挑戰(zhàn)1588優(yōu)化振蕩器及解決方案
來源：http://djbyg.com 作者：金洛鑫電子 2019年06月20
在接觸與石英晶體振蕩器相關(guān)的文獻中,經(jīng)常會提到1588振蕩器或者1588網(wǎng)絡,這個所謂的1588到底是什么呢?正確的說法是IEEE 1588,它是一種非常高精準性的網(wǎng)絡時鐘.是目前應用比較廣泛的網(wǎng)絡,主要的成就是解決了以太網(wǎng)同步能力的弱項,提升網(wǎng)絡系統(tǒng)的穩(wěn)定性.適用于網(wǎng)絡通信,同步模塊,計算機,2G/3G/4G通信基站,航空航天,自動化,電信機房,軌道交通,數(shù)字化變電站,數(shù)字電視數(shù)字廣播,CMMB基站等設(shè)備產(chǎn)品.
增強了1588網(wǎng)絡的時鐘穩(wěn)定性:
在基于分組的定時中,分組延遲變化(PDV)的預測,監(jiān)視和管理是復雜的,具有挑戰(zhàn)性的,可能是昂貴的并且仍然對隨機的’網(wǎng)絡噪聲’事件開放.在客戶端節(jié)點處放置可預測的,穩(wěn)定的和成本有效的本地時鐘.可以大大提高處理網(wǎng)絡噪聲的幾率-提高客戶端的穩(wěn)健性可以在更大和更少人工網(wǎng)絡上部署時序,從而降低時序解決方案的總體成本.
行業(yè)需求:
•全IP/以太網(wǎng)網(wǎng)絡,可在降低成本的同時增加帶寬.
•通信應用程序需要同步.
•通過IP網(wǎng)絡提供同步是一項挑戰(zhàn).
•PTP(精確定時協(xié)議,或IEEE-1588-2008)是一種很有前景的方法.
•傳統(tǒng)的OSCillator性能限制了PTP的有效性.
解決方案:
•振蕩器針對PTP應用中的性能進行了優(yōu)化.
•唯一專為PTP時鐘應用而設(shè)計和測試的振蕩器.
1588導出的頻率參考挑戰(zhàn):
基于分組的定時技術(shù)用于主時鐘和從(或客戶端)時鐘之間的雙向定時信息交換.1588協(xié)議的工作原理是這種雙向交換是對稱的(即它期望從主設(shè)備到從設(shè)備和從設(shè)備到主設(shè)備的數(shù)據(jù)包延遲是相同的).然而,在大多數(shù)廣域網(wǎng)中情況并非如此,并且分組延遲變化(PDV)的現(xiàn)象將噪聲引入客戶端時鐘.在不嚴重限制網(wǎng)絡規(guī)模或引入復雜管理方案的情況下,從分組網(wǎng)絡中獲取準確的頻率和相位信息是一項挑戰(zhàn).
【時間要求】
1588時序解決方案:
1588協(xié)議中描述的許多方法可用于通過分組網(wǎng)絡傳送定時.從廣義上講,這些方法可分為普通時鐘方法和透明時鐘方法.
普通時鐘方法:在普通時鐘方法中,定時信息從主時鐘發(fā)送到從時鐘,而不通過中間節(jié)點調(diào)整時間戳信息-主站和從站之間的路徑中的路由器不告訴從站任何東西關(guān)于他們的行為.這種方法的優(yōu)點是對現(xiàn)有網(wǎng)絡的破壞很小,服務提供商可以在現(xiàn)有網(wǎng)絡上部署1588-可能的缺點是Slave需要在PDV存在的情況下保持健壯.
透明時鐘方法:在透明時鐘方法中,定時信息在從主設(shè)備到從設(shè)備的過程中更新-主設(shè)備和從設(shè)備之間的路徑中的路由器可以對數(shù)據(jù)包進行調(diào)整,以告知從設(shè)備它們的行為.透明時鐘的優(yōu)勢在于部署可以更容易地自我糾正網(wǎng)絡中斷-缺點是服務提供商面臨著對現(xiàn)有網(wǎng)絡進行昂貴的’叉車升級’的可能性.
注-1.每GR1244的漫游生成,通過1mHz環(huán)路帶寬鎖定時的系統(tǒng)性能.查看數(shù)據(jù)表中的典型數(shù)據(jù).
定義:
PTP-精確定時協(xié)議-IEEE標準1588-2008中描述的協(xié)議的通用名稱.
PDV-分組延遲變化-基于分組的定時機制中的時間誤差的關(guān)鍵源.
PEC-分組設(shè)備時鐘-在G.8263中描述,以及1588時鐘如何導出定時的模型.
UTC-協(xié)調(diào)世界時,由GPS傳輸.
保持-保持穩(wěn)定性表示在丟失所有頻率后時鐘頻率隨時間的最大變化.
參考,并考慮石英晶振溫度和漂移.漂移-漂移衡量時鐘頻率精度(或偏移)如何隨時間變化.漂移不考慮溫度影響.
MTIE-最大時間間隔誤差MTIE,用于衡量特定時間間隔內(nèi)時鐘的最大時間誤差.TDEV-TDEV,AllanVarianceTVAR的時間根源,是時間穩(wěn)定性的衡量標準.
Vectron振蕩器為1588年:
Vectron將其振蕩器的穩(wěn)定性特性與1588客戶端時鐘的要求相匹配-這可以通過設(shè)計完成,也可以通過系統(tǒng)級驗證有源晶振在目標應用中的適用性來實現(xiàn).為1588應用選擇振蕩器在很多方面類似于選擇支持SONET/SDH'stratum'級應用的器件.然而,還需要考慮PDV的角色以及在分組設(shè)備時鐘(PEC)中使用的任何相應的分組過濾,因為系統(tǒng)環(huán)路濾波器帶寬不一定以與SONET/SDH相同的方式預定義.
增強了1588網(wǎng)絡的時鐘穩(wěn)定性:
在基于分組的定時中,分組延遲變化(PDV)的預測,監(jiān)視和管理是復雜的,具有挑戰(zhàn)性的,可能是昂貴的并且仍然對隨機的’網(wǎng)絡噪聲’事件開放.在客戶端節(jié)點處放置可預測的,穩(wěn)定的和成本有效的本地時鐘.可以大大提高處理網(wǎng)絡噪聲的幾率-提高客戶端的穩(wěn)健性可以在更大和更少人工網(wǎng)絡上部署時序,從而降低時序解決方案的總體成本.
•全IP/以太網(wǎng)網(wǎng)絡,可在降低成本的同時增加帶寬.
•通信應用程序需要同步.
•通過IP網(wǎng)絡提供同步是一項挑戰(zhàn).
•PTP(精確定時協(xié)議,或IEEE-1588-2008)是一種很有前景的方法.
•傳統(tǒng)的OSCillator性能限制了PTP的有效性.
解決方案:
•振蕩器針對PTP應用中的性能進行了優(yōu)化.
•唯一專為PTP時鐘應用而設(shè)計和測試的振蕩器.
1588導出的頻率參考挑戰(zhàn):
基于分組的定時技術(shù)用于主時鐘和從(或客戶端)時鐘之間的雙向定時信息交換.1588協(xié)議的工作原理是這種雙向交換是對稱的(即它期望從主設(shè)備到從設(shè)備和從設(shè)備到主設(shè)備的數(shù)據(jù)包延遲是相同的).然而,在大多數(shù)廣域網(wǎng)中情況并非如此,并且分組延遲變化(PDV)的現(xiàn)象將噪聲引入客戶端時鐘.在不嚴重限制網(wǎng)絡規(guī)模或引入復雜管理方案的情況下,從分組網(wǎng)絡中獲取準確的頻率和相位信息是一項挑戰(zhàn).
【時間要求】
| 應用 | 時間/相位同步精度 |
|
CDMA2000 (3GPP2C.S0010-B,3GPP2C.S0002-C) |
相對于UTC*+/-3μs(在正常條件下) |
|
W-CDMA (TDDmode) (3GPPTS25.402) |
+/-10μs的UTC(當時間同步參考斷開時) 基站之間的相位差為2.5μs |
|
TD-SCDMA (TDDmode) (3GPPTR25.836) |
基站之間的相位差為3μs |
|
LTE (TDD) (3GPPTS36.133) |
基站之間3μs時間差(小小區(qū)) 基站之間10μs時差(大小區(qū)) |
|
MBSFN (e.g.overLTE) |
相對于公共時間參考(連續(xù)時間刻度)<+/-1μs |
|
WiMAX (TDDmode) (IEEE802.16) |
取決于幾個參數(shù).范圍從+/-0.5μs到+/-5μs |
1588協(xié)議中描述的許多方法可用于通過分組網(wǎng)絡傳送定時.從廣義上講,這些方法可分為普通時鐘方法和透明時鐘方法.
普通時鐘方法:在普通時鐘方法中,定時信息從主時鐘發(fā)送到從時鐘,而不通過中間節(jié)點調(diào)整時間戳信息-主站和從站之間的路徑中的路由器不告訴從站任何東西關(guān)于他們的行為.這種方法的優(yōu)點是對現(xiàn)有網(wǎng)絡的破壞很小,服務提供商可以在現(xiàn)有網(wǎng)絡上部署1588-可能的缺點是Slave需要在PDV存在的情況下保持健壯.
透明時鐘方法:在透明時鐘方法中,定時信息在從主設(shè)備到從設(shè)備的過程中更新-主設(shè)備和從設(shè)備之間的路徑中的路由器可以對數(shù)據(jù)包進行調(diào)整,以告知從設(shè)備它們的行為.透明時鐘的優(yōu)勢在于部署可以更容易地自我糾正網(wǎng)絡中斷-缺點是服務提供商面臨著對現(xiàn)有網(wǎng)絡進行昂貴的’叉車升級’的可能性.
| Vectron晶振針對1588進行了優(yōu)化 | ||||
| 參數(shù) | OX-402 | OX-222 | OX-202 | |
| 頻率 | 10MHz,12.8MHz,20MHz | 10MHz,12.8MHz,20MHz | 10MHz,12.8MHz,20MHz | |
| 封裝 | 13x20mm通孔 | 22x25mmSMT | 25x25mm通孔 | |
| 保持穩(wěn)定性 | <10ppb | <10ppb | <10ppb | |
| 漂移 | <1ppb | <0.8ppb | <0.75ppb | |
| 漫游一代MTIE | ||||
| 1秒 | 0.2ns | 0.2ns | 0.2ns | |
| 10秒 | 2.0ns | 2.0ns | 1.6ns | |
| 100秒 | 10ns | 10ns | 12ns | |
| 1000秒 | 40ns | 40ns | 34ns | |
| 漫游一代TDEV1 | ||||
| 1秒 | 0.015ns | 0.015ns | 0.001ns | |
| 10秒 | 0.13ns | 0.13ns | 0.05ns | |
| 100秒 | 1.5ns | 1.5ns | 0.8ns | |
| 1000秒 | 5.0ns | 5.0ns | 3.5ns | |
定義:
PTP-精確定時協(xié)議-IEEE標準1588-2008中描述的協(xié)議的通用名稱.
PDV-分組延遲變化-基于分組的定時機制中的時間誤差的關(guān)鍵源.
PEC-分組設(shè)備時鐘-在G.8263中描述,以及1588時鐘如何導出定時的模型.
UTC-協(xié)調(diào)世界時,由GPS傳輸.
保持-保持穩(wěn)定性表示在丟失所有頻率后時鐘頻率隨時間的最大變化.
參考,并考慮石英晶振溫度和漂移.漂移-漂移衡量時鐘頻率精度(或偏移)如何隨時間變化.漂移不考慮溫度影響.
MTIE-最大時間間隔誤差MTIE,用于衡量特定時間間隔內(nèi)時鐘的最大時間誤差.TDEV-TDEV,AllanVarianceTVAR的時間根源,是時間穩(wěn)定性的衡量標準.
Vectron振蕩器為1588年:
Vectron將其振蕩器的穩(wěn)定性特性與1588客戶端時鐘的要求相匹配-這可以通過設(shè)計完成,也可以通過系統(tǒng)級驗證有源晶振在目標應用中的適用性來實現(xiàn).為1588應用選擇振蕩器在很多方面類似于選擇支持SONET/SDH'stratum'級應用的器件.然而,還需要考慮PDV的角色以及在分組設(shè)備時鐘(PEC)中使用的任何相應的分組過濾,因為系統(tǒng)環(huán)路濾波器帶寬不一定以與SONET/SDH相同的方式預定義.
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