时钟分配网络（精选3篇）
时钟分配网络 篇1
一、传统时钟管理存在的问题
在默认情况下, 每台网络设备都按自己内部时钟运行, 同一网络中不同设备的时钟时间往往不统一, 导致在进行日志分析时不能正确反映事件产生的精确时间及先后次序。
二、解决方案
在网络中搭建了一台NTP服务器, 让所有的网络设备的时钟与该服务器保持同步, 从而实现所有网络设备时钟的统一。
(一) NTP时钟服务器的配置。
笔者单位采购了一台Windows Server 2003作为NTP服务器, 相比其他专业NTP软件, Windows Server的NTP服务是操作系统的内置组件, 无需单独安装, 运行稳定。配置方法如下 (如服务器是Windows域控制器, 则无须配置即可使用) :
1.通过开始菜单, 输入regedit命令打开注册表编辑器 (建议先备份注册表) , 修改以下选项的键值:
2.在服务器的CMD命令行下重启时钟服务, 确保以上修改起作用:
3.如果服务器开启了内置防火墙功能, 需放行端口为123的UPD流量。
4.当服务器时间不准时, 直接修改服务器的时间来校准NTP时钟。
(二) 网络设备端配置。
以Cisco路由交换设备为例, 需要在设备上增加如下配置:
对于部署在防火墙外部的网络设备, 还需要在防火墙上放行端口为123的UPD流量才能实现时钟的同步, 配置如下 (以ASA防火墙为例) :
(三) 验证。
配置完成后可在网络设备上通过如下命令验证:
如何解决OTN网络时钟同步传递 篇2
2008年底IEEE推出的1588v2国际标准成为了最佳方案, 同年各设备厂家开始了1588v2技术的设备研发工作, 经过近两年的发展, 1588v2同步技术已经逐渐成熟。但是, 由于1588时间同步技术早期应用在工业自动控制领域, 1588v2在电信领域应用是一项崭新的技术, 稳定可靠的运行部署仍然是目前业界研究的重点。
对于目前应用广泛的OTN传输承载网络, 整个网络逐步向同步方向转型, FDD到TDD发展是大趋势。对实现时钟同步和传递提出了更高的要求, 目前, 业界的标准通过1588V2时钟同步协议对时钟进行高精度全网同步。
1 1588V2同步协议基本原理
1.1 1588V2同步协议定义
IEEE 1588V2是网络测量和控制系统的精密时钟同步协议标准, 定义了以太网络的PTP (精密时钟同步) 协议, 精度可以达到亚纳秒级, 实现频率同步和时间 (相位) 同步。通过1588 V2协议提供时钟和时间的同步是电信级IP网络为转型所做的技术变革和创新之一。1588 V2同步原理采用标准协议报文和BMC选源算法决策最佳时间源, 完成同步功能。时钟同步过程简要如图1所示:
主从时钟之间的时间差及链路延时的计算方法如下:
1.2 1588V2同步时钟
目前, 各厂家OTN设备大部分都支持1588 V2特性, 满足移动回传网络对时间和频率同步的需求。相对其他时钟处理方案, 1588V2时钟方案有其独有的优势, 时钟源支持GPS/北斗等多种时钟源, 网络中只需要配置主备两个BITS设备, 设备可以通过协议同时对时钟和时间进行同步
1588v2时钟工作模式主要采用网元工作模式类型, 共有BC、OC、TC、TC+BC四种模式, 即:普通时钟、边界时钟、透明时钟、普通时钟+透明时钟四种模式。BC节点在实际应用中, 设备本身的时间可同步于上游网元, 也可以把设备时间向下游设备分发。BC模型相当于时间中继器, 是OC两种类型的混合体, 既可以恢复上游时间, 又可以作为时钟源往下游传递时间。BC模型包含OC模型, 一般用于中间位置的网络节点。由于OTN网络处于承载网络, 一般处在网络核心层, 不进行具体客户业务接入, 所以时钟模式配置基本都为BC模式。
2 OTN网络的同步时钟
2.1 OTN网络同步方案
一个完整的1588v2同步网络由时钟/时间源、承载网、基站三部分组成, 我们OTN设备属于承载网部分, 如图2所示。承载设备一般采用分层结构, 可分为骨干层、汇聚层和接入层, 按照不同网络规模三个层次可以合并, 如某些场景, 骨干层和汇聚层融合。承载网的网络拓扑一般分为环形、树形、链形、星形等, 由于同步网络需要实现网络保护, 建议采用环形网络, 末端可以采用链形组网。承载网的OTN设备从主备BITS设备接入时钟和时间源, 通过中间网络传输至IPRAN设备, IPRAN设备再完成基站或其他用户设备对接。
图3是典型的OTN 1588V2组网, 汇聚层为OTN设备, 接入层为IPRAN设备。
同步是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。同步可分为:
1) 时钟同步 (频率同步)
频率相同/频率锁定;相位不同/固定相位差;时间不同/UTC时间不一致
2) 时间同步 (相位同步)
频率相同/频率锁定;相位相同/无相位差;时间相同/UTC时间一致
传统的固网分为TDM网络和分组网络, TDM网络对承载网络的同步要求为频率同步, 如果承载网络两端的时钟不一致, 长期积累后会造成滑码, ITUT-G.823 (4.6ppm) 中定义了对固网TDM业务的需求和测试标准, 称为TRAFFIC接口标准。纯分组网络不需时钟同步。
无线网络对时钟的要求远比固网苛刻, 不同基站之间的频率必须同步在一定精度之内, 否则基站切换时会出现掉线。
OTN设备注入源一般为BITS设备, 中间网络通过ESC或者OSC通道进行时钟/时间传输, OTN设备与IPRAN设备, 可分为业务和1PPS+TOD对接。OTN设备可以使用支持时钟功能的业务单板通过1588V2报文进行业务端口对接, 实现时钟和时间同步的功能。也可以通过时钟板带外2M或RJ45端口时钟板和BITS设备通过1PPS+TOD对接。其中方式二为目前业界推荐使用方式。如图4:
OTN内部对接主要完成OTN层面的1588功能传输, 确保BITS的时间精度通过OTN层后, 传入IPRAN层面后到基站。OTN内部传送模式主要分为光层模式和电层模式两种, 光层模式主要通过网络中的监控信道实现时钟和时间同步传送, 电层模式主要通过网络中支持1588V2时钟传送的业务单板通过业务通道实现时钟和时间的同步传送。目前, 网络应用较多的为第一种通过监控信道完成时钟同步传递的方式。
OTN和IPRAN设备对接和BITS对接情况类似, 主要包括业务和1PPS+TOD对接两种模式, 目前应用比较普遍的是1PPS+TOD对接方式。
2.2 OTN网络时钟的规划及部署
那么该如何规划OTN网络时钟呢?时钟的规划各个厂家在配置时可能略有不同, 实际情况需要参考厂家设备特性。
首先需要确定当前OTN网络是否具备支持1588V2时钟功能, 确定原则:现网支持1588V2单板覆盖90%以上网元, 则现网支持1588V2功能开通。新网开通建议采用光层传送方案。网络配置情况确定后, 需要对BITS设备进行选址, 选取主备两个BITS, 一般放置在环网。确定同OTN设备对接的BITS设备的厂商;采用1PPS+TOD或业务对接方案。确认完成后, 需要确认IPRAN设备接入局点以及设备1588V2功能开通情况、设备厂商信息。确定OTN设备和IPRAN设备对接方案, 注意OTN设备完成调测后再同IP-RAN对接。然后完成整个网络1588V2时钟的规划和部署。主要完成:规划组网, 输出BITS对接、PTN对接、OTN对接方案, 确定OTN单板。确定时钟方案:根据OTN单板支持情况, 首先规划物理层时钟同步。启用SSM协议原则规划 (具体参考选源算法协议的SSM协议) 。BMC选源需要规划网元优先级 (具体可参考体参考选源算法协议中BMC部分) 。
完成网络时钟规划, 网络新建或改造施工完成后, 就可以进行1588V2时钟的部署了。现简要介绍一下1588v2时钟部署的方式及注意事项。
1588V2时间同步有以下两种模式, 物理层时钟+PTP时间同步开通1588V2和PTP时钟+PTP时间同步开通1588V2, 两者主要区别在于频率的同步方式不同, 由此带来的网管设置界面也有所不同。文档主要以物理层时钟+PTP时间同步开通1588V2进行说明。首先需要在OTN网元上完成配置时钟同步源模式操作。然后配置网元PTP时间同步属性, 配置网元节点工作模式, 使能或禁止时间校准模式, 如果网元只是需要用到频率同步, 不需要时间同步, 需要关闭PTP时间校准功能;如果既需要频率同步又需要时间同步, 打开PTP时间校准功能。
完成PTP时间同步属性设置后, 需要配置时钟板外接端口级联模式。与BITS/PTN设备相连的端口或手动配置源需要设置为禁止。作为主从子架时钟板级联的端口需要设置为使能。其它无网线连接的端口设置为未使用。最后添加PTP端口使能。设置完成后, 进行时钟同步源的优先级、时钟保护属性、时钟质量及恢复模式等设置。然后需要完成PTP端口配置, 配置PTP时钟同步模式, 要特别关注“配置清单”中参数, 一般要求SYNC报文周期8/1024, 其他报文采用默认值即可。另外需要配置PTP端口线缆传输偏差, 用于补偿时钟在传输过程中产生的偏移。补偿时的偏差方向 (正负) 、偏差模式 (时间/长度) 根据实际测量值进行选择。完成以上配置后, 进行时钟子网属性配置, 配置外时间接口时钟属性及传输距离。
3 结束语
总之, 在规划1588V2功能和物理层时钟时, 对于新建网络或网络1588V2改造的网络建议采用光层传送方式, 即通过网络监控信道完成时钟的传送。减小业务损伤降低工程部署和维护成本。
参考文献
[1]黄晓庆.PTN-IP化分组传送[M].北京:北京邮电大学出版社, 2009:105-120.
[2]常习海.电信技术[M].北京:人民邮电出版社, 2010.
自适应网络中的时钟恢复 篇3
时钟恢复是TDM电路仿真业务中一个核心的技术问题。以SDH网络和PSN网络为例, SDH网络凭借SDH时钟全网这个天然同步完进行传递可以实现在接收端恢复时钟, 而PSN网络因为在不同的频率上工作, TDM源端的时钟需要依靠同步以太网进行传递。在恢复E1/T1等PDH业务时, 需要对时钟恢复进行特殊处理, 以保证输出业务能够抖动漂移。
二、网络模型
在不同场合下, 一般采用三种网络模型, 包括同步网络、差分网络、自适应网络对时钟恢复进行处理:
2.1同步网络
同步网络分为完全同步网络和完全异步网络两种情况。
完全同步网络是指SDH网络或PSN网络组成的核心网络处于完全同步状态, 并与主参考时钟 (PRC时钟) 同步, 同时控制接入设备的时钟, 这种情况非常有利于时钟恢复, 可以通过接入设备提取与核心网络对接的业务接口上的时钟进行, 其工作原理主要是核心网络的时钟与PRC同步。
完全异步网络是指SDH网络或PSN网络组成的核心网络处于完全异步状态, 这种工作状态可以通过接入设备保证GPS/BITS完全同步, 这种情况下时钟与GPS/BITS同步, 这时需要靠接收端对一定数量的数据进行缓存, 才能适应网络延时带来的变化。
2.2差分网络
差分网络是指即使核心网络完全同步, 也需要接入设备拥有各自的时钟, 从而保证终端时钟恢复的高质量。以SDH网络的PDH传送业务为例, PDH业务独特时钟特性导致其进入SDH网络时产生比特映射抖动和指针抖动, 从而难以在终端进行时钟恢复, 需要通过平滑指针抖动, 才能满足输出要求中抖动指标。全网同步的PSN网络存在TDM业务恶劣的运行环境, 如报文丢失和延时变化等, 更加剧了时钟恢复的困难。这种情况下, 可以参考同步剩余时间戳方法 (SRTS) 对时钟恢复进行处理。此外, SDH网络中PDH时钟恢复在提供额外的带宽条件下, 也可以参考打时戳的方式进行。
2.3自适应网络
自适应网络是指核心网络的每个PSN设备有各自的工作频率和工作方式, 这种差异性导致了在该网络中实现TDM仿真工作时在保证同步规格的要求的同时进行时钟恢复的困难性。因此, 有必要深入探讨自适应网络中的时钟恢复。
三、自适应网络中的钟恢复算法原理
通过住在下行接收侧执行两步操作, 保证数据在自适应网络的E1/T1的仿真业务按照包的格式在PSN网络中交互作用。两个操作包括: (1) 去包头和并串转换接收到的数据; (2) 通过接收侧需要恢复的时钟 (fR) 去跟踪发送侧的时钟 (fT) , 以便恢复数据包中的时钟信息。
提高接收侧需要恢复的时钟 (fR) 跟踪发送侧的时钟 (fT) 的精度是时钟恢复设计工作的目标。恢复原始的E1/T1数据, 主要通过解包和并串转换两步进行, 前者主要用于去除仿真业务中的爆头, 后者对各种数据实现并串转换。恢复原始数据的解包和并串转换是相对较简单的过程, 如何使时钟恢复达到最符合技术指标的工作状态是接收侧处理工作的难点和重点。
四、自适应网络中的时钟恢复的实现方式
在自适应网络中, 网络延时有固定和抖动两种情况, 这两种情况对报文接收有不同的影响。在网络延时固定时, 相邻TDM电路仿真报文在确定的时间到达, 从而接收时刻接收端统计并平均后得到固定的值。在网络延时抖动时, 报文到达的时间收到网络实际情况影响, 在一个范围内变动, 这种情况下不能根据一个固定的值对时钟进行调整, 通常采用滤波的方式对一段时间的值去除明显不合理的报文接受时戳值, 然后再控制DDS的分频因子。
目前自适应网络中的时钟恢复方法主要是基于消抖缓存区占满率和基于时间戳的两种方法, 二者各有优缺点。基于消抖缓存区占满率的方法可以确保频率在小幅度范围内波动, 缺点是该方法收敛时间较长, 恢复的时钟频率抖动较高。基于时间戳的方法恢复的时钟频率精度较高, 性能较稳定, 缺点是不能容忍收发频率差异导致的数据偏移, 从而引起接受缓存区数据读空或溢出的现象。
五、总结
本文在初步介绍网络模型的基础上, 重点分析了自适应网络中的时钟算法原理和实现方式, 并对比分析了当前进行自适应的时钟恢复的两种主要方法的优缺点, 为今后的相关工作提供指导作用。
参考文献
[1]杨慧, 唐明, 许伯铭.自适应网络中的流行病传播动力学研究综述[J].复杂系统与复杂性科学, 2012 (04) :63-83.
[2]陈昊, 唐余亮.基于家庭基站移动通信系统的自适应时钟同步算法[J].厦门大学学报 (自然科学版) , 2013 (03) :333-337.