采用IEEE 1588的同步以太網解決方案設計

2019年06月15日23:35:01 武漢江漢炫機通訊官網 99 views xj019.com
摘要

1 背景 IP化是未來網絡業務的發展趨勢,而以太網以其優越的性價比、廣泛的應用及產品支持,成為以IP為基礎的承載

IP化是未來網絡業務的發展趨勢,而以太網以其優越的性價比、廣泛的應用及產品支持,成為以IP為基礎的承載網的主要發展方向。在部署電信級以太網時,如何解決時鐘同步問題是一個要考慮的方面。對分組網絡的同步需求有兩個方面:一是,分組網絡可以承載TDM業務,并提供TDM業務時鐘恢復的機制,使得TDM業務在穿越分組網絡后仍滿足一定的性能指標;二是,分組網絡可以像TDM網絡一樣,提供高精度的網絡參考時鐘,以滿足網絡節點或終端的同步需求。

  同步以太網(SyncE)就是最新的標準解決方法。在SyncE中,以太網采用與SONET(同步光纖網絡)/SDH(同步數字系列)相同的方式,通過高品質、可跟蹤一級基準時鐘信號同步其位時鐘。2006年,國際電信聯盟在其G.8261中描述了SyncE概念。2007年,在G.8262中對SyncE的性能要求進行了標準化,規定了同步以太網網絡設備中使用的時鐘的最低性能要求。IEEE在2002年發布了IEEE 1588標準,該標準定義了一種精確時間同步協議(PTP),2005年又制定了新版本的IEEE 1588,即IEEE 1588v2。

  2 相關標準與協議

  2.1 IEEE 1588

  IEEE 1588通過硬件和軟件配合獲得更精確的定時同步;在傳輸時間時鐘信號時無需額外的時鐘線,仍然使用原來以太網的數據線傳送時鐘信號,既簡化了組網連接,又降低了成本。

  IEEE 1588在技術規范中特別定義了一套基于消息的同步協議,通過周期性地發布帶有時間戳的信息包,可以使各個測控節點的時鐘得到校正,從而實現整個系統的同步運行。其實現原理如圖1所示。

采用IEEE 1588的同步以太網解決方案設計


  圖1 時鐘誤差校正原理

  首先,主時鐘節點周期性(一般為2 s)地向整個系統發送同步包(Sync),接著將同步包時間戳打包再發送同步跟隨包(Follow Up)。當各從時鐘節點收到主時鐘節點發來的同步包和同步跟隨包后,依據各自時間戳、接收同步包時間戳和解析同步跟隨包的時間戳,計算主從時鐘差值;并用這個差值調整自身時鐘,直到與主時鐘同步為止。

  分布式測控系統中,每個測控設備在網絡中所處位置、布線方式、布線長度以及目前網絡技術中的固有問題,也將造成測控數據在傳輸過程中的不同延遲。為了有效消除網絡延遲對分布式系統實時性的影響,IEEE 1588也定義了2個信息包,校正原理如圖2所示。

采用IEEE 1588的同步以太網解決方案設計


  圖2 網絡延遲校正原理

  從時鐘節點可以不定期(一般為4~60 s)地向主時鐘節點發送延遲請求包(Delay Request),主時鐘節點收到延遲請求包后,立即將接收時間戳打包并返回延遲應答包。當從時鐘節點收到延遲應答包后,依據自身發送延遲請求包時間戳和解析延遲應答包時間戳計算網絡延遲時間,并用這個差值調整自身時鐘,直到與主時鐘同步。基于以上方法,可以有效消除主從時鐘差異和測控數據在網絡中的傳輸延遲,從而實現分布式網絡化測控系統的時鐘同步。

  2.2 基準時鐘信號的分配方式

  G.8261定義了分組網中的定時同步網元,中國銀行聰明購綠森數碼,規定了網絡中所容許的最大抖動和漂移值,以及分組網邊界與TDM接口時需要達到的抖動和漂移容限的最小值;概述了網元實現同步功能的最小要求;提出了兩種基準時鐘信號的分配方式——網絡同步方式(同步以太網)和基于分組方式,解決了分組*別是以太網的同步問題。特別指出的是,兩種分配方式各有優點,其混合應用將構建既能實現頻率同步,又能實現時間同步的下一代同步網。

  (1) 網絡同步方式(同步以太網)

  與現在的SONET/SDH鏈路一樣,同步以太網通過OSI七層協議的第一層(即物理層)實現網絡同步。同步以太網方式又稱“PRC分配方式”(如GPS)或用同步物理層的主從方式。它支持基于網絡同步線路碼方式的時鐘分配,已廣泛地運用到同步TMD網中。

  其特點是:使用以太網物理層;僅能分配同步頻率,不能分配同步時間;不會因網絡高層產生損傷而受到影響,同步質量好,可靠性高。

  (2) 基于分組方式

  該方式是指定時信息由分組承載,發送專門的時間戳消息,雙向傳送定時信息的方法可能是NTP或類似的協議。值得注意的是,雙向協議還能傳送時間信息。

  其特點是:與物理層無關;能分配同步頻率和同步時間;會因電信網的損傷而受到影響,如分組延時抖動。

上一頁 1 2 下一頁