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1588协议标准.pdf

发布时间：2022-06-06 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：4.38M 资料格式：pdf 举报 版权申诉
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    2010-6-18 Security Level: IEEE 1588V2协议介绍 IEEE 1588V2协议介绍 网络产品服务部 www.huawei.com HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. Huawei Confidential 目录 无线网络的同步需求 1588V2协议介绍 其他IP时钟技术介绍 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. Huawei Confidential Page 2 2010-6-18 1
    需求－－基站同步 基站同步 RNC/BSC 频率同步 时间同步 1、频率同步需求（所有基站） 2、时间同步需求： MS 速度 250 130 80 0 频率 5E-8 15E-8 2E-7 2.5E-7 时间和频率的偏差影响移动台在基站间切换成功率。 TDM业务同步 频率同步的作用就是要保证写入 频率同步的作用就是要保证写入 的时钟速率与接收的速率在一个误 TNC/LNC 产品 TD-SCDMA CDMA2000 WIMAX 时间 3us 3us/ 10us 1us LTE WCDMA/GSM 3us / PRC PRC TNC/LNC 差范围内，消除滑动，以保证数据 的正确传送和处理。 Switch SDH SDH Switch HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. Huawei Confidential Page 3 传统解决方案 Core network Building G.812 (Type 2) G.811 Core Ring SDH Others SDH Switch Convergence Ring Convergence network Building SDH G.812 (Type3) Access Ring Switch Others Local network Building SDH WCDMA、 GSM基站 TD/WINMA、 CDMA200基站 传统解决方案： 时钟源为BITS设备；承载设备为传 输设备，主要是SDH。同步网为BITS ＋SDH。 GSM、WCDMA基站主要从SDH的E1支路 上恢复时钟。 TD/WINMAX/CDMA2000的基站由于需 要时间需求，只能从GPS获取时间。 时间同步靠每个基站一个 GPS模块解决，只有频率同 步需求的主要靠BITS＋SDH 解决同步要求 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. Huawei Confidential Page 4 2010-6-18 2
    传统解决方案中时间同步的问题－－GPS存在问题 安装选址难 安装选址难 安装选址困难，尤其是室内覆盖站 维护难 安全隐患高 安全隐患高 依赖美国GPS系统 紧急状况下整网可能因失步瘫痪 GPS系统故障率和失效率较高（超过1％），需要上站维护 成本高 馈缆敷设难 馈线较长时需加装放大器并考虑馈电 室内覆盖基站馈线长，情况更困难 每个基站均需配备一套GPS系统， 物料成本费用为3000/个。 维护、安装成本更高（尤其是海外）。 基站空口同步的需求，不会随网络IP化而减弱。TD、CDMA、WINMAX、LTE等运营商迫切 希望有地面的高精度时间同步方案。 由于时间同步能够有效提高无线空间频谱的利用率；因此，时间同步将成为未来所有无线基 站发展趋势，即使是传统的GSM，在增加时间同步后，频谱利用率可以提高60%左右。 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. Huawei Confidential Page 5 分组时钟的需求 网络IP化引发分组网络时钟同步问题 IP化是未来网络和业务的发展趋势，但是以SDH为基础的传统网 络过渡到以IP为基础的分组传送网络目前还存在很多困难，一个关 键技术是解决新网络对传统TDM业务的承载 传统TDM有两个主 键技术是解决新网络对传统TDM业务的承载。传统TDM有两个主 要的应用，语音业务和时钟同步业务。对于语音，VoIP化后，在 IP网络上承载的技术已经成熟并且大规模应用，但是对于时钟同步 业务相关的各种技术还在发展中,于是分组时钟技术开始崭露头角。 业界提出了几种实现分组网络(PSN)同步的技术方案 TOP（Timing Over Packet-switching network） 以太网物理层同步 IEEE1588V1/ IEEE 1588V2 NTP HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. Huawei Confidential Page 6 2010-6-18 3
    2010-6-18 目录 无线网络的同步需求 1588V2协议介绍 其他IP时钟技术介绍 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. Huawei Confidential Page 7 1588协议介绍－－1588标准产生 IEEE1588的前世今生 以太网在1985年成为IEEE802.3标准后，在1995年将数据传输速度从10Mb/s提 高到100Mb/s的过程中，计算机和网络业界也在致力于解决以太网的定时同步能 力不足的问题，开发出一种软件方式的网络时间协议（NTP），提高各网络设备 之间的定时同步能力，但是仍然不能满足测量仪器和工业控制所需的准确度 ； 为解决上述问题，2000年底成立网络精密时钟同步委员会，2001年中获得IEEE 仪器和测量委员会美国标准技术研究所（NIST）的支持，该委员会起草的规范 在2002年底获得IEEE标准委员会支持并通过，IEEE1588标准诞生； 在通讯领域中，PSN网络传时钟的技术迅速发展，IEEE组织对1588进行了重新 修订，最新版本在2006.6月份输出，2007年完成V2修订。 IEEE1588 V2的新增特性 亚us级的准确度； 更快的同步（SYNC）信息速率 ； 更短的PTP信息，单播信息，新的信息(路径延迟需求/响应/相应follow-up)和信 )和信 更短的PTP信息 单播信息 新的信息(路径延迟需求/响应/相应f 息字段； ll 引入透明时钟（TC）可以用来防止级联拓扑中的误差累计； 故障容限，它用来保证不会因为某单一网络单元失效引起对端时钟也故障 ； TLV扩展用来延伸协议特性和功能； 将1588映射到其他传输机制。 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. Huawei Confidential Page 8 4
    1588协议介绍－－1588优势 技术特点 优势 局限 同步技 术 TOP •将本地时钟（timing）信息根 据一定的封装格式放入数据包 （packet）中发送，在接收端 从包中恢复时钟，通过算法和封 装格式尽量规避PSN传送过程中 所带来的损伤 •支持PSN网络透传，不要求中间 设备支持TOP，运用灵活 •厂商芯片支持较好，我司也有相 关技术开发，实现技术较成熟 •时钟同步质量接近SDH •不受PSN网络影响 •系统时钟架构与SDH方案相似， 实现技术较成熟 可以同时实现频率与时间同步 •可以同时实现频率与时间同步 •恢复时钟的质量依赖于承载的PSN网 络，受网络延迟抖动、丢包、错序的 影响非常大，需要保证业务高QoS • 没有标准化协议，不同设备间兼容 性差 • 不支持时间同步 •需要全网部署 •不是所有的以太接口都可以恢复时钟 •不支持时间同步 时钟精度为ms级 不能满足3G电信 •时钟精度为ms级，不能满足3G电信 网络的要求 •可以实现时间同步 •时钟精度为亚us级，应用范围广 •协议自动协商、无需配置 •要求全网设备支持，必须全网部署 •新技术，要求硬件支持，协议较复杂， 部署成本较高 以太网物理 层同步 •利用以太网物理层同步技术， 最后达到包网络的全面同步 NTP NTP 1588v2 NTP（网络时间协议） 时钟 •NTP（网络时间协议），时钟 定时方式类似与1588，广泛用 于Internet网络定时 •PTP（精确时钟同步协议），利 用协议报文传递同步信息，可应 用于电信、测量和工业控制领域 的同步 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. Huawei Confidential Page 9 1588协议介绍－－1588 介绍 什么是1588？ IEEE 1588是网络测量和控制系统的精密时钟同步协议标准，采用PTP （精密时钟同步）协议，精度可以达到微秒级。此标准的目的是为了精 确地把测量与控制系统中分散、独立运行的时钟同步起来。 确地把测量与控制系统中分散、独立运行的时钟同步起来。 1588有何优势？ 同步技术 TOP 以太网物理层同步 1588 NTP 频率同步 时间同步 √ √ √ √ × × √ √ 相关标准 ITU-T G.8261 ITU-T G.8262 IEEE 1588v2 RFC 1305 【术语解释】 什么是同步 ? 指两个或两个以上信号之间，在频率或相位上保持某种特定关系，即两个或两个以上信号在相 对应的有效瞬间，其相位差或频率差保持在约定的允许范围之内，由同步的定义可知，同步包括以下两种：频率同步和时 间同步（相位同步）。目前的3G协议如TD-SCDMA等对于时间同步都有明确的要求。 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. Huawei Confidential Page 10 2010-6-18 5
    1588协议介绍－－1588 组网 TD/CDMA2000/WINMAX/LTE的 IP RAN的端到端解决方案（从Server到承载网，再到 TD/CDMA2000/WINMAX/LTE的 IP RAN的端到端解决方案（从Server到承载网，再到 Client）。 Client）。 PTN/MSTP /IP/OTN PTN/MSTP/IP/OTN GPON/EPON BITS/ CLK SRV RNC 时间同步流 业务流 NODEB TD/CDMA2000/WINMAX 相对GPS每基站￥3000成本，最终降低到每基站￥500，同时解决GPS存在的安全性 （美国控制）、失效率高（室外雷击）、维护困难（无保护，现场更换）等问题。 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. Huawei Confidential Page 11 1588V2协议介绍－－原理 技术描述： IEEE1588V2是一种精确时间同步协议，简称PTP协议(precision time protocol) 。通过主从设备间消息传递，计算时间和频率偏移，达到主从频率 和时间同步。 优点： 时间和频率同步； 时间和频率同步； 同步精度高－－亚微秒级； 网络PDV影响通过点到点的恢复方式解决； 统一的业界标准； 缺点： 不支持非对称网络 需要硬件升级 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. Huawei Confidential Page 12 2010-6-18 6
    2010-6-18 1588V2协议简介－－实现 Hardware Assist IEEE 1588 Code (application layer) OS MAC PHY C B A Network Message timestamp point Preamble Header Time 1、NTP和IEEE1588V2的相同点 1）需要计算偏移量和路径延迟 1）需要计算偏移量和路径延迟 2）都假设主从双向路径对称 2、NTP和IEEE1588V2的区别 1）如上图IEEE1588V2的时间戳处理在A点，NTP的时间戳处理在C点，A- C的不确定延时会导致NTP的误差达到几十毫秒，严重影响时间恢复的精 度。 2）IEEE1588V2支持TC模式，计算中间网络设备引入的驻留时间，从而实现 主从间精确时间同步 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. Huawei Confidential Page 13 1588V2协议简介—设备模型 IEEE1588V2定义TC模型（解决中间网络设备驻留时间） HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. Huawei Confidential Page 14 7
    2010-6-18 1588V2协议简介—设备模型 E2ETC （Transparent Clock）模型 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. Huawei Confidential Page 15 1588V2协议简介—设备模型 PTPTC （Transparent Clock）模型 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. Huawei Confidential Page 16 8
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