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精确时钟同步确保IP网电信级特性

发布时间:2020-07-21 18:02:09 阅读: 来源:咪唑啉缓蚀剂厂家

回顾以太网同步技术的发展,我们曾在以太网上用过互联网网络时间协议NTP(Network Time Protocol)技术,简单网络时间协议SNTP(Simple Network Time Protocol)技术,GPS技术或用T1/E1和以太网组成混合网络来增加以太网的时钟同步能力,但由于NTP自身技术的限制,其精度只能在1~50ms之间,不能达到所要求的同步精度或收敛速度;GPS广泛应用在CDMA基站和许多其它应用,提供时间和频率的同步,但GPS接收机需要在空中架设天线,在办公室或运营商机房里实施是比较困难的;在T1/E1和以太网混合网络,用T1/E1传递时钟,用以太网扩大带宽,但从网络建设成本来讲用这种方法是不经济的。

本文引用地址:标准演进及主要特性

鉴于此,网络精密时钟同步委员会起草的“网络测量和控制系统的精密时钟同步协议标准”,在2002年底获得标准美国电气和电子工程师协会(IEEE) 通过作为IEEE1588标准予以发布。IEEE 1588标准特别适合于以太网,可以在一个地域分散的IP网络中实现微秒级高精度的时钟同步。

IEEE1588的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。IEEE1588可以同时实现频率同步和时间同步,时间传递的精度保证主要依赖于两个条件:计数器频率准确和链路的对称性。IEEE1588实现的关键在于延时测量。确保以太网设备满足IEEE1588标准的要求,才能够为IP网络传送各种实时业务与数据业务的多重播放业务提供保障。目前,针对电信级以太网设备的 IEEE1588验证测试项目主要有以下几种。

(1)校正系数测试:测试PTP设备是否能精确计算校正系数(Correction Factor)。

(2)PTP设备规模测试:测试主时钟在不同的各种消息速率下,能够支持最大从时钟数。

(3)BMC测试:主要指最佳主时钟(BMC)选择测试和错误倒换测试。

(4)对PTP包优先级的测试:测试PTP设备如何对PTP的包做到有保证的转发,结合L2和L3 QoS的测试。

(5)多时间域测试:测试多时间域的规模和多时间域下是否有相互交互。

(6)加载控制面:在测试PTP协议时,通过仿真STP和路由协议等,可以加载控制平面,并同时仿真网络的不稳定情况。

(7)异常测试和加载额外压力的测试。

(8)协议定时器的测试:在发送了Sync消息以后可以控制发送Follow UP的间隔时间。

(9)稳定性测试:通过发送异常包来测试PTP设备的稳定性。

时钟同步测试的三种主要模式

现在主要分析一下校正系数错误测试(Correction Factor Error)、PTP大规模测试(PTP Scalability)和最佳主时钟选择算法测试(Best Master Clock)。能够完成这些测试项目主要有IXIA 公司的XM12、IXN2X或思博伦的Spirent TestCenter等仪表。

校正系数错误测试(Correction Factor Error)

透传时钟(Transparent Clock)最重要的一个功能就是能够正确测量PTP包经过它时的延迟(ns级),这个延迟又称作“驻留时间”。透传时钟在发向下游的PTP消息里携带延迟信息,称为校正系数(Correction Factor),如果CF不准确,下游的从时钟就无法与上游的主时钟精确同步。

用测试仪表可以测量每个PTP包经过透传时钟的实际延迟(Actual Latency),并比较PTP消息里所报告的CF值,可以更有效地测试透传时钟所计算的CF值是否准确。

PTP大规模测试(PTP Scalability)

大多数PTP系统里有很多从时钟。在系统中随着从时钟数量的增加,会加重主时钟或边界时钟的处理负担。因此,在设计、布置和升级PTP设备的时候,主时钟、边界时钟和透传时钟的大规模基准测试非常重要。利用测试系统,可以模拟在多个时间域里大量的主时钟和从时钟。PTP设备所能支持的规模与很多因素有关,例如,Sync和Delay-Request消息的发送速率,是用单播模式还是组播模式等。

最佳主时钟选择算法(Best Master Clock)

最佳主时钟(MBC)选择算法主要应用在从时钟和边界时钟的从时钟端口上,在本时间域选择质量最好的主时钟。此算法主要比较不同的时钟质量参数,以特定的优先级顺序选择最佳主时钟。可以用测试系统模拟多个带有不同时钟质量参数的主时钟。如果被测设备是边界时钟,则下游测试系统所仿真的从时钟可以很容易地确定系统的祖时钟(Grandmaster)和被测设备所选择的是否相同。

由于高精度的同步工作,使以太网技术所固有的数据传输时间波动降低到可以接受的,不影响控制精度的范围。只有“同步的”的IP网络才是一个真正的电信级网络,才能够为IP网络传送各种实时业务与数据业务的多重播放业务提供保障。

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