挑战1588优化振荡器及解决方案
来源:http://www.jinluodz.com 作者:金洛鑫电子 2019年06月20
在接触与石英晶体振荡器相关的文献中,经常会提到1588振荡器或者1588网络,这个所谓的1588到底是什么呢?正确的说法是IEEE 1588,它是一种非常高精准性的网络时钟.是目前应用比较广泛的网络,主要的成就是解决了以太网同步能力的弱项,提升网络系统的稳定性.适用于网络通信,同步模块,计算机,2G/3G/4G通信基站,航空航天,自动化,电信机房,轨道交通,数字化变电站,数字电视数字广播,CMMB基站等设备产品.
增强了1588网络的时钟稳定性:
在基于分组的定时中,分组延迟变化(PDV)的预测,监视和管理是复杂的,具有挑战性的,可能是昂贵的并且仍然对随机的’网络噪声’事件开放.在客户端节点处放置可预测的,稳定的和成本有效的本地时钟.可以大大提高处理网络噪声的几率-提高客户端的稳健性可以在更大和更少人工网络上部署时序,从而降低时序解决方案的总体成本. 行业需求:
•全IP/以太网网络,可在降低成本的同时增加带宽.
•通信应用程序需要同步.
•通过IP网络提供同步是一项挑战.
•PTP(精确定时协议,或IEEE-1588-2008)是一种很有前景的方法.
•传统的OSCillator性能限制了PTP的有效性.
解决方案:
•振荡器针对PTP应用中的性能进行了优化.
•唯一专为PTP时钟应用而设计和测试的振荡器.
1588导出的频率参考挑战:
基于分组的定时技术用于主时钟和从(或客户端)时钟之间的双向定时信息交换.1588协议的工作原理是这种双向交换是对称的(即它期望从主设备到从设备和从设备到主设备的数据包延迟是相同的).然而,在大多数广域网中情况并非如此,并且分组延迟变化(PDV)的现象将噪声引入客户端时钟.在不严重限制网络规模或引入复杂管理方案的情况下,从分组网络中获取准确的频率和相位信息是一项挑战.
【时间要求】
1588时序解决方案:
1588协议中描述的许多方法可用于通过分组网络传送定时.从广义上讲,这些方法可分为普通时钟方法和透明时钟方法.
普通时钟方法:在普通时钟方法中,定时信息从主时钟发送到从时钟,而不通过中间节点调整时间戳信息-主站和从站之间的路径中的路由器不告诉从站任何东西关于他们的行为.这种方法的优点是对现有网络的破坏很小,服务提供商可以在现有网络上部署1588-可能的缺点是Slave需要在PDV存在的情况下保持健壮.
透明时钟方法:在透明时钟方法中,定时信息在从主设备到从设备的过程中更新-主设备和从设备之间的路径中的路由器可以对数据包进行调整,以告知从设备它们的行为.透明时钟的优势在于部署可以更容易地自我纠正网络中断-缺点是服务提供商面临着对现有网络进行昂贵的’叉车升级’的可能性.
注-1.每GR1244的漫游生成,通过1mHz环路带宽锁定时的系统性能.查看数据表中的典型数据.
定义:
PTP-精确定时协议-IEEE标准1588-2008中描述的协议的通用名称.
PDV-分组延迟变化-基于分组的定时机制中的时间误差的关键源.
PEC-分组设备时钟-在G.8263中描述,以及1588时钟如何导出定时的模型.
UTC-协调世界时,由GPS传输.
保持-保持稳定性表示在丢失所有频率后时钟频率随时间的最大变化.
参考,并考虑石英晶振温度和漂移.漂移-漂移衡量时钟频率精度(或偏移)如何随时间变化.漂移不考虑温度影响.
MTIE-最大时间间隔误差MTIE,用于衡量特定时间间隔内时钟的最大时间误差.TDEV-TDEV,AllanVarianceTVAR的时间根源,是时间稳定性的衡量标准.
Vectron振荡器为1588年:
Vectron将其振荡器的稳定性特性与1588客户端时钟的要求相匹配-这可以通过设计完成,也可以通过系统级验证有源晶振在目标应用中的适用性来实现.为1588应用选择振荡器在很多方面类似于选择支持SONET/SDH'stratum'级应用的器件.然而,还需要考虑PDV的角色以及在分组设备时钟(PEC)中使用的任何相应的分组过滤,因为系统环路滤波器带宽不一定以与SONET/SDH相同的方式预定义.
增强了1588网络的时钟稳定性:
在基于分组的定时中,分组延迟变化(PDV)的预测,监视和管理是复杂的,具有挑战性的,可能是昂贵的并且仍然对随机的’网络噪声’事件开放.在客户端节点处放置可预测的,稳定的和成本有效的本地时钟.可以大大提高处理网络噪声的几率-提高客户端的稳健性可以在更大和更少人工网络上部署时序,从而降低时序解决方案的总体成本. 行业需求:
•全IP/以太网网络,可在降低成本的同时增加带宽.
•通信应用程序需要同步.
•通过IP网络提供同步是一项挑战.
•PTP(精确定时协议,或IEEE-1588-2008)是一种很有前景的方法.
•传统的OSCillator性能限制了PTP的有效性.
解决方案:
•振荡器针对PTP应用中的性能进行了优化.
•唯一专为PTP时钟应用而设计和测试的振荡器.
1588导出的频率参考挑战:
基于分组的定时技术用于主时钟和从(或客户端)时钟之间的双向定时信息交换.1588协议的工作原理是这种双向交换是对称的(即它期望从主设备到从设备和从设备到主设备的数据包延迟是相同的).然而,在大多数广域网中情况并非如此,并且分组延迟变化(PDV)的现象将噪声引入客户端时钟.在不严重限制网络规模或引入复杂管理方案的情况下,从分组网络中获取准确的频率和相位信息是一项挑战.
【时间要求】
应用 | 时间/相位同步精度 |
CDMA2000 (3GPP2C.S0010-B,3GPP2C.S0002-C) |
相对于UTC*+/-3μs(在正常条件下) |
W-CDMA (TDDmode) (3GPPTS25.402) |
+/-10μs的UTC(当时间同步参考断开时) 基站之间的相位差为2.5μs |
TD-SCDMA (TDDmode) (3GPPTR25.836) |
基站之间的相位差为3μs |
LTE (TDD) (3GPPTS36.133) |
基站之间3μs时间差(小小区) 基站之间10μs时差(大小区) |
MBSFN (e.g.overLTE) |
相对于公共时间参考(连续时间刻度)<+/-1μs |
WiMAX (TDDmode) (IEEE802.16) |
取决于几个参数.范围从+/-0.5μs到+/-5μs |
1588协议中描述的许多方法可用于通过分组网络传送定时.从广义上讲,这些方法可分为普通时钟方法和透明时钟方法.
普通时钟方法:在普通时钟方法中,定时信息从主时钟发送到从时钟,而不通过中间节点调整时间戳信息-主站和从站之间的路径中的路由器不告诉从站任何东西关于他们的行为.这种方法的优点是对现有网络的破坏很小,服务提供商可以在现有网络上部署1588-可能的缺点是Slave需要在PDV存在的情况下保持健壮.
透明时钟方法:在透明时钟方法中,定时信息在从主设备到从设备的过程中更新-主设备和从设备之间的路径中的路由器可以对数据包进行调整,以告知从设备它们的行为.透明时钟的优势在于部署可以更容易地自我纠正网络中断-缺点是服务提供商面临着对现有网络进行昂贵的’叉车升级’的可能性.
Vectron晶振针对1588进行了优化 | ||||
参数 | OX-402 | OX-222 | OX-202 | |
频率 | 10MHz,12.8MHz,20MHz | 10MHz,12.8MHz,20MHz | 10MHz,12.8MHz,20MHz | |
封装 | 13x20mm通孔 | 22x25mmSMT | 25x25mm通孔 | |
保持稳定性 | <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 |
定义:
PTP-精确定时协议-IEEE标准1588-2008中描述的协议的通用名称.
PDV-分组延迟变化-基于分组的定时机制中的时间误差的关键源.
PEC-分组设备时钟-在G.8263中描述,以及1588时钟如何导出定时的模型.
UTC-协调世界时,由GPS传输.
保持-保持稳定性表示在丢失所有频率后时钟频率随时间的最大变化.
参考,并考虑石英晶振温度和漂移.漂移-漂移衡量时钟频率精度(或偏移)如何随时间变化.漂移不考虑温度影响.
MTIE-最大时间间隔误差MTIE,用于衡量特定时间间隔内时钟的最大时间误差.TDEV-TDEV,AllanVarianceTVAR的时间根源,是时间稳定性的衡量标准.
Vectron振荡器为1588年:
Vectron将其振荡器的稳定性特性与1588客户端时钟的要求相匹配-这可以通过设计完成,也可以通过系统级验证有源晶振在目标应用中的适用性来实现.为1588应用选择振荡器在很多方面类似于选择支持SONET/SDH'stratum'级应用的器件.然而,还需要考虑PDV的角色以及在分组设备时钟(PEC)中使用的任何相应的分组过滤,因为系统环路滤波器带宽不一定以与SONET/SDH相同的方式预定义.
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