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：3usCDMA 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)AntennalightningconductorOutdoorIndoorAmplifierCableGPS ReceiverBase StationIEEE 1588v2同步传递协议原理PTP协议IEEE 1588 V2采用主从时钟方案，周期时钟发布，接收方利用网络链路的对
2、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。SlaveClockMasterClock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。SlaveClockMasterClock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。45QnClockSlave Master Q2TC 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移累积Q1TimeWanderAccumulatio
3、n1222典型应用场景1纯PTN网络环境ring(10GE)PTNAggregationGPS/BDBITSRNCPTNPTNPTNPTNPTNPTNTimeACCGPS21221GPS/BDBITS21211pps TOD1PPS+TODNodeBPTNAccess ring(GE)PTNPTNPTN1588 v2 EthernetFE leased lineserviceBusinesscustomer典型应用场景2OTN+PTNOTN COTN AOTN DBITS_WBITS_POTN BOTNOTU2GEPTNPTN Timing pathPTN5PTN1PTN2PTN3RNCNod
4、eBPTN4FE10 GEPTN6PTN7PTN8Time ACCPTN9PTN10OTN 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/EPON1588v2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,TDEV)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
5、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PTN 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:266nsDUT#1DUT#2DUT#nGPS etc.1PPS+ToD1PPS1
6、PPSTime TestEquipmentGEGE500-50-100-150-200-250-300050001000015000-1000-5010050200150250050001500020000250003000010000-50-100-1500501501000300002000025000150001000050002.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:13nsTime ErrorFrequency Error3.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，
7、并且与温度变化模板不一致200-20-40-60-80-100110120130140150160170180190110011101120180757065605550454035301901180127013601450154014.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+SyncEBC+PTP frequency5.PDV对纯透传方式的影响90%load,64byte,450ns90%
8、load,1518byte,10usNo 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 CIRBC+SyncE mode逐段补偿光纤时延不对称性双模 BITS，同时采用 1PPS+ToD 和1588v
9、2 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.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65ns1.1 MTIE 和 TDEVMTIE图中采用 G.811 模板，对于时间的模板还需重新定义TDEV1.2 带外方式24小时内，TE变化范围为-131ns-56ns，峰峰值为75ns1.2 MTIE 和 TDEVMTIETDEV2.时间链路倒换BITS_W 采用1PPS+ToD接
10、口,BITS_P采用FE接口TIEMTIE2.1 网管倒换TE变化范围为-142ns -54ns，峰峰值为88ns.Switch timeTIEMTIE2.2 链路倒换TE变化范围为-148ns -5ns，峰峰值为143ns.Switch time3.BMCA 倒换BMCA switch from the rightto the left by disablingthe port in node 16,thenswitch backThe time error is from-125ns -45nswith the peak-to-peak value of 80ns.Switch time4
11、SyncE 倒换the time error is from-122ns -52ns with thepeak-to-peak value of 70nsSwitch time5.不同跳数Path 1:4 hops;Path 2:6 hops;Path 3:14 hops;Path 4:17 hops;Path 5:24 hops5.1 Multi-hop switch(4-6-14)the time error is from-50ns 65ns with the peak-to-peak value of 115nsthe time error is from-45ns 15ns wit
12、h the peak-to-peak value of 60ns5.2 Multi-hop switch(14-17-24)the time error is from-58ns 28ns with the peak-to-peak value of 86nsthe time error is from-90ns 20ns with the peak-to-peak value of 110nsHandoverServiceunder testHandoversuccessHandoverSuccess Rate1AMR212100%2VP182100%3PS38448100%Callsetu
13、pServiceunder testCallSuccessCall SetupSuccess Rate1AMR29100%2VP27100%3PS3846100%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
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