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1、PTP在传送网中的应用,李晗,中国移动,CCSA,成都，2010.3,提纲,需求和挑战,影响时间/相位同步精度关键因素分析长期性能分析总结,需求和挑战时间/相位同步需求TD-SCDMA/TD-LTE：3us,CDMA 2000：3us（UTC）GPS/BD面临的挑战,难以部署和安装(选址,布线)故障率高，维护困难成本高（4000元/站),Antenna,lightningconductor,OutdoorIndoor,AmplifierCableGPS ReceiverBase Station,IEEE 1588v2同步传递协议原理PTP协议IEEE 1588 V2采用主从时钟方案，周期时钟发
2、布，接收方利用网络链路的对称性进行时钟偏移测量和延时测量，实现主从时钟的频率、相位和绝对时间的同步。,SlaveClock,MasterClock,边界时钟,时间树上的中间转发节点运行PTP协议，按照主从方式逐跳转发精确时间。,SlaveClock,MasterClock,透明时钟,时间树上的中间转发节点不运行PTP协议，只对时戳包补偿转发延时。,4,5,Qn,ClockSlave Master Q2,TC vs BCPDV主要来自出口队列，计算PTP包驻留时间，写入 correctionField从而消除PDV影响Q1Q2QnDelay in TC Device终结PTP，恢复时钟时钟存在漂
3、移累积Q1,TimeWanderAccumulation,1,2,2,2,典型应用场景1纯PTN网络环境,ring(10GE),PTNAggregation,GPS/BDBITS,RNC,PTN,PTN,PTN,PTN,PTN,PTN,TimeACC,GPS,2,1,2,2,1,GPS/BDBITS,2,1,2,1,1pps TOD,1PPS+TOD,NodeB,PTN,Access ring(GE)PTN,PTN,PTN,1588 v2 EthernetFE leased lineservice,Businesscustomer,典型应用场景2OTN+PTN,OTN C,OTN A,OTN
4、D,BITS_W,BITS_P,OTN B,OTN,OTU2,GE,PTN,PTN,Timing path,PTN5,PTN1,PTN2,PTN3,RNC,NodeB,PTN4,FE,10 GE,PTN6PTN7PTN8,Time ACCPTN9,PTN10OTN,客户信号承载,多次映射PDV,光监控信道承载,OA影响OTN开销承载,标准、芯片,其它应用场景,PON承载时间同步,ToD over GPON/EPON,1588v2透传,路由器或者路由器与其它传送网组成的混合网络承载1588v2,研究重点,可行性,影响时间精度的主要因素组大网时的性能和稳定性,方法论,指标(TIE,MTIE,TDE
5、V)测试方法,组网,One way/two way,one step/two step,单播/组播,BC/TCBMCA、ESMC,固定时延补偿机制,提纲,需求和挑战,影响时间/相位同步精度关键因素分析长期性能分析总结,11,影响时间精度因素分析,1.跳数：PTP经过每个节点的时间戳精度和PDV2.时间链路倒换,3.传输性能劣化和温度变化,4.频率同步：与同步以太网的关系，紧耦合情况下频率的,偏差和扰动会引起时间精度的变化,5.业务负载变化：网络负载和包长的变化导致1588v2传输,和处理时延的变化,6.时延不对称：网络上下行时延不对称性会引入时间偏,差，但固定偏差可进行补偿,1.跳数影响,PT
6、N 采用 BC方式,1PPS+ToD 接口,同步以太网提供频率同步,时间误差峰峰值(9h)10 hops:252ns20 hops:253ns30 hops:266ns,DUT#1,DUT#2,DUT#n,GPS etc.,1PPS+ToD,1PPS,1PPS,Time TestEquipment,GE,GE,500-50-100-150-200-250-300,0,5000,10000,15000,-100,0-50,10050,200150,250,0,5000,15000,20000,25000,30000,10000,-50-100-150,0,50,150100,0,30000,20
7、000,25000,15000,10000,5000,2.时间链路倒换影响,时间源倒换:6ns光纤链路倒换:26ns时钟板倒换:13ns,Time Error,Frequency Error,3.信号劣化和温度变化的影响,当插入1E-3 误码时，时间误差峰峰值为110ns,当温度从1050摄氏度变化时，时间误差峰峰值为40ns，并且与温度变化模板不一致,200-20-40-60-80-100,1,101,201,301,401,501,601,701,801,901,1001,1101,1201,8075706560555045403530,1,901,1801,2701,3601,4501,
8、5401,4.频率同步的影响,紧耦合和松耦合情况下，TE峰峰值分别为22ns和67ns。但紧耦合情况下时钟锁定时间短，所需PTP负载更小在紧耦合情况下，当工作于保持状态(5E-9)，TE峰峰值为100ns；当频率处于自由振荡(3.8E-8)时，时间同步丢失,BC+SyncE,BC+PTP frequency,5.PDV对纯透传方式的影响,90%load,64byte,450ns90%load,1518byte,10us,No load,250ns90%load,576byte,3200ns,结论,跳数、倒换、SD、温度等因素对于时间精度影响不大推荐采用SyncE提供频率同步，1588v2提供时
9、间/相位同步PDV对于纯透传方式影响很大，应该采用BC/TC模式，并且时间戳处理越接近物理层，PDV影响越小BC方式下，可采用组播方式,提纲,需求和挑战,影响时间/相位同步精度关键因素分析长期性能分析总结,组大网情况下的长期性能,64 PTN节点，环网/链,58 BSs 带真实业务,20M CIR,BC+SyncE mode逐段补偿光纤时延不对称性,双模 BITS，同时采用 1PPS+ToD 和1588v2 接口,1588v2 报文在以太网端口终结，不进入LSP,测试项,1.长期性能,1.1 带内方式(FE接口),1.2 带外方式(1PPS+ToD接口),2.时间链路倒换3.BMCA 倒换4.
10、SyncE 倒换5.多跳,6.TD-SCDMA 业务性能,1.1 长期性能带内方式,72小时内，TE变化范围为-22ns43ns，峰峰值为65ns,1.1 MTIE 和 TDEV,MTIE,图中采用 G.811 模板，对于时间的模板还需重新定义,TDEV,1.2 带外方式,24小时内，TE变化范围为-131ns-56ns，峰峰值为75ns,1.2 MTIE 和 TDEV,MTIE,TDEV,2.时间链路倒换,BITS_W 采用,1PPS+ToD接口,BITS_P采用FE接口,TIE,MTIE,2.1 网管倒换TE变化范围为-142ns-54ns，峰峰值为88ns.Switch time,TIE
11、,MTIE,2.2 链路倒换TE变化范围为-148ns-5ns，峰峰值为143ns.Switch time,3.BMCA 倒换,BMCA switch from the rightto the left by disablingthe port in node 16,thenswitch back,The time error is from-125ns-45nswith the peak-to-peak value of 80ns.,Switch time,4.SyncE 倒换,the time error is from-122ns-52ns with the,peak-to-peak v
12、alue of 70ns,Switch time,5.不同跳数,Path 1:4 hops;Path 2:6 hops;Path 3:14 hops;Path 4:17 hops;Path 5:24 hops,5.1 Multi-hop switch(4-6-14),the time error is from-50ns 65ns with the peak-to-peak value of 115ns,the time error is from-45ns 15ns with the peak-to-peak value of 60ns,5.2 Multi-hop switch(14-17-
13、24),the time error is from-58ns 28ns with the peak-to-peak value of 86ns,the time error is from-90ns 20ns with the peak-to-peak value of 110ns,6.TD-SCDMA 业务性能,Average score of MOS of AMR：3.44Average score of MOS of VP：3.49Average BLER：1.68%,提纲,需求和挑战,影响时间/相位同步精度关键因素分析长期性能分析总结,总结,1588v2在PTN以及OTN+PTN网络环境下，可以提供高精度时间/相位同步，各种动态影响因素可以控制在250ns以内，实际应用中最大的挑战在于光纤链路补偿,SyncEBC模式应用相对成熟，可灵活采用1PPS+ToD 或者以太网时间接口,需要推进相关标准化工作，包括参考模型和指标分配、BMCA、ESMC、Metrics、Time over OTN/PON等,
