文摘

精确的时间/相位同步的需求最近增加由于下一代通信同步。本文研究问题相关的分配准确时间/阶段通过光传输网络(OTN)。每个节点和链接可以引入不对称,从而影响足够的时间/阶段网络精度。为了达到更好的准确性,协议层次完整时间支持使用(例如,Telecom-Boundary时钟)。由于色散,利用不同波长因此导致光纤链路延迟不对称。分析结果表明,引入了大量的时间误差(即。,相抵消)0.3397 ns /公里C乐队或0.3943 ns /公里l乐队取决于波长间距。本文提出的方案,可以补偿光纤链路延迟不对称依赖的估计意味着光纤链路延迟Telecom-Boundary时钟,而OTN控制平面负责处理光纤链路延迟不对称决定时间的不对称补偿链。

1。介绍

精确的同步时钟已经成为一个重要的技术不仅为科学研究,也为现代的日常生活中。对于许多工业基础设施,要求精确的时间/相位同步最近大大增加,例如,通信网络,智能电网的电力分配系统(1),为金融网络(提供时间戳的实践2]。传统通信网络同步依赖于频率的准确分布(3];不断发展的无线网络需要精确的时间的分布/阶段基于IEEE1588v2长期演进(LTE)和准确的服务质量/服务水平协议(QoS / SLA)测量来确定网络的健康(4,5]。

主要参考时间时钟(PRTCs)位置取决于IEEE1588v2网络支持。目前,PRTCs更接近最终的应用程序比传统的主要参考时钟(prc文件)频率分布,为了限制和控制时间/相位退化[6]。核心网络将把准确的时间/相位分布能力融入光传输网络(OTN),作为解决ITU-T推荐G.709 [7]。OTN提供了新的基于数据包的时间/阶段分布服务;因此,PRTCs可以把prc文件如图1。这种架构兼容PRTC冗余(例如,为了确保全球导航卫星系统(GNSS)失败),还需要少量的GNSS接收器。传输的完整性准确时间/相位同步分布OTN核心网络和包传输网络同步以太网(PTN Sync-E)在回程网络(8,9可以简化网络结构,降低运营支出(OPEX),使网络易于维护。


图1
与集中式架构PRTC与中华人民共和国托管的作用。T-GM: telecom-grand大师;温伯格:门。

对准确时间/运输/ OTN阶段,两个选项是:(1)使用OTN光学通道数据unit-k (ODUk)保留开销字节运输IEEE1588v2同步数据包如图2和(2)使用光学监控通道(OSC)运输IEEE1588v2同步数据包(10]。前者属于带内,后者属于带外(7]。


图2
光传输网络(OTN)帧格式(ITU-T G.709)。

然而,每个节点和链接可以引入不对称,从而影响足够的时间/阶段网络精度。删除分组延迟变异(刚才)和不对称OTN节点通过IEEE1588v2支持(例如,T-BC在每个节点11,12])是模拟回程网络(ITU-T G.8275.1)。OTN的向前和向后的路径可能不是相同的波长取决于网络配置或波长切换;这将导致光纤链路延迟不对称,应该考虑。

在本文中,我们专注于使用OTN开销传输同步数据包(带内)。延迟不对称形成节中给出的链接2基于T-BC模式,删除链接和节点不对称节中给出3,链接延迟不对称分析的部分4。

2。使用不同的波长

在波分复用(WDM),多种渠道的信息在同一光纤每个使用一个单独的波长增加传输容量,如图3。由于色散,利用不同波长因此导致光纤链路延迟不对称(13]。群速度是由 ,在那里 光速和吗 是群折射率取决于波长 。光纤链路延迟不对称是由 在哪里 表示传输距离(光纤链路长度), , 向前和向后传播延迟, , 相关的折射指数。平均延迟纤维联系 可以表示成 然后, 替换 在(3)(1)和简化,得到的光纤链路延迟不对称网络意味着光纤链路延迟如下: 一半的延迟不对称(即 )将有助于时间错误, 取决于波长间距。


图3
包信号传输光纤链接。

在IEEE1588v2分布假设光纤链路延迟在每个方向上是对称的,而在WDM系统延迟可能不是对称的。幸运的是,如果一个T-BC OTN的每个节点,实现光纤链路延迟 可以估计的T-BC模式,知道的区别吗 补偿相位偏移量 所示(4)。提出了赔偿方案如下。

3.1。Telecom-Boundary时钟模式

网络中每个节点和链接可以引入不对称。在Telecom-Boundary时钟(T-BC)模式(14),入口/出口缓冲绕过,节点不对称是避免如图4。时间转移模型如图5可以写成 在哪里 , 分别表示节点和链路延迟和假设 。


图4
OTN Telecom-Boundary时钟模式。

图5
时间传输模式基于T-BC模式。

基于时间传输模型(5),估计是光纤链路延迟 估计和相位偏移量 可以推导出 方程(7)表明,任何不对称将与一半的贡献相抵消的错误计算。第二项(7)是不对称补偿的联系。不对称的联系主要由光纤链路长度不对称和光纤链路延迟使用不同波长的不对称。替换 在(6)(4),假设光纤链路长度是对称的;一个获得光纤链路延迟不对称 用(8)(7),一个获得估计相抵消 作为 第二项(9)代表光纤链路延迟不对称补偿。如果使用相同的波长都向前和向后的路径(例如, ),然后(9)成为 如果有一个纤维长度差异 前后之间的路径,这将导致 错误的估计相抵消 。例如,当 是1.4682 海里,估计相抵消误差约2.449 ns每米长度不对称,这是相关的群延迟(约4.897 ns每米)。

3.2。减少链接长度不对称

在实际的通信网络,长度不对称的联系可以降低到一个可容忍的程度,如果纤维链接是设计良好的开端。双向和单向保护开关的说明存在的网络故障管理如图6。双向保护开关可以最小化链接长度不对称 因为双向时间传递(TWTT)内进行。电缆不对称 应该在两米 ;这需要良好的布线控制。然而,单向保护开关TWTT发生在单独的电缆,工作和保护电缆不得链接长度相等(即, )。在当前田间试验,一些预算分配给链接长度不对称,除非准确链接长度不对称是手工测量和补偿。


图6
示意图说明双向/单向网络保护开关。

单模光纤的色散(例如,SMF-28满足ITU-T建议g . 652)的要求 在哪里 ( 0.092 ps / (nm2·公里))是零色散斜率, (1302海里 零色散波长1322 nm) ( = 1310纳米以下计算) 是操作波长(15]。折射率 和 是相关的 ,然后写成 整合后,我们发现 用(13)(1),每公里光纤链路延迟不对称 是 在哪里 和 在前后方向和波长是基于ITU波长电网规范定义的。光纤链路延迟不对称 取决于波长间距 以及光纤链路长度 所示(14)。的计算值 与 (公里) 在C乐队和 在l乐队是描绘在图7。


图7
光纤链路延迟不对称 与传输距离 公里 ,在那里 在C乐队和 在l乐队。

基于(14),两种极端的最大光纤链路延迟不对称波长 ns /公里C乐队(即 ), ns /公里l乐队(即 纳米 海里)。这个链接延迟不对称(即引入了大量的时间错误。,相抵消)0.3397 ns /公里C乐队(例如, 公里,相抵消 ns)或0.3943 ns /公里l乐队(例如, 公里,相抵消 ns)。上述结果总结在表1。

表1
最大光纤链路延迟不对称的两个极端的波长。

精确的时间/运输阶段,我们必须照顾光纤链路延迟不对称 ,特别是对于长期传播。然而,这个错误可能会在一定程度上抵消了依赖在估计 T-BC (6)。OTN控制平面包含全球路由信息,这可能不对称校准过程中发挥重要作用[10]。网络管理系统(NMS)负责配置网络包括波长 任务,收集意味着光纤链路延迟 T-BC,处理光纤链路延迟不对称 在(8)来确定时间的不对称补偿链。的总和 定时链可以写成 在哪里 为 。说明的不对称补偿支持OTN控制平面如图8。


图8
不对称补偿控制层面的支持。

准确时间/相位同步传输的完整性OTN和PTN Sync-E网络如图9。图9基于完整的时间支持(例如,T-BC)网络体系结构中描述ITU-T G.8275.1,外加频率支持(例如,共振T-BC)正在考虑提高时间/相位恢复精度(16,17]。定时链通常将11啤酒花(例如,10 T-BCs),可以扩展到15跳(例如,14 T-BCs);这需要严格的时间错误组件控制(18]。T-BC纠正时间/阶段在不同的网络节点,还提供了一组性能指标包括意味着路径延迟和当前偏移量从主14]。随着PRTC配合中华人民共和国(如图9),频率和时间之间的连贯性/飞机可以实现阶段,这允许延长时间/阶段延期期间GNSS失败。此外,一个统一的IEEE1588v2管理方法提供了一组引人注目的操作优势包括执行端到端性能分析和故障排除的能力。


图9
时间/阶段与T-BC OTN网络模式。

5。结论

带内光纤链路延迟不对称由于使用不同波长的两个方向应该考虑,尤其是对长期传播。这个错误(即引入了大量的时间。,相抵消)0.3397 ns /公里C乐队或0.3943 ns /公里l乐队取决于波长间距。

本文提出的方案,可以补偿光纤链路延迟不对称依赖的估计意味着光纤链路延迟T-BC模式和NMS计算延迟时间链中不对称。部署IEEE1588v2,双向保护开关可以最小化链接长度不对称与单向保护开关。

是必不可少的先决条件缩短T-BC链的数量,从而限制不对称的影响。此外,准确时间/相位同步传输的完整性OTN和PTN Sync-E网络可以简化网络结构,减少运营成本,使网络易于维护。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

承认

这部分工作是支持的标准、计量、检验、经济部、台湾(批准号标准103-1403-05-05-01)。