Синхронный Ethernet

Синхронный Ethernet , также называемый SyncE , представляет собой стандарт ITU-T для компьютерных сетей , который облегчает передачу тактовых сигналов через физический уровень Ethernet . Затем этот сигнал можно будет отслеживать по внешним часам.

Обзор

Мобильные сети требуют своеобразной синхронизации.

Цель синхронного Ethernet — предоставить сигнал синхронизации тем сетевым ресурсам, которым в конечном итоге может потребоваться сигнал такого типа. Сигнал синхронного Ethernet, передаваемый через физический уровень Ethernet, должен отслеживаться по внешнему тактовому сигналу, в идеале — главному и уникальному тактовому сигналу для всей сети. Приложения включают сотовые сети , технологии доступа, такие как пассивная оптическая сеть Ethernet , а также такие приложения, как IPTV или VoIP .

В отличие от сетей с временным мультиплексированием , Ethernet семейство компьютерных сетей не передает информацию о синхронизации часов. Для решения этой проблемы определены несколько средств. IETF Протокол сетевого времени IEEE 1588-2008 , протокол точного времени — вот некоторые из них.

SyncE был стандартизирован ITU-T в сотрудничестве с IEEE в виде трех рекомендаций:

1. Рек. МСЭ-Т. G.8261 , который определяет аспекты архитектуры и производительность дрейфа сетей SyncE.
2. Рек. МСЭ-Т. G.8262, который определяет синхронные часы Ethernet для SyncE
3. Рек. МСЭ-Т. G.8264, описывающий спецификацию канала обмена сообщениями синхронизации Ethernet (ESMC).

Архитектура SyncE минимально требует замены внутренней тактовой частоты карты Ethernet на систему фазовой автоподстройки частоты для подачи питания на физический уровень Ethernet .

Архитектура

Модель сети синхронизации для Synchronous Ethernet, SONET и SDH

Расширение сети синхронизации для рассмотрения Ethernet в качестве строительного блока (ITU-T G.8261). Это позволяет сетевому оборудованию синхронного Ethernet подключаться к той же сети синхронизации, что и синхронная цифровая иерархия (SDH). Синхронизация для SDH может передаваться через Ethernet и наоборот.

Часы

ITU-T G.8262 определяет синхронные часы Ethernet, совместимые с часами SDH. Синхронные часы Ethernet, основанные на часах ITU-T G.813, определяются с точки зрения точности, передачи шума, характеристик удержания, устойчивости к шуму и генерации шума. Эти часы называются тактовыми сигналами ведомого оборудования Ethernet. В то время как стандарт IEEE 802.3 определяет, что тактовые частоты Ethernet должны находиться в пределах ±100 ppm. Точность EEC должна быть в пределах ±4,6 ppm. Кроме того, синхронизируя тактовую частоту Ethernet, можно добиться отслеживания первичной опорной тактовой частоты (PRC) на интерфейсах.

G.8262/Y.1362 — это рекомендация ITU-T для синхронного Ethernet, которая определяет «временные характеристики ведомых часов оборудования синхронного Ethernet (EEC)». Впервые он был опубликован в августе 2007 года, в него вносились поправки в 2008 и 2010 годах, а новая версия была опубликована в 2010 году.

Канал обмена сообщениями

Блок данных протокола канала сообщений синхронизации Ethernet (ESMC), запись. МСЭ-Т G.8264

В SDH сообщение о состоянии синхронизации (SSM) обеспечивает отслеживание сигналов синхронизации, и поэтому необходимо расширить функциональность SSM на синхронный Ethernet для достижения полной совместимости с оборудованием SDH.

В SDH сообщение SSM передается в фиксированных местах внутри кадра SDH. Однако в Ethernet нет эквивалента фиксированного кадра. Механизмы, необходимые для транспортировки SSM через синхронный Ethernet, определены МСЭ-Т в G.8264 совместно с IEEE. Более конкретно, ESMC, определенный ITU-T, основан на медленном протоколе организации (OSSP), который в настоящее время указан в IEEE 802.3ay. ITU-T G.8264 определяет фоновое или контрольное сообщение для обеспечения непрерывной индикации уровня качества тактовой частоты. Однако сообщения типа события с новым уровнем качества SSM генерируются немедленно.

Протокол ESMC состоит из стандартного заголовка Ethernet для медленного протокола, специального заголовка ITU-T, поля флага и структуры значения длины типа (TLV). SSM, закодированный в TLV, представляет собой четырехбитное поле, значение которого описано в ITU-T G.781.

Архитектуры синхронизации

Общим требованием для SyncE было то, что любой сетевой элемент (NE) должен иметь как минимум два опорных тактовых сигнала, и, кроме того, интерфейсы Ethernet должны иметь возможность генерировать собственный сигнал синхронизации на случай потери внешнего опорного сигнала. В этом случае говорят, что узел Ethernet (EN) находится в режиме ожидания. Синхронный сигнал должен фильтроваться и восстанавливаться с помощью системы фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) на узлах Ethernet, поскольку его качество ухудшается при прохождении через сеть.

Архитектуры синхронизации

Топологии сети

Сети синхронизации и транспортные сети частично смешаны, поскольку некоторые NE не только передают данные, но и распределяют тактовые сигналы другим NE. Наиболее распространенными топологиями являются:

• Дерево : это базовая топология, основанная на главных часах, задание которых распространяется на остальные подчиненные часы. У него есть два слабых места: он зависит только от одного такта, и сигналы постепенно деградируют.

• Кольцо : По сути, это древовидная топология, в которой для распространения сигнала синхронизации используются кольцевые конфигурации. Кольцевая топология позволяет обеспечить безопасность дерева, но необходимо соблюдать осторожность, чтобы избежать образования петель синхронизации.

• Meshed : в этой топологии узлы образуют взаимосвязи друг с другом, чтобы иметь резерв в случае сбоя. Однако циклы синхронизации возникают легко, и их следует избегать.

Сети SyncE обычно имеют не одну топологию, а скорее комбинацию всех из них. Дублирование и безопасность, включающие более одного главного тактового генератора, а также наличие какого-либо протокола управления синхронизацией, являются важными особенностями современных сетей. Цель состоит в том, чтобы свести к минимуму проблемы, связанные с транспортировкой сигнала, и избежать зависимости только от одного тактового сигнала в случае сбоя. В результате мы получаем чрезвычайно точную, избыточную и надежную сеть синхронизации.

Соединение узлов

Топология сети синхронизации

Существует два основных способа распределения синхронизации:

• Intranode — высококачественный ведомый тактовый генератор, известный как блок синхронизации (SSU). Они отвечают за распределение синхронизации по NE, расположенным внутри узла.

• Межузел , где сигнал синхронизации отправляется на другой узел по ссылке, специально предназначенной для этой цели, или по сигналу PHY.

Для передачи синхронного сигнала можно использовать несколько типов сетей, которые можно действительно комбинировать. Некоторые из этих сетей T1/E1, SONET/SDH и любая скорость, а также SyncE. Однако устаревший Ethernet не подходит для передачи сигналов синхронизации. Это важно, поскольку если сигнал пересекает устаревший остров Ethernet, синхронизация теряется.

Сигналы синхронизации

Существует множество сигналов, подходящих для передачи синхронизации:

• Аналоговый, 1,544 и 2,048 МГц
• Цифровой, 1,544 и 2,048 Мбит/с.
• Сигнал SyncE с любой скоростью передачи данных
• Коды линий STM-n/OC-m

Модели синхронизации

Пример синхронизации по внешней ссылке и SSU

В SyncE есть несколько способов синхронизации узлов:

1. Внешняя синхронизация : EEC получает сигнал от автономного оборудования синхронизации (SASE). Это типичный способ синхронизации, и NE обычно также имеет дополнительный опорный сигнал для экстренных ситуаций.
2. Синхронизация линии : NE получает свою тактовую частоту, получая ее из одного из входных сигналов.
3. Сквозная синхронизация : когда выходы Tx одного интерфейса синхронизируются с входами Rx противоположного интерфейса.
4. Внутренняя синхронизация : в этом режиме для синхронизации выходов используются внутренние часы EEC. Это может быть этап временного удержания после потери сигнала синхронизации или это может быть простая конфигурация линии, при которой другие тактовые сигналы недоступны.

Временная петля. Переключатель А должен был оставаться в удержании после потери задания.

Временные петли

Цикл синхронизации находится в состоянии плохой синхронизации, когда тактовый сигнал замыкается, но нет тактового генератора, ни ведущего, ни ведомого, который мог бы автономно генерировать исправный тактовый сигнал. Эта ситуация может быть вызвана неисправностью, затронувшей NE таким образом, что он остался без опорного тактового сигнала и поэтому выбрал альтернативную синхронизацию: сигнал, оказавшийся тем же сигналом, возвращающийся по другому маршруту. . Петля синхронизации — это совершенно нестабильная ситуация, которая может спровоцировать немедленный обвал части сети внутри петли.

Внешние ссылки

• Объяснение SyncE с точки зрения установки и обслуживания
• Синхронная сетевая архитектура