Синхронизация в сетях Ethernet

2010

Мир мобильной связи

Источник: Infonetics Research, Fixed and Mobile Subscribers Annual Worldwide Market Forecasts, Март 2008

Тенденция к росту пропускной способности беспроводных сетей

С 1999 г. скорость передачи данных по сотовым сетям вырастет в 10 раз каждые 3–5 лет

К 2017 г. объем трафика данных достигнет 1,8 эксабайт в месяц

Источник: Reportlink, Сентябрь 2009

Упрощенное представление сегодняшних сетей 2G/3G

Internet

WAN

TDM backhaul

UE 2GBTS

UE3G

Node B

BSC

PSTN

MSC

RNC

GPRS/UMTS

packet core

SGSN GGSN

Узкое место

Скорость линии T1: 1,544 Мбит/с

Скорость линии E1: 2,048 Мбит/с

Решение

Ничего не делать: не приемлемо

Внедрение полностью основанной на IP сети

LTE/4G: отдаленная перспектива

Модернизация: переход на транспортную сеть

(backhaul) Ethernet

WAN

TDM backhaul

UE 2GBTS

UE3G

Node B

BSC

PSTN

MSC

RNC

Ethernet годится?Carrier Ethernet

• Хорошо стандартизован

• Имеет глобальную поддержку

• Широко распространен

• Проверен на практике

• Обеспечивает более высокую скорость передачи данных

Проблемные задачи

• Передача сигналов синхронизации

• Синхронизация часов

• Реализация динамической топологии

• Замена TDM

IEEE 1588V2

IEEE 1588v2 / PTP• Функционирует поверх Ethernet, IPv4 и IPv6

– Передача одно- и многоадресных сообщений

– Одно- и двухстадийный методы пересылки информации о времени

– Прозрачные часы end-to-end и peer-to-peer

• Синхронизирует часы и уменьшает дрейф частоты посредством периодической передачи сообщений

• Области применения– Промышленная автоматизация

– Системы тестирования

– Эмуляция каналов

– Транспортные инфраструктуры сетей мобильной связи

Часы в стандарте 1588v2

• Обычные часы

• Пограничные часы

• Прозрачные часы

– End-to-end

– Peer-to-peer

Обзор технологии 1588v2• Двухстадийный расчет

расхождения (offset) ведомых часов– <meanPathDelay>

((t2 – t1) + (t4 – t3)) / 2– Расхождение

(t2 – t1) – <meanPathDelay>

• Требуемые сообщения– Sync, Follow_Up, Delay_Req,

Delay_Resp

• Одностадийный расчет расхождения ведомых часов

• Асимметрия задержки

Источник: IEEE 1588-2008, Clause 11

Одностадийный метод против двухстадийного

Одностадийный

• Используются только Event-сообщения

• Высокая точность

• Метки времени вставляются в сообщения Sync и Delay_Req, когда они генерируются

Двухстадийный• Используются в два раза

больше сообщений

• Точность еще выше

• Метки времени Sync иDelay_Req транслируются после передачи этих сообщений

Одноадресные сообщения против многоадресных

Одноадресные

• Характерны для телекоммуникационных сетей

• Интенсивность их трафика растет по мере увеличения числа ведомых часов

Многоадресные

• Характерны для корпоративных сетей

• Интенсивность их трафика никак не зависит от числа ведомых часов в домене

SYNCHRONOUS ETHERNET

Sync-E

Эталонный

источник

Stratum 1

Пакетная сеть

L2-L7 (Пакет)

Данные

Сигналы

синхронизацииПоток данных

DPLL

Синхронизованные

часы

Данные

DPLL

Физический

уровень

L2-L7 (Packet)

Физический

уровень

DPLL

L2-L7 (Пакет)

Физический

уровень

Источник: Zarlink, ISPCS 2008

Архитектура сети Sync-E

ESMC• Простой, не хранящий

информацию о состоянии, однонаправленный протокол

• Единственное сообщение – SSM

– 1 пакет в секунду

– Содержит QL TLV

• Никогда не маршрутизируется

– Сети с мостами

– Телекоммуникационные сети

Работа устройства ESMC на передачу

• Передает информационное сообщение раз в секунду

• При изменении текущего QL (уровня качества), передает Event-сообщение, содержащее новые значения TLV (Type, Length, Value)

• Не более 10 кадров с сообщениями в секунду

Работа устройства ESMC на прием

• Начинает с QL = DNU

• Устанавливает действительное значение QLпри получении действительных QL TLV

• Ожидает одно информационное сообщение каждую секунду

• Ограничение на ожидание – 5 с

РЕЗЮМЕ

Протоколы Ethernet-синхронизации

1588v2

• Работает на уровне канала передачи данных

• Обеспечивает частотную и временную синхронизацию

• Зависит от загрузки сети

• Топология ведущий/ведомый

Sync-E

• Работает на физическом уровне

• Обеспечивает частотную синхронизацию

• Не зависит от загрузки сети

• Сигнал синхронизации передается через транзитные устройства (hop-by-hop)

Системы синхронизации PTPЛинейка PCI-express модулей Spectracom для установки в PC :

TSyncE-PCIe TSync-PCIe-PTP

Системы синхронизации PTP

• TSync-PCIe - синхронизация от внешнего сигнала IRIG или иного кода времени.

• TSyncE-PCIe - синхронизация от внешнего приёмника GPS (например, модуля TSAT-PCI).

• TSyncI-PCIe – синхронизация от встроенного приёмника GPS.

• TSync-PCIe-PTP – конфигурируется как PTP Grand master или PTP клиент.

Линейка PCI-express модулей Spectracom для установки в PC :

• Полностью соответствует стандарту IEEE 1588v2-2008

• Master/Slave PTPv2 (IEEE-1588-2008)

• Точность ±4 нс для метки времени PTP пакетов

• До 1024 PTP пакетов в 1с (зависит от количества клиентов)• Частота подстройки встроенных часов – 200 Гц

• Режим запоминания при потере внешних источников шкалы времени не хуже 1е-8

Системы синхронизации PTPОсобенности модулей TSync-PCIe-PTP Spectracom :

Системы синхронизации PTPPTP GrandMaster и PTP клиент Oscilloquartz

OSA 5320 PTP slaveOSA 5330 PTP Grandmaster

• Полностью соответствует стандарту IEEE 1588v2-2008

• Обеспечивает частотную и временную синхронизацию

• Точность в режиме запоминания шкалы не хуже 1е-9 или 1е-10 (опция)

• Формирование дополнительных выходных сигналов Е1, 2,048 МГц, IRIG

Системы синхронизации PTPPTP GrandMaster и PTP клиент Oscilloquartz

Системы синхронизации PTPPTP устройства Symmetricom

TimeProvider 500

PTP Translator

TimeProvider 5000

PTP GrandMaster

Системы синхронизации PTPPTP устройства Symmetricom

• Полностью соответствует стандарту IEEE 1588v2-2008

• Обеспечивает частотную и временную синхронизацию

• Точность в режиме запоминания шкалы не хуже 5е-9

или 1е-10 (опция)

• Формирование дополнительных выходных сигналов Е1,

2,048 МГц, IRIG

• Точность выходного сигнала 1PPS в сети из 5 маршрутизаторов : ±3 мкс

• Контроль качественных показателей PTP протокола : IPDV, PTP Metrics и др.

Secure Sync (передняя панель)

Системы синхронизации PTPСистема синхронизации Secure Sync Orolia :

Secure Sync (вид сзади)

Системы синхронизации PTPСистема синхронизации Secure Sync Orolia :

• Полностью соответствует стандарту IEEE 1588v2-2008, NTP v3

• Обеспечивает частотную и временную синхронизацию

• Широкая номенклатура выходных опциональных модулей

• Точность в режиме запоминания шкалы не хуже 2е-10

или 1е-11 (опция с Рубидиевым стандартом)

• Формирование дополнительных выходных сигналов Е1,

2,048 МГц, IRIG

Тестирование в IxNetwork• Конфигурация генерация и

декодирование ITU G.8264 PDU

форматов– Synchronous Status Message (SSM)

Protocol Data Unit (PDU)

– Ethernet Synchronization Messaging

Channel (ESMC) PDU

• Поддержка модулей 1GE и 10GE

Статистики SSM и ESMC и rate

control/frequency on ESMC

• Поддержка ITU G.8261

Synchronization state machine

Примеры использования• Верификация Ethernet Synchronization Message

Channel (ESMC) protocol implementations to G.8264/Y.1364, G.8261/Y.1361 & G.781

Генерация и анализ Synchronization Status Message (SSM) PDUs для тестирования:

• Synchronous Ethernet clock management

• Advertise Signaling of stratum level

• Emulate notification of failures

• Clock selection and distribution

• Verify best reference clock selection

• Clock traceability and failover

• Interactively testing the impact of clock Quality Level (QL) changes

• Test selection of alternate synchronization source

• Measurement of frequency slip-rate

This material is for informational purposes only and subject to change without notice. It describes Ixia’s present plans to develop and make available

to its customers certain products, features and functionality. Ixia is only obligated to provide those deliverables specifically included in a written

agreement between Ixia and the customer. ©2009 Ixia. All rights reserved.

Спасибо за внимание!