同步以太網(wǎng)技術(shù)白皮書

瑞斯康達同步以太網(wǎng)技術(shù)白皮書目錄瑞斯康達科技發(fā)展股份有限公司i 1-11.1通信網(wǎng)絡(luò)對同步以太網(wǎng)的需求 1-11.2以太網(wǎng)同步/時間標準發(fā)展狀況 1-1 2-12.1同步以太網(wǎng)技術(shù)原理 2-12.2各類以太網(wǎng)接口的同步支持能力 2-22.3以太網(wǎng)設(shè)備時鐘EEC 2-32.4同步以太網(wǎng)SSM 2-42.4.1以太網(wǎng)同步消息通道（ESMC） 2-42.4.2基于SSM的同步選擇 2-52.5同步以太網(wǎng)接口的運行模式 2-62.6定時環(huán)路 2-62.6.1單外部時鐘源鏈形同步網(wǎng) 2-72.6.2雙外部時鐘源鏈形同步網(wǎng) 2-72.6.3單外部時鐘源環(huán)形同步網(wǎng) 2-82.6.4定時環(huán)路的解決措施 2-92.7同步以太網(wǎng)性能 2-92.7.1同步參數(shù)基本概念介紹 2-92.7.2業(yè)務(wù)接口同步性能 2-122.7.3時鐘接口性能 2-12 3-13.1瑞斯康達同步技術(shù) 3-13.2同步以太網(wǎng)應(yīng)用場景 3-2 4-1 5-15.1參考文獻 5-15.2縮略語 5-1同步以太網(wǎng)技術(shù)白皮書前言瑞斯康達科技發(fā)展股份有限公司iii本文詳細介紹了以太網(wǎng)時鐘的需求和技術(shù)關(guān)鍵點，說明了瑞斯康達產(chǎn)品中同步關(guān)鍵詞絡(luò)過渡到以太承載網(wǎng)絡(luò)階段，需要解決新網(wǎng)絡(luò)對傳統(tǒng)TDM業(yè)務(wù)組網(wǎng)絡(luò)引入對同步網(wǎng)構(gòu)架的影響。電信運營商對分組網(wǎng)絡(luò)的時鐘同步需求有兩針對這些需求和需要解決的技術(shù)問題，ITU-T從2004年開始逐步制定關(guān)步技術(shù)的系列建議書，目前已有一系列被認可的標準。同步以太網(wǎng)技術(shù)作本白皮書首先對同步以太網(wǎng)相關(guān)需求和標準技術(shù)進行了簡介，隨后介紹了同步同步以太網(wǎng)技術(shù)白皮書1同步以太網(wǎng)需求和標準狀況瑞斯康達科技發(fā)展股份有限公司1-11同步以太網(wǎng)需求和標準狀況1.1通信網(wǎng)絡(luò)對同步以太網(wǎng)的需求過去十年，以太網(wǎng)技術(shù)在電信網(wǎng)絡(luò)中迅猛發(fā)展，運營商也在經(jīng)歷從電路交換系交換系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變。傳統(tǒng)的電路交換網(wǎng)絡(luò)可以在整個網(wǎng)絡(luò)中分配高質(zhì)量的時鐘源滿足語音等業(yè)務(wù)的同步要求。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，主要處理異步的數(shù)據(jù)，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(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，務(wù)也在用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)承載，于是數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)支持同步變成了一上傳遞所有的業(yè)務(wù)提供了同步支撐。同步以太網(wǎng)能夠傳遞高精度的時鐘，可以1.2以太網(wǎng)同步/時間標準發(fā)展狀況同步以太網(wǎng)技術(shù)白皮書2同步以太網(wǎng)介紹瑞斯康達科技發(fā)展股份有限公司2-12.1同步以太網(wǎng)技術(shù)原理ppm，接收方鎖定即可恢復(fù)數(shù)據(jù)，由于數(shù)據(jù)在處理過程中可以分段緩存，所以時鐘不要求長期的穩(wěn)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(wǎng)層的正常運行，接收側(cè)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(xiàn)時鐘的傳遞，這就是同步以太網(wǎng)的機制。效地包含時鐘信息。在以太網(wǎng)源端的接口上使用高精度的時鐘發(fā)送數(shù)據(jù)，在接同步以太網(wǎng)2同步以太網(wǎng)介紹技術(shù)白皮書2-2瑞斯康達科技發(fā)展股份有限公司TransmitClockwithHighfrequencyaccuracyandstabilityPHYMasterclocklaveTransmitClockwithHighfrequencyaccuracyandstabilityPHYMasterclocklaveMACExclockReceiverMACExclockPHYSystemRecoverClockRecoverClockPLLTDM設(shè)備E1EthE1BAclockTDM設(shè)備E1EthE1BATDM設(shè)備芯片用這個高精度的時鐘將數(shù)據(jù)發(fā)送出去。接收側(cè)的設(shè)備（B節(jié)點）的PHY從數(shù)據(jù)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2MHz）作參考基準，產(chǎn)生的系統(tǒng)時鐘分發(fā)給各線為實現(xiàn)時鐘鎖相、分發(fā)功能，同步以太網(wǎng)節(jié)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準，系統(tǒng)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是主時鐘，也可以是從上一級節(jié)點內(nèi)置數(shù)據(jù)碼流中下發(fā)的時鐘，也可以是直接行模式下，系統(tǒng)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2.2各類以太網(wǎng)接口的同步支持能力網(wǎng)。其它方面，以太網(wǎng)接口必須一直發(fā)送信號，為了保證足夠的跳變以恢復(fù)路信號也必須支持編碼。10GE光接口支持64B/66B編碼同步以太網(wǎng)技術(shù)白皮書2同步以太網(wǎng)介紹瑞斯康達科技發(fā)展股份有限公司2-3InputsOutputs >>SelectorASelectorBSTM-N->T1PDH->T2External->T3>SETG/G.8262SelectorC>T0->SDH/ETHEquipT4->External>ETY->TEEEC設(shè)備應(yīng)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同步以太網(wǎng)2同步以太網(wǎng)介紹技術(shù)白皮書2-4瑞斯康達科技發(fā)展股份有限公司2.4.1以太網(wǎng)同步消息通道（ESMC）物理層的同步意味著接收端能鎖定發(fā)送端的頻率，此時時鐘質(zhì)量同發(fā)送端時鐘。高等級的時鐘源失效進入保持模式，接收端應(yīng)該提供一套選源機制，使得接收根據(jù)網(wǎng)元內(nèi)部傳遞的SSM信息字以及各個時擇器負責各自系統(tǒng)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SSM代表發(fā)送時鐘源的質(zhì)量等級，也可以理解為發(fā)送網(wǎng)元控制模塊SSUSSUSSUSELCSELSELCSELC<>SynControlSynControl>SELB><Rx<Rx>TxSysClockSELB<SSMcommunicationsSynControlSynControl>SELB><Rx<Rx>TxSysClockSELB<SSMcommunicationsSysClock同步以太網(wǎng)的SSM信息采用慢協(xié)議幀承載，其中慢協(xié)議幀的MAC地址由IETF專門分配，采用TLV的方式規(guī)范SSM信息的定義。SSM同步以太網(wǎng)技術(shù)白皮書2同步以太網(wǎng)介紹瑞斯康達科技發(fā)展股份有限公司2-5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，該2.4.2基于SSM的同步選擇選擇機制控制設(shè)備內(nèi)部的定時流向，選擇機制需要能夠選擇合適的外部參考源、并注入內(nèi)部同步子系統(tǒng)。內(nèi)部同步子系統(tǒng)提供必要的過濾和保持性能時鐘源和定時路徑。能夠提供合適的頻率給ETY接口（同步以SSMXEECXInputselector< >InternalSynchrounisationInterfacesselector>OutputXEECXInputselector< >InternalSynchrounisationInterfacesselector>ETYETYTrafficExternalTrafficsynchronisationInterfaceinterfaceSSM用來通知下游設(shè)備當前上游時鐘的質(zhì)量等級。SSM在支持間傳遞。每個支持同步以太網(wǎng)的設(shè)備內(nèi)部，SSM都應(yīng)該被處理，這個消息會被再生并傳遞到下游網(wǎng)元。設(shè)備內(nèi)部根據(jù)SSM進同步以太網(wǎng)2同步以太網(wǎng)介紹技術(shù)白皮書2-6瑞斯康達科技發(fā)展股份有限公司外定時輸出信號（直接導(dǎo)出的除外）應(yīng)發(fā)送當一個同步以太網(wǎng)接口被配置為非同步時，當同步以太網(wǎng)接口被配置為同步模式時，接收側(cè)定時環(huán)路的形成情況比較復(fù)雜，需要針對具體的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境進行具體制的網(wǎng)絡(luò)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(jié)PRC級時鐘，SSU代表二級時鐘，EEC代表以太網(wǎng)時鐘，屬于三級時鐘，DNU代同步以太網(wǎng)技術(shù)白皮書2同步以太網(wǎng)介紹瑞斯康達科技發(fā)展股份有限公司2-72.6.1單外部時鐘源鏈形同步網(wǎng)EECII2PRCDNUPRCEECII2SECDNUPRCEECII2PRCDNUPRCEECII2SECDNUPRCEECII1PRCSSUPRCSSU2.6.2雙外部時鐘源鏈形同步網(wǎng)PRCSSUPRCSSUEECII1EECII2EECII22接BITSSSU等級時鐘，規(guī)定二者均能互相獲取示例，由于各自網(wǎng)元存在高于自身等級的時同步以太網(wǎng)2同步以太網(wǎng)介紹技術(shù)白皮書2-8瑞斯康達科技發(fā)展股份有限公司W(wǎng)EPRCEEC網(wǎng)元1Ex PRCPRCExPRCExWEPRCEEC網(wǎng)元1Ex PRCPRCExPRCEx PRCPRCPRCEEC網(wǎng)元4EEEC網(wǎng)元4EEEC網(wǎng)元4EWEDNUPRCDNUDNUPRCDNUEWEEEC網(wǎng)元2EEC網(wǎng)元3 EEEC網(wǎng)元2EEC網(wǎng)元3WWPRCDNUWPRCDNUEEC網(wǎng)元1WEWPRCDNUDNUPRCPRCDNUDNUPRCEEEC網(wǎng)元3DNUPRCEWWEEEC網(wǎng)元3DNUPRCEWEEC網(wǎng)元2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(wǎng)EEC網(wǎng)元1WEEEC網(wǎng)元1WEPRCWEPRCEEC網(wǎng)元4EWEDNUPRCDNUDNUPRCDNUEWEEEC網(wǎng)元2EEC網(wǎng)元3DNU PRCEWEEC網(wǎng)元2EEC網(wǎng)元3 DNUExEEC網(wǎng)元1 DNU DNUExEEC網(wǎng)元1 DNUEEC網(wǎng)元4EWEDNUPRCPRCDNUPRCPRCEEEC網(wǎng)元2-EEEC網(wǎng)元2-EWEEC網(wǎng)元3路，而PRC源已經(jīng)不存在了。也就是所謂的偽定時現(xiàn)象。所以同步網(wǎng)絡(luò)規(guī)同步以太網(wǎng)技術(shù)白皮書2同步以太網(wǎng)介紹瑞斯康達科技發(fā)展股份有限公司2-9 此路徑不傳遞定時，即不作為EEC 此路徑不傳遞定時，即不作為EEC網(wǎng)元1的時鐘源WEExEEC網(wǎng)元1的時鐘ExWEEEC網(wǎng)元1EEC網(wǎng)元1源WEEEC網(wǎng)元1EEC網(wǎng)元1EEC網(wǎng)元4 EECExEECEEC網(wǎng)元4 EECExPRCPRCPRCEWEWEWEPRCDNUDNUPRCEECDNUDNUEECPRCDNUDNUPRCEECDNUDNUEECWEEEEC網(wǎng)元3EEC網(wǎng)元2EEC網(wǎng)元3DNUDNUEECPRCEWEWWWEEEEC網(wǎng)元3EEC網(wǎng)元2EEC網(wǎng)元3DNUDNUEECPRCEWEWEEC網(wǎng)元22.6.4定時環(huán)路的解決措施受物理器件、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境以及鎖相環(huán)的設(shè)計影響，時鐘本身以及網(wǎng)絡(luò)中時鐘想的，同步以太網(wǎng)時鐘網(wǎng)絡(luò)也不例外，本節(jié)重點介紹衡量其性能的參數(shù)以及相2.7.1同步參數(shù)基本概念介紹選定一個高穩(wěn)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G.811基準時鐘的頻率基準自由運行狀態(tài)下的EEC輸出頻率偏差不應(yīng)大于4.6ppm。抖動的一般定義可以是“一個事件對其理想出現(xiàn)的短暫偏離”。在數(shù)字傳輸動被定義為數(shù)字信號的重要時刻在時間上偏離其理想位置的短暫變動。重要時刻但實際上會有所不同。這種脈沖位置調(diào)制被認為是一種抖動。這也被稱為數(shù)字信號的同步以太網(wǎng)2同步以太網(wǎng)介紹技術(shù)白皮書2-10瑞斯康達科技發(fā)展股份有限公司Idealsignal-4T-3T-2T-T0T2T3T4TActualsignalJitter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號周期(T)，等于360度。假設(shè)事件為E，第n次出現(xiàn)表示為t▲▲N-n+1j=1|(n+j-1n+j-1||max(Xi)-min(Xi),,同步以太網(wǎng)技術(shù)白皮書2同步以太網(wǎng)介紹瑞斯康達科技發(fā)展股份有限公司2-11在一個測量周期內(nèi)，一個給定的窗口內(nèi)一個給定信號相對于理想信號的最大相化。MTIE是針對時間的緩變或漂移而定義的。對MTIE進行測量。MTIE值是對一個時鐘信號的長期穩(wěn)定MTIE是針對時間的緩變或漂移而定義的。當需要分析時MTIE進行測量。MTIE值是對一個時鐘信時間的倒數(shù)，因此較小的積分時間表示存在較高的漂移頻率分量，而較大的積分時間帶通濾波器測得的均方根相位噪聲功率，其中τ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(tǒng)性誤差不敏感，如被測時試儀使用的“理想”時鐘之間的固定頻率偏移τ是積分時間，τ=nτ0。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/輸入口應(yīng)具有接受一定幅度漂移/抖動的能力，在此容限內(nèi)不引起任何告警、不引對于時鐘應(yīng)要求它能產(chǎn)生一個具有低漂移/抖動的輸出，甚至于當輸入信號具有較漂移/抖動時也能如此，這就是對時鐘過濾漂移/抖動同步以太網(wǎng)2同步以太網(wǎng)介紹技術(shù)白皮書2-12瑞斯康達科技發(fā)展股份有限公司2.7.2業(yè)務(wù)接口同步性能也會累積，但可以通過網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備設(shè)計控制在一定的范圍內(nèi)，這些范圍和2.7.3時鐘接口性能同步以太網(wǎng)技術(shù)白皮書3同步以太網(wǎng)應(yīng)用瑞斯康達科技發(fā)展股份有限公司3-13.1瑞斯康達同步技術(shù)iTN201是瑞斯康達最新部署的智能邊緣接入設(shè)備，iTN201主要定位于網(wǎng)絡(luò)的接入?yún)R聚層，采用全分組內(nèi)核，集中式交換和模塊化設(shè)計理念，體積小巧，集成度高。在運營商下一代分組網(wǎng)建設(shè)中，iTN201將分組智能化延伸到網(wǎng)絡(luò)末端，提供高帶寬以太網(wǎng)專線接入、