傳統的通信網絡同步依賴于頻率的分配就能夠滿足同步的需求。但是在4G,5G等網絡中,對同步的要求更高,不僅要求頻率同步還要求相位同步。而無論是TOP還是以太網物理層同步,都只能實現頻率同步,不能實現時間同步。因此就需要引入基于IEEE1588V2的精密時鐘同步協議。
我們知道,從無線接入到核心網,端到端的網絡,有分組網PTN/IPRAN,也有DWDM/OTN網絡。那么當回程業務需要穿通DWDM/OTN時,如何讓DWDM/OTN也支持并進行準確的時鐘時間傳輸?
基于1588v2,它支持三種模式,分別是OC: Ordinary Clock, BC: Boundarty Clock, TC: Transparent Clock。
在1588模式中,OC模式應用于首末節點,BC應用于網絡的中間節點。在端到端的回程傳輸時,處于DWDM/OTNkh中的1588基本上是T-BC模式的。以下圖為例。
下面我們就來看看,1588 PTP報文在DWDM/OTN網絡中進行準確的時間/相位傳輸的幾種方式。大體上可以有以下三種方式:
(1)OSC方式:使用光監控信道(OSC)傳輸IEEE1588v2 Sync數據包。屬于帶外傳輸。
帶外OSC傳輸時間時鐘信號,從客戶信號中提取1588v2的PTP報文,1588v2報文的比特流以透明或者說近乎透明的方式被封裝在光傳送單元中。由于業務均為雙向處理,而且在處理過程中的時延也是雙向對稱的,所以并不會對1588時間時鐘的精度恢復造成影響。這種方式也就要求DWDM/OTN設備支持1588功能,以對其報文進行處理。
(2)ESC方式:使用OTN光信道數據單元k(ODUk)保留的開銷字節來傳輸IEEE1588v2 Sync數據包。如下為OTN幀格式(ITU-T G.709)中的RES保留開銷字段,屬于帶內傳輸。
以ESC方式,因此直接涉及到OTUk幀的開銷,時間時鐘報文在業務上下節點需要對1588報文處理,OTN設備就必須支持1588功能。
上面的兩種1588v2傳輸方式中,或多或少都會面臨時延變化和雙向不對稱的問題,這是DWDM/OTN承載1588 PTP報文的主要問題:
第一個問題:時延變化,網絡中的每個節點和鏈路都會引入時延。時延變化是DWDMDWDM/OTN技術對1588v2 PTP性能影響最為主要的考慮因素。我們知道,當業務接入后,以半透明的GFP-F映射時,又或者當引入L2層交換功能時,都會造成以太網幀緩沖帶來的時延不對稱,從而對其精度造成嚴重的影響。基于T-BC模式的時間傳輸模式的時延可以用如下圖表示。
第二個問題:雙向不對稱性,1588協議最重要的前提是雙向的對稱。在實際網絡中會帶來各種不對稱因素。例如,光纖鏈路的不對稱,某些網絡保護倒換機制形成的雙向路徑的不一致造成的不對稱。當然除了上面說的最明顯的光纖鏈路長度不對稱,在波分復用(WDM)中,同一條光纖上承載的多個波長通道,由于色散,使用不同的波長也會導致光纖鏈路時延的不對稱性。
針對光纖鏈路長度的不對稱性,可以在一開始就設計好光纖鏈路,將鏈路長度的不對稱性減小到可以容忍的程度。而對由于不同波長的色散引起的不對稱性問題,也可以通過計算通過NMS來補償。下圖為單模光纖G.652上兩個極端波長的最大光纖鏈路因色散導致的延遲參數。
(3)透傳方式,由于PTP 1588報文直接作為客戶側信號承載,OTN設備不需要對其做任何的1588處理,因此此種情況下,并不需要DWDM/OTN支持1588功能。
雖然這種方式比較容易實現,但是考慮到不同光纖鏈路不同波長的時延影響,而又沒有任何有效的補償辦法,其精度較低,滿足不了高精度的同步要求。
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