WDMOTN承载对于1588v2时间传送的影响——上海贝尔

WDM/OTN承载对于1588v2时间传送的影响Xu YongfangOPD, Alcatel-LucentAll Rights Reserved Alcatel-Lucent 2008, XXXXXIEEE 1588 - 精确时间协议 IEEE 1588又被称作PTP协议（精确时间协议）；全称为“ Precision ClockSynchronization Protocol for Networked Measurement and ControlSystems” 提供一种低成本的高精度（sub-us）的基于分组的时间同步技术，可以作为现有的时间同步技术的改进技术，（例如，NTP和IRIG-B） IEEE1588v1，发布于2002年，已经广泛应用于工业自动化，自动化测试测量和测试，航空航天，以及AV（Audio & Video network） IEEE1588v2 （IEEE 1588-2008 ），发布于2008年，已具备应用于较大网络以及电信特性 更短的Sync报文，更高的帧速 支持PTP over Ethernet 提高了时戳的表示精度（1ns-15fs) 支持透明钟，减少误差累积 支持单播MAC地址 支持基于TLV的协议扩展 All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2008, XXXXX同步的融合All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2008, XXXXX术语1588 definessynchronized clocks: 当两个钟具有相同的时间原点（epoch），并且在任意时间对同个事件的测试时间误差不大于定义值时，称这两个钟是同步的（ synchronized）syntonized clocks: 当两个钟的测试任意某个持续时间是等长的，称这两个钟是同步的（syntonized）；它们不必具有相同的时间原点。ATIS definessynchronization: 在两个或多个信号的频率和相位之间达到同步，或者指多个信号间具备这种同步并发的状态或关系。syntonization: 指使一个晶振的频率等于另一个晶振的频率。TF.686-2 definessynchronization: 对两个或多个时间源之间的相对调整以期去除它们的时间差syntonisation: 两个或多个频率源之间的相对调整，以期去除它们之间的频率差但不要求去除相位差为避免歧义，synchronization 仅指时间或ToD； syntonization仅指频率。CMCC ToD over PTN Network modelTimeServerRNCSatelliteAggregation RingAccess Ring-a123Access Ring-b45 | Presentation Title | Month 20094BBU4RRU concatenationAll Rights Reserved Alcatel-Lucent 2008, XXXXXRRU concatenation4BBU53Satellite454PTN/OTN(WDM)？Switch/Router LayerAll Rights Reserved Alcatel-Lucent 2008, XXXXX1588v2主从同步的基本原理7 | Presentation Title | Month 2009MASTERSLAVESyncFollow_upDelay_ReqDelay_Respt1Td-msTd-sm* Td-ms=Td-smt4Time stampknown by slavet2 t1, t2t3 t1, t2, t3FUNCTION-1：t2 t1 = Delay + Offsett4 t3 = Delay - OffsetOffset=(t2-t1)-(t4-t3)/2Delay=(t2-t1)+(t4-t3)/21588协议中对于Delay的计算方式决定了它对于网络的基本前提：主从之间双向时延相等t1, t2, t3, t41588协议属于通信协议，（而非网络协议），它运行在Ethernet或IP协议之上1588v2主从同步的基本原理 （2）PHYMACPHYMACPHYMACPHYMAC传送网(PTN/OTN)Master ClockPTPUDPIPSlave ClockPTPUDPIPMaster ClockPTPUDPIPSlave ClockPTPUDPIPPTP message flowSwitching FunctionSynchronization通信的两个对等1588实体之间并不关心，也无法获知1588报文的具体承载技术和物理层信息All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2008, XXXXXTime StampTime StampTime StampTime StampAll Rights Reserved Alcatel-Lucent 2008, XXXXX影响PTP1588时间恢复精度的主要因素1，时延变化 （DELAY VARIATION）2，双向不对称（ASYMMETRY）时延变化在分组网络中，胶片2所给出的公式中Delay和Offset并不是固定值，而是时间的函数： Delay =Delay(t) Offset =Offset(t)由于分组网络中，各个中间节点对分组的排队（Queue），整形（Shaping）等处理，以及分组业务流量的波动特性，照成了时延变化。通过各种设计方案以及算法，例如采用透明钟(TC)，本地的高稳晶振，伺服算法，锁相环技术，“Lucky Packet”等，努力克服由于时延变化带来的误差。时延变化也是WDM和OTN技术对PTP1588性能影响的主要考虑因素All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2008, XXXXX双向不对称1588PTP协议的最重要的前提是双向的对称。但是，在实际网络中会带来各种不对称因素。例如，光纤链路的不对称，双向流量不对称造成的处理时延的不对称，某些网络保护倒换机制形成的双向路径的不一致造成的不对称。随着网络覆盖范围的扩大和传输距离的增加，这种不对称的严重性会增加。（PTP1588协议初衷不是一个广域网协议，这个和基于NTP协议和基于GPS的同步方案不同）All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2008, XXXXXPTP1588消息在WDM/OTN上的传送方式 (1)1，全透明方式1GBEODU0ODU2OTU2ODU2e10GBE LAN2，透明方式1GBEGFP-TODUkOTUk在上述的两种处理方式中，比特流以透明（或近乎透明）的方式被封装在光传送单元中，而且由于业务均为双向，所以对于1588PTP没有影响。同时，由于业务的双向特性，因此由处理过程引出的处理时延也是双向对称的，不会对PTP1588恢复精度造成影响。All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2008, XXXXXOTU2e*OTU3PTP1588消息在WDM/OTN上的传送方式 (2)3，半透明方式4，不透明方式1GBE10GBE LANL2SwitchGFP/ODUkOTUk1GBE10GBE LANGFP-FGFP-FODUkODUkOTUk在上述的两种处理方式中，虽然PTP1588协议消息也可以随着业务报文同时传送，但是，由于在半透明模式下，GFP-F需要缓冲以太网帧，同时封装时需要改写部分开销结构，带来无法估测的线路抖动，因此无法保证PTP1588的恢复精度。不透明方式更加严重，因为引入了L2交换，因此也引入时延变化和不对称性，严重影响PTP1588恢复精度。因此这两种方式不推荐用于传送PTP1588，（其实也包括SyncE）。All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2008, XXXXX网络保护倒换考虑线性保护倒换包括单向倒换（unidirectional switching）和双向倒换（bidirectional switching）对于单向倒换，源端与宿端的选择器操作独立；对于双向倒换类型，源端与宿端需要进行一定的协调确保两端的桥接、倒换操作是一致的。双向倒换需要使用APS信令通道进行协议报文交互。单向倒换会造成双向路由的不一致，从而导致对PTP1588的双向不对称，影响时间恢复精度环网倒换（包括Och，ODU）目前仅支持双向倒换，理论上不会造成双向不对称。需要实验进一步验证。All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2008, XXXXXAll Rights Reserved Alcatel-Lucent 2008, XXXXX客户同步的传送Some hints for further studyOTN对于客户业务的同步（频率）来说是透明的“synchronized at phy layer” 但是需要对客户层物理接口要采用正确的同步透明映射还是存在一些问题 (for further study) 对于通过高层的编码来传送客户同步信息的在某些情形下可能存在问题 PTP1588的双向协议构建在802.3以太网信号上，会受到由于OTN处理缓存或单向保护机制引起的时延不对称的影响 The delay variation is supposed bounded within the jitter/wander limits OTN和G.7041并没有为基于分组的客户信号或逻辑流通过GFP-F映射的方式(e.g.full rate 10GbE in ODU2 或者 ODUflex(GFP)传送客户时钟信息提供任何机制 在SyncE映射到OTN容器，在2008年12月ALU曾经提交过一个文稿建议通过在专门的GFP帧上达时戳的方式来解决客户时钟的传送All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2008, XXXXX16 | Presentation Title | Month 2009www.alcatel-