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GPON编制1588时代同步工夫的磋议与利用

发布时间:2019-09-04 11:45 来源:未知 编辑:admin

  近年来,跟着3G技艺的普及和4G期间的莅临,无线营业崭露了爆炸式的拉长。即使仍采用租用E1/T1的回传形式,收集的OPEX将由于带宽营业的拉长而连续上升,所以急需本钱低廉况且营业安然和质料有保障的处置计划。行使GPON的众营业集聚技能可能杀青基站回传,而且相看待PTN和IP RAN计划有着伟大的本钱上风,希望成为改日小型基站回传的主导形式。正在现网的转移通讯制式中,3G的CDMA2000、TDSCDMA制式以及4G的 WiMAX/LTE制式,都操纵了同步基站技艺,基站任务的切换、漫逛等都须要高精度的工夫同步供给精准的工夫限制。现阶段行使最为成熟和通俗的时问同步技艺是GPS卫星授时形式,然则存正在本钱高,选址施工贫穷,阻滞率高,政事担心全成分等题目,不是大范围操纵的理念计划。基于硬件工夫戳技艺和收集工夫同步制定的IEEE1588v2工夫同步可能抵达ns级的工夫同步精度,克制了GPS卫星授时的百般瑕疵,仍然被运营商接纳为改日的主流的工夫同步技艺。由此可睹,PON务必接济IEEE1588v2工夫同步本领行使于回传收集中。

  IEEE1588中文全称是“收集丈量和限制体例的周到时钟同步制定准绳”,它界说了一种精准工夫制定PTP(Precision Time Protocol),用于杀青收集中差别筑造间的精准工夫同步。制定共有两个版本,v2版本针对通讯网的特征举办了厘正,更适合通讯规模的行使。IEEE1588v2工夫同步须要软件制定和硬件高精度工夫戳技艺连合杀青。

  时延丈量机制是1588工夫同步的最为中枢的片面,基础道理是采用主从时钟形式,通过节点之间相易PTP制定报文丈量对称收集之间的时延确定主从时钟之间的工夫谬误,由此改良从时钟的工夫杀青同步。所以须要软件制定和硬件工夫戳技艺的连合本领落成。时延丈量机制几种报文相易和时戳获取的大凡历程如图1所示。

  图中t1是Master时钟发送Sync报文时,Master时钟当地的工夫;t2是Slave时钟罗致Sync报文时,Slave时钟当地工夫;t3是 Slave时钟发送Delay_Req报文时,Slave时钟当地工夫;t4是Master时钟罗致Delay_Req报文时,Master时钟当地的工夫,并写入Delay_Resp报文中发送给Slave时钟。假设主从时钟之间的链道时延是对称的,即报文交互的上下行所用工夫雷同时,从时钟依照已知的 4个工夫值,可能谋略出与主时钟的工夫偏移量和链道时延。设主从时钟之间的链道时延为Delav,主从时钟之间的工夫谬误为Offset,可能取得!

  时延丈量机制的条件是:主从时钟之间的链道时延是对称的,也即是tms=tsm=Delay。即使过错称的时延是固定的,可能正在实践测试中通过补充来改正,时延不固定将带来直接偏差,1588本身机制无法检测和扫除这种偏差,而且不妨累积传送到下逛工夫节点。

  须要谨慎的是,t1时戳的获取形式有one_step形式和two_step形式两种,one_step形式由Svnc报文直接获取,而two_step 形式是由一段工夫后发送的Follow_Up报文发送获取,如图1中所示。这两种形式只与芯片处置技能相合,不影响时延丈量谋略形式。

  IEEE1588v2将收集中每个接济1588的节点筑造界说为一个时钟,依照差别的行使场景制定界说了OC、BC、TC这3种时钟模子!

  2)畛域时钟BC(Boundary Clock)。收集中央节点筑造,该筑造有众个PTP端口。此中一个端口可行动Slave,筑造体例时钟和工夫通过此端口同步于上一级筑造,其他端口行动 Master,供给给下一级工夫节点的Slave端口用作同步,杀青逐级的工夫传达。

  3)透传时钟TC(Transparent Clock)。收集中央透传工夫筑造,该筑造不终结PTP同步报文,也不必同步于上一级筑造。只是对报文中改正域数据举办更新,并转发到下一节点。依照链道时延谋略形式,可分为E2E(END TO END)和P2P(PEER TO PEER)两种。

  E2E形式:正在始端和末尾交互报文,举办线道时延的谋略。正在中央节点只谋略驻留工夫并改正correction Field。

  P2P形式:正在始端到末尾的每一段都举办线道时延和节点驻留工夫的谋略,将谋略的值累加并改正correction Field,传送给末尾。

  IEEE1588v2中界说了最优工夫源算法BMCA (Best Master Clock Algorithm),不妨主动遴选工夫同步网中的最优工夫供职器,主动遴选同步旅途,并能正在工夫源阻滞和链道阻滞时,主动杀青工夫源和同步旅途的切换。 BMC算法通过每个PTP端口罗致到的Announce报文获取每条同步旅途对应的GM(祖父时钟)的音信,依照数据集比拟算法依照必然的次第递次比拟差别GM之间的各项时钟音信,选出最优的时钟,结果通过状况决定算法决定最佳的GM对应的PTP端口,落成选源操作。这3个流程会依照设定的周期反复举办。看待统一个域中的时钟节点筑造,岂论收集中陈设了几个差别的工夫供职器,只须各节点时钟都是团结于IEEE1588v2的BMC算法,制定就能依照GM差别的参数装备,杀青层序分明的工夫源遴选和切换。

  正在GPON体例中,OLT和ONU与大凡的工夫同步节点行使场景类似,可能直接参考PTN筑造的计划理念,OLT与ONU之间的同步则不行参考。OLT下行和ONU上行通过差别的波长正在统一根光纤中杀青波分复用(WDM),然则OLT下行采用播送形式,时延较小,ONU上行操纵TDMA形式发送数据,遵照OLT的授权工夫片来发送,所以上行时延难以限制,看待链道对称性有厉厉条件的1588时延丈量机制来说,这是不行容忍的。

  正在GPON体例中,下行时延可能通过测距获取,所以可能不操纵IEEE 1588v2的延时丈量机制谋略时延。OLT从上司工夫同步源同步了工夫后,OLT与ONU之间可能通过其内部机制举办工夫同步,ONU通过由OLT下行某一帧中所带精准工夫音信,加上通过测距算得的时延来同步本身的工夫,其基础道理如图2所示,GPON基于125us帧传输,每个帧头固定有一个 super frame指示位,以此来标帜工夫。

  GPON体例中OLT与ONU之间的这种机制由ITUT正在G.984.3_AMD_2中举办了注意界说,蕴涵高精度工夫音信的的ToD动静通过OMCI通道发送给ONU。整体步伐如下!

  1)OLT拣选改日的super frame计数为N的某下行帧发送工夫行动同步工夫参考点,并谋略出陔下行帧帧头抵达零间隔时延ONU的工夫TstampN,如式3所示。

  TsendN吐露预测的改日超帧计数为N的超帧发送时的内部参考工夫点,△OLT吐露正在OLT内部的时延。n1310和n1490辞别吐露波长为1 310 nm和1 490 nm的上下行光对应的折射率。

  2)谋略出该工夫TstampN并存储同步工夫合联对(N,TstampN),正在今后的苟且期间,OLT都可拣选某一下行帧将此合联对通过OMCI通道下发给苟且某ONUi?

  3)该ONUi依照本身的EqD以及处置工夫等谋略出序号为N的下行帧帧头抵达当地真实实工夫TrecvN,i,如式(5)所示。

  4)当序号为N的下行帧抵达ONUi时,ONUi将当地工夫调节为TrecvN,i,从而落成与OLT的工夫同步。

  GPON体例因为本身架构的杂乱,正在时钟模子的明白上相看待PTN筑造也有所差别。若将GPON行动一个举座明白,OLT上接承载网时钟节点,ONU下接基站,即有Slave端口也有Master端口,应当视作一个BC;然则将GPON各个片面分隔明白,OLT和ONU简直是两个独立的时钟节点,而且 OLT处终结了1588,ONU处是行动起始提议1588,这就可能将OLT和ONU视为OC模子。所以,可能将GPON看作一个由两个背靠背的OC构成的BC模子,如图3所示。

  高精度的工夫同步是以高精度的时钟同步为底子的,目前的1588工夫同步计划中,为了杀青稳固的工夫同步职能,都操纵了1588+SyncE的夹杂同步形式。正在GPON体例架构下OLT可能从上逛的物理线道中提取同步以太网时钟,也可能通过纯1588v2制定来杀青频率同步,这个频率也是与上逛同源的,而且都可能向下逛传达;OLT到ONU之间也接济SvncE同步以太网时钟同步;ONU再将从OLT获取的时钟陆续向下逛基站传输,如许就与中枢网构成了不间断的SyncE频率同步收集。

  正在总共GPON体例杀青工夫同步须要颠末3个片面的流程:OLT与上逛筑造的同步、OLT和ONU之间的同步、ONU与下逛基站的同步。 OLT行动GPON的工夫接入点,接济带内1588形式同步于上逛承载网工夫节点,同时还须要预留带外1PPS+TOD接口同步于GPS工夫行动备用;正在 ONU侧,ONU行动GPON的工夫输出点,接济带内1588形式与下逛基站举办同步,同时还须要预留带外1PPS+TOD接口直接输出给接济带外形式的基站操纵;OLT与ONU之间则是通过ITUT正在G.984.3_AMD_2中界说的内部机制由OMCI通道下发ToD给ONU举办同步。正在频率同步方面,GPON总共体例都接济SyncE频率同步,而且OLT预留了BITS时钟接口,ONU也能直接输出2 M时钟。体例框架如图4所示。

  文中提出的这套计划仍然正在战火通讯GPON筑造中取得杀青,而且举办了周密的体例测试,获取了周密的测试数据。操纵OLT的带外接口同步GPS的1PPS+TOD,并由ONU的1PPS+ TOD接口直接输出,这里厉重验证OLT与ONU之间的内部机制,测试工夫150000 s安排,TIE职能为-0.5~+1.5 ns,弧线所示,结果证实内部机制全体适当目标。

  装备OLT和ONU都操纵带内1588形式同步,验证总共体例工夫同步职能,测试工夫65 000s安排,仪外Slave端口的CTE\DTE职能,滑动均匀窗口10 s,职能为-42~22.5 ns,弧线所示,体例的工夫同步职能稳固,而且适当测试目标,此套计划计划可行。

  本文提出的GPON体例工夫同步计划正在战火的GPON筑造中取得杀青,用大批的测验室测试举办了验证,目前仍然正在武汉电信、湛江转移、福州转移等LTE基站回传现网试点举办了测试,测试职能杰出,已具备商用前提。GPON有着优异的众营业承载技能,工夫同步技艺发达也极度敏捷,确信改日将成为小型基站回传的主流计划;同时,GPON对1588工夫同步的接济,增加了1588正在接入网侧的空缺,有助于全网组筑1588工夫同步网。

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