技术任务八：同步技术3.2同步以太网同步状态信息（SSM）SSM功能可以避免实现由于光纤中断或网元失效导致的定时源丢失的问题，同时也可以防范定时路径形成环路的现象。同步定时信息和SSMB（同步状态消息比特）一起传输，在网元接收到定时信息的同时也接受到它的精度标记，如此网元不仅能确定提取定时信息的路径，同时可以解读该定时信息的精度，依据此消息控制本节点的时钟进行相应操作（跟踪、倒换、保持），并将此消息传递到下游站点，从而完成对整个网络定时的控制。3.同步以太网技术任务八：同步技术3.2同步以太网同步状态信息（SSM）SSM编码：用4个比特表示，16种编码代表不同的信息，表明时钟的质量等级。序号SSM编码同步质量等级00000质量未知10001预留20010基准钟（G.811）30011预留401002级节点时钟（G.812）50101预留60110预留70111预留810003级节点时钟（G.812)91001预留101010预留111011PTN设备时钟（G.813/G.8262）121100预留131101预留141110预留151111不应用作同步3.同步以太网技术任务八：同步技术3.2同步以太网同步状态信息（SSM）SSM规划原则全网统一引入时钟频率源核心、汇聚层的网络应采用时钟保护，并设置主、备时钟基准源，用于时钟主备倒换。接入层一般只在中心站设置一个时钟基准源，其余各站跟踪中心站时钟全网启用扩展SSM协议，避免产生频率同步环，并增强频率同步的保护能力。线路时钟跟踪应遵循最短路径要求对于时钟长链要考虑给予时钟补偿局间宜采用从同步以太中提取时钟，不宜采用支路信号定时4.IEEE1588V2（PTP）任务八：同步技术4.1概述IEEE1588V2是一种精确时间同步协议，简称PTP（PrecisionTimeProtocol）协议，它是一种主从同步系统。

其核心思想是采用主从时钟方式，对时间信息进行编码，利用网络的对称性和延时测量技术，实现主从时间的同步。4.2工作过程在系统的同步过程中，主时钟周期性发布PTP时间同步协议及时间信息，从时钟端口接收主时钟端口发来的时间戳信息，系统据此计算出主从线路时间延迟及主从时间差，并利用该时间差调整本地时间，使从设备时间保持与主设备时间一致的频率与相位。4.IEEE1588V2（PTP）任务八：同步技术4.3工作模式IEEE1588协议支持如下几种工作模式：普通时钟：只有一个端口支持1588协议。边界时钟：有多个端口支持1588协议。透明时钟：节点不运行1588协议，但需要对时间戳进行修正，在转发时间报文时将本点处理该报文的时间填写在修正位置。管理节点：在上述模式基础上增加网管接口功能。4.IEEE1588V2（PTP）任务八：同步技术4.3工作模式IEEE1588将整个网络内的时钟分为两种，即普通时钟（OC）和边界时钟（BC）。其中，边界时钟通常用在确定性较差的网络设备（如交换机和路由器）上。从通信关系上又可把时钟分为主时钟和从时钟，理论上任何时钟都能实现主时钟和从时钟的功能，但一个PTP通信子网内只能有一个主时钟。整个系统中的最优时钟为最高级时钟（GMC），有着最好的稳定性、精确性、确定性等。根据各节点上时钟的精度和级别以及UTC（UniversalTimeConstant）的可追溯性等特性，由最佳主时钟算法（BMC）来自动选择各子网内的主时钟。在只有一个子网的系统中，主时钟就是最高级时钟GMC。每个系统只有一个GMC，且每个子网内只有一个主时钟，从时钟与主时钟保持同步。4.IEEE1588V2（PTP）任务八：同步技术4.3工作模式1588V2时钟组网图4.IEEE1588V2（PTP）任务八：同步技术4.3工作模式时钟传送过程4.IEEE1588V2（PTP）任务八：同步技术4.3工作模式IEEE1588的关键在于延时测量。为了测量网络传输延时，1588定义了一个延迟请求信息：DelayRequestPacket(DelayRequest)。从属时钟在收到主时钟发出的时间信息后T3时刻发延迟请求信息包DelayRequest，主时钟收到DelayRequest后在延迟响应信息包DelayRequestPacketDelayResponse）加时间戳，反映出准确的接收时间T4，并发送给从属时钟，故从属时钟就可以非常准确地计算出网络延时。4.IEEE1588V2（PTP）任务八：同步技术4.3工作模式1588方式下的延时测量由于：T2－T1=Delay