同步以太网及其时钟

ｌ｜■■■■■■■■■同步以太网及其时钟一吴先涛（深圳大唐电信科技股份有限公司，成都６１００２１）吴承洽（电信科学技术第五研究所，成都６１００６２）摘要：本文描述了同步以太网的概念，同步以太网的网络结构及同步性能的总体要求。

然后，介绍了同步以太网设备（ＥＥＣ）的时钟规范，网络应用及支持同步以太网的时钟芯片。

关键词：同步以太网；同步状态信息；以太网设备时钟Ｓ．ｖｎｃｈｒｏｎｏｕｓＥｔｈｅｒｎｅｔＮｅｔｗｏｒｋｓＷｕｘｉａｎｔａｏ（ＳｈｅｎＤａｔａｎ叠ＴｅｌｅｃｏｍＴｅｃＩｍｏｌｏｇｖＣｏＣｈｅｎｇｄｕ６１００２１）Ｗｕｃｈｅｎｇｚｈｉ（ＦｉｆｔｈＴｅｌｅｃｏｍｌｕｕｎｉｃａｔｉｏｎｓＴｅｃｈｎｏｌｏ耵Ｃｈｅｎｇｄｕ６１００６２）ＴｉｌｅａｓｐｅｃｔｏｆｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＥｔｈｅｒｎｅｔ，ｎｅｔｗｏｒｋａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｆｏｒｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＥｔｈｅｒｎｅｔＰＨＹｉｓｄｅｓｃｒｉｂｅｄａｎｄ譬ｅｎｅｒａｌｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｆｏｒｔｈｅｓｙｎｃｈｒ（）ｎｊｚａｌｉ（）ｎｓｐｅｃｉｌｉｅｓｉｓｏｕｔｌｉｎｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｔｈｅｎ，ｗｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｉｔｓｔｉｍｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓ【ｉｃｈｏｆｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＥｔｈｅｒｎｅｔｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓｌａｖｅｃｌｏｃｋ（ＥＥＣ），ｎｅｔｗｏｒｋａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓａｎｄｔｉｍｉｎｇＩＣｗｉｔｈｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＥｔｈｅｒｎｅｔｓｕｐｐｏｒｔ．ＳｙｎｃＥ；ＳＳＭ：ＥＥＣ前言在电信服务提供商网络向下一代网络的演进中，以太网将逐步取代ＰＤＨ以及ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨ传输网。

因此，在一些要求严格同步的应用（包括无线基站以及ＴＤＭ电路仿真（ＣＥＳ）设备）中，电信服务提供商将面临如何通过以太网传输高品质时钟同步的挑战。

最新的标准解决办法是同步以太网（ＳｖｎｃＥ在ＳｖｎｃＥ中，以太网采用与ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨ相同的方式，通过高品质、可跟踪一级基准时钟信号同步其位时钟。

２００６年，国际电信联盟在其Ｇ．８２６１中描述了ＳｖｎｃＥ概念。

２００７年，在Ｇ．８２６２中对ＳｖｎｃＥ性能要求进行了标准化。

规定了同步以太网网络设备中使用的时钟的最低性能要求。

同步以太网技术广泛用于ＤＳＬＡＭ、路由器、ＭＳＳＰ（多业务交换平台）、ＰＯＮ及多业务接入设备，支持通过高带宽。

融合同步以太网链路来承载话音、数据、视频和传统业务。

１，同步以太网的概念和基准时钟信号的分配方式Ｇ．８２６１定义了分组网中的定时同步网元，规定了网络中所容许的最大抖动和漂移值；分组网边界与ＴＤＭ接１２时需要７０＿垫＿＿ＡＦＩｆ现代传输达到的抖动和漂移容限的最小值；概述了网元实现同步功能的最小要求。

提出了两种基准时钟信号的分配方式：网络同步方式（同步以太网）和基于分组方式，解决了分组网特别是以太网的同步问题。

１．１方式１：网络同步方式（同步以太网）与现在的ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨ链路一样，同步以太网通过ＯＳｌ七层协议的第一层即物理层实现网络同步，如图１所示。

同步以太网方式称为ＰＲＣ分配方式（女１７ＧＰＳ）或用同步物理层（以太网（Ｅ丁Ｙ），ＳＴＭ—Ｎ）的主一从方式。

它支持基于网络同步线路码方式的时钟分配，这种方式己广泛地运用到同步ＴＤＭ网。

图１物理层实现网络同步的以太网　万方数据总体结构从以太交换提供一个物理层时钟到互联功能（ＩＷＦ）的概念，如图２所示。

图２在以太网物理层提供定时至以太司ＩＷＦ可跟踪一级基准时钟’（ＰＲＣ）的定时信号（图２中所示的两个可跟踪一级基准时钟（ＰＲＣ）的定时信号来自同一个源），用外时钟接口注入以太交换。

然后抽出该信号，在注定时进以太网比特流之前，需经同步功能处理。

同步功能提供过滤和所需的保持。

在被注入定时信号的网元和ＩＷＦ问可能存在多个以太交换。

在这种情况下，以太交换内的同步功能必需能够从输入比特流来恢复同步即“线路定时”。

在部分结构中，网络时钟与业务时钟是不同的。

网络时钟网络日寸钟是训练以太交换内同步功能的时钟并且以该肘钟的比特率离开以太交换。

该时钟注入同步功能是用于同步，即锁到网络时钟。

在这种情况下，产生的抖动和漂移必须限制，包括时钟精度、过滤功能、保持性能、产生的噪声等。

业务时钟在现存以太网技术中。

业务是异步的。

在同步以太网中，现存的以太业务将继续以适当的速率映射进或出以太网物理层。

１．２方式２：基于分组方式第二类方法是指定时信息由分组承载（即图３所示，发送专用的时戳消息；双向传送定时信息的方法可能是ＮＴＰ或类似的协议；值得注意的是双向协议还能传送ｍｌＮ信息）。

在某些情况（如计费），仅此方式可以替代ＰＲＣ分配方式。

基于分组方式及相关的性能有待进一步研究。

图３基于分组方式的案例：基准信号经时戳的定日＿Ｊ分配１．３两种方式的比较方式１：使用以太网物理层；仅能分配同步频率，不能分配同步时间；不会因网络高层产生损伤而受到影响，同步质量好，可靠性高。

方式２：与物理层无关；能分配同步频率和同步时间；会受电信网损伤的影响，如分组时延抖动。

两种方式的混合应用将构建既能实现频率同步又能实现时间同步的下一代同步网。

２．物理层同步以太网的网络结构２．１一级（全国）基准时钟（ＰＲＣ）位置一个典型的同步以太网结构中，在图４所示的三个位置之一具有ＰＲＣ。

图４基准时钟位置●情况Ａ，核心位置：这种结构意味只有少量ＰＲＣ节点即以ＰＲＣ为ｍ，ｂ用某种形式分配定时到ＩＷＦ。

●情况Ｂ，接入位置：ＰＲＣ将位于网络中的某些点，典型的在多业务接入点。

这种结构意味有比情况Ａ更多的ＰＲＣ节点即以ＰＲＣ为中心用某种形式分配定时到１ｗＦ。

●情况Ｃ，ＩＷＦ位置：ＰＲＣ将位于ＩＷＦ并直接同步连接到ＩＷＦ，这种结构意味有很多ＰＲＣ节点即每个ＩＷＦ有～个ＰＲＣ。

参照图３，提供的同步流是由核心网至ＩＷＦ。

不试图从现代传输飞嗯▲！！　万方数据　万方数据　万方数据ｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＮｅｔｗｏｒｋ网接口输入，以太网接口输出。

下面Ｈ网元用以太网接口输入，ＳＴＭ—Ｎ接口输出。

定时从ＳＴＭ—Ｎ到以太网和以太网到ＳＴＭ—Ｎ分别传送。

ａ）ｂ）Ｃ）图９用不同类型网元实现的同步链路３．４同步以太网设备的时钟芯片目前已经有支持同步以太网的多家公司芯片面市。

Ｚａｒｌｉｎｋ也与Ｍａｒｖｅｌｌ公司近日进行了同步以太网互操作性测试。

典型的芯片是Ｍａｘｉｍ公司推出一款可提供全运营级时钟同步的ＤＳ３１０４芯片，采用基于ＤＳＰ的数字ＰＬＬ（ＤＰＬＬ）技术。

ＤＳ３１０４的关键创新之处在于包含了两路独立的ＤＰＬＬ，可以实现以太网时钟速率和ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨ速率之间的双向频率转换。

ＤＳ３１０４具有非常灵活的时钟Ｉ／Ｏ功能。

器件可提供八路时钟输入，并且各路输入均可以被分配到两路内部ＤＰＬＬ中的任意一个。

器件持续监控所有输入的品质，并且可以根据配置的标准自动筛选。

８路时钟输入可接收所有常见电信时钟速率，包括２ｋＨｚ、８ｋＨｚ、ＤＳｌ、Ｅ１、ＤＳ２、ＤＳ３、Ｅ３、０Ｃ一３Ｎｘｌ９．４４ＭＨｚ，以及全部以太网Ｍ¨时钟速率（包括２５ＭＨＺ、１２５ＭＨｚ以及１５６２５ＭＨｚｏ时钟输入还可以接收２ｋＨｚ的倍频（最高至７７．７６ＭＨｚ）以及８ｋＨｚ的倍频（最高至１５５．５２ＭＨｚ），使输入与其他各种工业时钟，包括１３ＭＨｚ和３０７２ＭＨｚ基站时钟以及来自ＧＰＳ接收器的１０ＭＨｚ时钟兼容。

ＤＳ３１０４的ＤＰＬＬ可以直接锁定至各种常用的电信频率。

ＤＰＬＬ还可以通过输入分频器锁定到直接锁定频率的整数倍。

ＤＰＬＬ带宽可编程为１Ｈｚ至６００Ｈｚ，并且具有多种阻尼系数。

主ＤＰＬＬ可以选择采用相位构建技术，当主系统时钟失效时，７４＿ｈ１Ｊ现代传输可以无过；中切换至次系统ｔ，１－４中。

这种情况下，即使器件通过没有温度补偿的廉价晶振同步，输出时钟相移通常低于纳秒。

主ＤＰＬＬ具有精确的数字保持模式，当系统时钟基准失效或者没有接入时用于维持输出ｔ，１４中。

ＤＳ３１０４可以同时产生总共七路输出时钟频率，加上２ｋＨｚ和８ｋＨｚ的帧脉；中。

各路输出时钟可以被锁频至任意一路ＤＰＬＬ，实现最大的灵活性。

对于ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨ／ＳｖｎｃＥ混合线卡，器件可以同时产生ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨ速率（例如，１５５．５２ＭＨｚ）、１Ｇ以太网ＧＭ｜Ｉ时钟速率（１２５ＭＨｚ）以及１０Ｇ以太网ＸＧＭ｜｜时钟速率（１５６．２５ＭＨｚ或３１２．５ＭＨｚ）。

所有速率均可以通过主ＤＰＬＬ频率锁定到选定的系统时钟。

输出时钟具有与输入时钟相同的频率，加上高达１２．５ＭＨｚ的差分时钟速率。

此外。

可编程同步引擎可以产生２ｋＨｚ的倍频（最高至７７７６ＭＨｚ），以及８ｋＨｚ的倍频（最高至３１１．０４ＭＨＺ），以及很多其他所需的频率。

４．总结本文描述的同步以太网不同于ＩＥＥＥ８０２．９的ｉｓｏＥＮＥＴ同步以太网（１０ＢＡＳＥ—Ｔ异步和６．１４４Ｍｂｉｔ／ｓ同步网络），也不同于ＩＥＥＥｌ５８８用于工业控制的同步以太网（基于分组的方式，（ＰＴＰ）精确同步时钟协议）。

本文提到的同步以太网是ＩＴＵ—Ｔ最新规范的电信级同步以太网，它将ＳＤＨ和以太网技术的优势紧密结合在一起，实现以太网的电信级改造。

ＳＤＨ是一种优秀的传输技术，既是一个业务传输网又是一个同步分配网。

同步以太网的时钟分配方案可认为是扩展了现存的同步分配网，而且又是一种分组同步分配网，更加适合以分组为中心的下一代网络对同步的需求。

圈ｆ１１ＩＴＵ—ＴＲｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎＧ．８２６１／Ｙ１３６１（２００６）Ｔｉｍｉｎ．ｑａｎｄｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎａｓｐｅｃｔｓｉｎｐａｃｋｅｔｎｅｔｗｏｒｋｓｆ２１ＩＴＵ－ＴＲｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎＧ８２６２／Ｙ．１３６２（２００７）ＴｉｍｉｎｑｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＥｔｈｅｒｎｅｔｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓｌａｖｅｃｌｏｃｋｆＥＥＣ）ｆ３１ｍａｘｉｍ—ｉｃｃｏｍ／ｅｒｒａｔａＤＳ３１０４一ＳＥＬｉｎｅＣａｒｄＴｉｍｉｎａＩＣｗｉｔｈＳｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＥｔｈｅｒｎｅｔＳｕｐｐｏｒｔ作者简介吴先涛：工程师，深圳大唐电信科技股份有限公司ＴＤ项目部工作。

吴承治：教授级高工，《现代传输》编委会副主任。

　万方数据同步以太网及其时钟作者：吴先涛， 吴承治， Wuxiantao， Wuchengzhi作者单位：吴先涛,Wuxiantao(深圳大唐电信科技股份有限公司,成都,610021)， 吴承治,Wuchengzhi(电信科学技术第五研究所,成都,610062)刊名：现代传输英文刊名：MODERN TRANSMISSION年，卷(期)：2007(6)1.ITU-T Recommendation G.8261/Y.1361-2006.Timing and synchronization aspects in packet networks2.ITU-T Recommendation G,8262/Y.1362-2007.Timing characteristics of synchronous Ethernet equipment slave clock (EEC)3.DS3104-SE Line Card Timing IC with Synchronous Ethernet Support本文链接：/Periodical_xdyxcs200706020.aspx。