同步以太网技术白皮书

//瑞斯康达科技发展股份有限公司（以下简称“瑞斯康达”）为客户提供全方位的技斯康达购买产品的用户，如果在使用过程中有任何问题，可与瑞斯康达各地办事处或用户服务中心联读者如有任何关于瑞斯康达产品的问题，或者有意进一步了解公司其他相关产品，可通过下列方式与我非经本公司书面许可，任何单位和个人不得擅自摘抄、复制本书内容的部分或全部，并不1P100R100_012瑞斯康达同步以太网技术白皮书目录瑞斯康达科技发展股份有限公司i 1-11.1通信网络对同步以太网的需求 1-11.2以太网同步/时间标准发展状况 1-1 2-12.1同步以太网技术原理 2-12.2各类以太网接口的同步支持能力 2-22.3以太网设备时钟EEC 2-32.4同步以太网SSM 2-42.4.1以太网同步消息通道（ESMC） 2-42.4.2基于SSM的同步选择 2-52.5同步以太网接口的运行模式 2-62.6定时环路 2-62.6.1单外部时钟源链形同步网 2-72.6.2双外部时钟源链形同步网 2-72.6.3单外部时钟源环形同步网 2-82.6.4定时环路的解决措施 2-92.7同步以太网性能 2-92.7.1同步参数基本概念介绍 2-92.7.2业务接口同步性能 2-122.7.3时钟接口性能 2-12 3-13.1瑞斯康达同步技术 3-13.2同步以太网应用场景 3-2 4-1 5-15.1参考文献 5-15.2缩略语 5-1同步以太网技术白皮书前言瑞斯康达科技发展股份有限公司iii本文详细介绍了以太网时钟的需求和技术关键点，说明了瑞斯康达产品中同步关键词络过渡到以太承载网络阶段，需要解决新网络对传统TDM业务组网络引入对同步网构架的影响。电信运营商对分组网络的时钟同步需求有两针对这些需求和需要解决的技术问题，ITU-T从2004年开始逐步制定关步技术的系列建议书，目前已有一系列被认可的标准。同步以太网技术作本白皮书首先对同步以太网相关需求和标准技术进行了简介，随后介绍了同步同步以太网技术白皮书1同步以太网需求和标准状况瑞斯康达科技发展股份有限公司1-1过去十年，以太网技术在电信网络中迅猛发展，运营商也在经历从电路交换系交换系统的转变。传统的电路交换网络可以在整个网络中分配高质量的时钟源满足语音等业务的同步要求。传统的数据网络，主要处理异步的数据，比如传递文件、图像、电子邮件等，不需要严格的同步。然而，随着网络的发展，务也在用数据网络承载，于是数据网络支持同步变成了一上传递所有的业务提供了同步支撑。同步以太网能够传递高精度的时钟，可以同步以太网技术白皮书2同步以太网介绍瑞斯康达科技发展股份有限公司2-1ppm，接收方锁定即可恢复数据，由于数据在处理过程中可以分段缓存，所以时钟不要求长期的稳定性，不同的链路也不要求频率完全一致。然而，在需要同步的场景，可以把原本便宜的晶振替换为高精度时钟或者跟踪高精度时钟源，这样并不会影响以太网层的正常运行，接收侧也可以锁定物理层的高精度信号，获取高性能的时钟，从而实现时钟的传递，这就是同步以太网的机制。效地包含时钟信息。在以太网源端的接口上使用高精度的时钟发送数据，在接同步以太网2同步以太网介绍技术白皮书2-2瑞斯康达科技发展股份有限公司TransmitClockwithHighfrequencyaccuracyandstabilityPHYMasterclocklaveTransmitClockwithHighfrequencyaccuracyandstabilityPHYMasterclocklaveMACExclockReceiverMACExclockPHYSystemRecoverClockRecoverClockPLLTDM设备E1EthE1BAclockTDM设备E1EthE1BATDM设备芯片用这个高精度的时钟将数据发送出去。接收侧的设备（B节点）的PHY从数据码流中提取这个时钟，在这个过程中时钟的精度不会有损失，可以与源2MHz）作参考基准，产生的系统时钟分发给各线为实现时钟锁相、分发功能，同步以太网节点配置时钟锁相模块（PLL时钟锁相模块（PLL）有三种工作模式：锁相、保持和自由运行，锁相模式即为PLL准，系统时钟精度和参考基准的精度保持一致，参考基准是从上级局传下来的是主时钟，也可以是从上一级节点内置数据码流中下发的时钟，也可以是直接行模式下，系统时钟精度完全受限于本地振荡器时钟精度，所以本地时钟板中本网。其它方面，以太网接口必须一直发送信号，为了保证足够的跳变以恢复路信号也必须支持编码。10GE光接口支持64B/66B编码同步以太网技术白皮书2同步以太网介绍瑞斯康达科技发展股份有限公司2-3InputsOutputs >>SelectorASelectorBSTM-N->T1PDH->T2External->T3>SETG/G.8262SelectorC>T0->SDH/ETHEquipT4->External>ETY->TEEEC设备应支持从多路可用时钟源中选择出最佳时钟源。时钟源选择条件按顺序由高同步以太网2同步以太网介绍技术白皮书2-4瑞斯康达科技发展股份有限公司2.4.1以太网同步消息通道（ESMC）物理层的同步意味着接收端能锁定发送端的频率，此时时钟质量同发送端时钟。高等级的时钟源失效进入保持模式，接收端应该提供一套选源机制，使得接收根据网元内部传递的SSM信息字以及各个时择器负责各自系统时钟的源选择，选择器由同步控制模块进行控制，同步控制模SSM代表发送时钟源的质量等级，也可以理解为发送网元控制模块SSUSSUSSUSELCSELSELCSELC<>SynControlSynControl>SELB><Rx<Rx>TxSysClockSELB<SSMcommunicationsSynControlSynControl>SELB><Rx<Rx>TxSysClockSELB<SSMcommunicationsSysClock同步以太网的SSM信息采用慢协议帧承载，其中慢协议帧的MAC地址由IETF专门分配，采用TLV的方式规范SSM信息的定义。SSM同步以太网技术白皮书2同步以太网介绍瑞斯康达科技发展股份有限公司2-5为了减轻保持过程中漂移的影响，定义了另一种事件型消息，该2.4.2基于SSM的同步选择选择机制控制设备内部的定时流向，选择机制需要能够选择合适的外部参考源、并注入内部同步子系统。内部同步子系统提供必要的过滤和保持性能时钟源和定时路径。能够提供合适的频率给ETY接口（同步以SSMXEECXInputselector< >InternalSynchrounisationInterfacesselector>OutputXEECXInputselector< >InternalSynchrounisationInterfacesselector>ETYETYTrafficExternalTrafficsynchronisationInterfaceinterfaceSSM用来通知下游设备当前上游时钟的质量等级。SSM在支持间传递。每个支持同步以太网的设备内部，SSM都应该被处理，这个消息会被再生并传递到下游网元。设备内部根据SSM进同步以太网2同步以太网介绍技术白皮书2-6瑞斯康达科技发展股份有限公司外定时输出信号（直接导出的除外）应发送当一个同步以太网接口被配置为非同步时，当同步以太网接口被配置为同步模式时，接收侧定时环路的形成情况比较复杂，需要针对具体的网络环境进行具体制的网络建议不考虑定时源的保护，即配置成单链路传递定时。以下章节PRC级时钟，SSU代表二级时钟，EEC代表以太网时钟，属于三级时钟，DNU代同步以太网技术白皮书2同步以太网介绍瑞斯康达科技发展股份有限公司2-72.6.1单外部时钟源链形同步网EEC网网2PRCPRCEEC网网2SECPRCEEC网网2PRCPRCEEC网网2SECPRCEEC网网1EEC网网1PRCSSUPRCSSU2.6.2双外部时钟源链形同步网PRCSSUPRCSSUEEC网网1EEC网网2EEC网网1EEC网网22接BITSSSU等级时钟，规定二者均能互相获取示例，由于各自网元存在高于自身等级的时同步以太网2同步以太网介绍技术白皮书2-8瑞斯康达科技发展股份有限公司WEPRCEEC网元1Ex PRCPRCExPRCExWEPRCEEC网元1Ex PRCPRCExPRCEx PRCPRCPRCEEC网元4EEEC网元4EEEC网元4EWEDNUPRCDNUDNUPRCDNUEWEEEC网元2EEC网元3 EEEC网元2EEC网元3WWPRCDNUWPRCDNUEEC网元1WEWPRCDNUDNUPRCPRCDNUDNUPRCEEEC网元3DNUPRCEWWEEEC网元3DNUPRCEWEEC网元2上图（a）为正常情况下的时钟传递示意图，蓝色为传递路径，其中所有网EEC网元1WEEEC网元1WEPRCWEPRCEEC网元4EWEDNUPRCDNUDNUPRCDNUEWEEEC网元2EEC网元3DNU PRCEWEEC网元2EEC网元3 DNUExEEC网元1 DNU DNUExEEC网元1 DNUEEC网元4EWEDNUPRCPRCDNUPRCPRCEEEC网元2-EEEC网元2-EWEEC网元3路，而PRC源已经不存在了。也就是所谓的伪定时现象。所以同步网络规同步以太网技术白皮书2同步以太网介绍瑞斯康达科技发展股份有限公司2-9 此路径不传递定时，即不作为EEC 此路径不传递定时，即不作为EEC网元1的时钟源WEExEEC网元1的时钟ExWEEEC网元1EEC网元1源WEEEC网元1EEC网元1EEC网元4 EECExEECEEC网元4 EECExPRCPRCPRCEWEWEWEPRCDNUDNUPRCEECDNUDNUEECPRCDNUDNUPRCEECDNUDNUEECWEEEEC网元3EEC网元2EEC网元3DNUDNUEECPRCEWEWWWEEEEC网元3EEC网元2EEC网元3DNUDNUEECPRCEWEWEEC网元22.6.4定时环路的解决措施受物理器件、网络环境以及锁相环的设计影响，时钟本身以及网络中时钟想的，同步以太网时钟网络也不例外，本节重点介绍衡量其性能的参数以及相2.7.1同步参数基本概念介绍选定一个高稳定的标称频率作为参考基准源，实际频率偏离标称频率的程度叫频率准G.811基准时钟的频率基准自由运行状态下的EEC输出频率偏差不应大于4.6ppm。抖动的一般定义可以是“一个事件对其理想出现的短暂偏离”。在数字传输动被定义为数字信号的重要时刻在时间上偏离其理想位置的短暂变动。重要时刻但实际上会有所不同。这种脉冲位置调制被认为是一种抖动。这也被称为数字信号的同步以太网2同步以太网介绍技术白皮书2-10瑞斯康达科技发展股份有限公司-4T-3T-2T-T0T2T3T4T在上图中，实际信号边沿在理想信号边沿附近作周期性移动，演示了周期性抖抖动不同于相位噪声，它以单位间隔(UI)为单位来表示。一个单位间隔相当于号周期(T)，等于360度。假设事件为E，第n次出现表示为t▲????TIE(S)???????▲????TIE(S)???????N-n+1j=1(n+j-1n+j-1|max(Xi)-min(Xi)||(i=ji=j,|同步以太网技术白皮书2同步以太网介绍瑞斯康达科技发展股份有限公司2-11在一个测量周期内，一个给定的窗口内一个给定信号相对于理想信号的最大相化。MTIE是针对时间的缓变或漂移而定义的。对MTIE进行测量。MTIE值是对一个时钟信号的长期稳定MTIE是针对时间的缓变或漂移而定义的。当需要分析时MTIE进行测量。MTIE值是对一个时钟信时间的倒数，因此较小的积分时间表示存在较高的漂移频率分量，而较大的积分时间带通滤波器测得的均方根相位噪声功率，其中τ为TDEV积分时间。TDEV是通过从TIE样本取得二阶差分而计算得到的。TDEV对系统性误差不敏感，如被测时试仪使用的“理想”时钟之间的固定频率偏移τ是积分时间，τ=nτ0。在时钟输入口没有外加输入漂移/抖动(输入理想基准信号)的情况下，时钟输出口漂移/输入口应具有接受一定幅度漂移/抖动的能力，在此容限内不引起任何告警、不引对于时钟应要求它能产生一个具有低漂移/抖动的输出，甚至于当输入信号具有较漂移/抖动时也能如此，这就是对时钟过滤漂移/抖动同步以太网2同步以太网介绍技术白皮书2-12瑞斯康达科技发展股份有限公司2.7.2业务接口同步性能也会累积，但可以通过网络和设备设计控制在一定的范围内，这些范围和2.7.3时钟接口性能同步以太网技术白皮书3同步以太网应用瑞斯康达科技发展股份有限公司3-1iTN201是瑞斯康达最新部署的智能边缘接入设备，iTN201主要定位于网络的接入汇聚层，采用全分组内核，集中式交换和模块化设计理念，体积小巧，集成度高。在运营商下一代分组网建设中，iTN201将分组智能化延伸到网络末端，提供高带宽以太网专线接入、完善的OAM功能互通性测试，我司携iTN201产品参与了此次测试。同步以太网3同步以太网应用技术白皮书3-2瑞斯康达科技发展股份有限公司FEEECBITSGEEECBITSGE<BTSE1<BTSE1EECEECEECGE.<GERNCGEEECGE.<GERNCGEEECGERNCFEEECEECEECBITSFE FE FERNCRNCE1BTSBITS <E1BITSBTSEEC在移动回传网络中，同步以太网的组网应用和S常由RNC提供时钟源，时钟信息通过同步以太网传送后到达各个基同步状态。在树状组网中，无时钟路由保护，在环形组网中，如果当前故障，通过告警、SSM信息等相关网元可以从其它方向跟踪源时钟，从由保护。目前我司的iTN201产品支持上述同步以太网技术白皮书4结束语瑞斯康达科技发展股份有限公司4-1瑞斯康达将一如既往的紧跟并参与最新同步技术标准，持续投入研发，为客户提质量、多形态的分组化设备，提供灵活的同步解决方案，满足客户多样化的业务需同步以太网技术白皮书5