Современные технологии и решения Cisco для обеспечения синхронизации в пакетных сетях.

Современные технологии и решения
Cisco для обеспечения
синхронизации в пакетных сетях
Денис Коденцев
Системный инженер
dkodents@cisco.com

Version 1.0

© 2012 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. Cisco Public 1

О чем пойдет речь

 Необходимость синхронизации в пакетных сетях
 Обзор синхронизации по частоте и времени
 Поддержка синхронизации в продуктах Cisco
 Сценарии внедрения
 Заключение и выводы


Часть 1.
Зачем нужна синхронизация в
пакетных сетях?

Две «стороны» синхронизации
Частота и время

Частота Время

205-12#sh clock
*13:38:54.805 UTC Mon Apr 2 2012

BITS in

Output Data Output Data

Output Data


Операторы связи Промышленность

Smart Grid High Frequency Trading


Зачем синхронизировать частоту?
Основные приложения

 Отсутствие SLIP ошибок на TDM интерфейсах (E1/T1, …)
 Обеспечение работы синхронной сети (SONET/SDH)
 Развертывание 2G и 3G Radio Access Network (RAN)

Aggregation BSC
Cell Site
Router Router

BTS
Clock Source

Same Clock

RAN … Radio Access Network; TDM … Time Division Multiplexing;
SONET … Synchronous Optical Network; SDH … Synchronous Digital Hierarchy

Зачем синхронизировать время?
Пример применения – Mobile Network LTE TDD

 Ex: Требования 3GPP: ±3µs между БС (WCDMA/LTE TDD)
 Ex: Фактические требования : ≤ ±1.5µs от общего источника

Time Reference
 ≤ ±1.5µs
 ±3µs
≤ ±1.5µs



≤ ±1.5µs  ±3µs

WCDMA … Wideband Code Division Multiple Access; LTE … Long Term Evolution; TDD … Time Division Duplex

Зачем синхронизировать время?
Пример применения – Y.1731 Performance Management

Customer Customer
Equipment Service Provider Equipment

NEs must be synchronized (ToD) for one-way delay
MEP MEP
D TxTimeStampf
0
M TxTimeStampf D
M
0 DMM RxTimeStampf
0 M
0
0 M

TxTimeStampf Optional
TxTimeStampf D
D
RxTimeStampf RxTimeStampf M
M Timestamps
TxTimeStampb DMR TxTimeStampb
R 0 R
RxTimeStampb

Two-Way Delay One-Way Delay (Forward) One-Way Delay (Backward)

(RxTimeStampb – TxTimeStampf) –
RxTimeStampf – TxTimeStampf RxTimeStampb – TxTimeStampb
(TxTimeStampb – RxTimeStampf)

ToD … Time of Day; NE … Network Element; MEP … Maintenance End Point

Почему GNSS недостаточно?
Global Navigation Satellite System (GNSS) – aka GPS, COMPASS, Galileo, …

 Причины «за» GPS
‒ Доступно практически везде
‒ Осциллятор синхронизированный с GPS дает точность до 100ns

 Причины «против» GPS
‒ Официальные директивы: www.pnt.gov, from Nov 3rd ,2010
"GPS should not be used as the unique reference in any
critical civilian system"
‒ Надежность (спутниковый сигнал довольно слабый)
‒ Атаки (jamming и spoofing)
‒ Стоимость
GPS Jammer Handheld

GPS …Global Positioning System; GNSS … Global Navigation Satellite System

Что такое частота?

Частота = 1 / T [Hz]

Typically BITS
Pins 1&2 = External Timing Input
Интервал T [sec] Pins 4&5 = External Timing Output

 Типовые интерфейсы
‒ 2,048 kHz
‒ E1/T1 Framed
‒ 10 MHz
Line Interfaces
 Прямоугольный или синус сигнал 1GE, 10GE, …

Частотная синхронизация

Reference timing signal A :N
to system A System A
Common f
Reference timing signal
to system B B :M
System B
θ
θ = phase offset of signal from system B
relative to signal from system A

 Часы двух NE синхронизированы по частоте (frequency synchronized), если у
частот есть общий знаменатель .
 Разница между фронтами синхросигнала называется фазовым сдвигом (phase
offset)
 Часы двух NE, разница фаз которых постоянна находятся в состоянии «phase-
locked» и как следствие «frequency synchronized».


Распространение частоты
Распространение частоты на физическом уровне или в пакетной среде

SEC SEC EEC EEC
SONET/S SONET/S SyncE/E SyncE/E
DH/SSM DH/SSM SMC SMC

Source Physical Layer Frequency Distribution Recovered Clock

Master IEEE1588 PTP Exchange Slave

Packet Layer Frequency Distribution


Физический уровень

time (t)
t(n-1) t(n) t(n+1)

NE clock Rate: 8 kHz to 100’s of MHz

CDR

 Синхросигнал зачастую реализуется в виде
цифрового периодического сигнала.

CDR … Clock Data Recovery

Физический уровень – significant instance
Синхронизация и шум
Rate: 8 kHz to 100’s of MHz
Timing signal Significant instants

Timing jitter and Time
wander
Source: ITU-T G.8260 (201007)
G.8260(10)_F04

Example : 25 MHz signal


Частота в пакетной среде
Adaptive Clock Recovery (ACR) или IEEE1588 Precision Time Protocol (PTP)

Reference Recovered
Clock Clock
Packet Packet
master slave

Packet-based timing Flow

 Три ключевых шага:
‒ Генерация: из физической среды в пакетную сеть
‒ Передача: транспорт пакетов или фреймов по пакетной сети
‒ Восстановление: из пакетной сети в физический сигнал

Пакетная среда - significant Instants
Источник: ITU-T G.8260 (201007)
Significant instants

Rate : typical 1-64 Hz

F Payload H F Payload H F Payload H F Payload H

Event packets Packet delay variation Time
(header, payload and footer)
G.8260(10)_F05

 Сигнал синхронизации может быть
‒ периодическим (e.g., CES) или
‒ апериодическим (e.g., NTP, PTP) с
 Дополнительной информацией (например, timestamps) определяя точное
положение во времени синхроимпульса по временной шкале источника

CES … Circuit Emulation Service; NTP … Network Time Protocol

Типовая архитектура Маршрутизатора /
Коммутатора

Ingress
Egress queuing,
classification,
scheduling, Forwarding policing,
shaping decision queuing

Ingress
Egress queuing,
classification,
scheduling,
policing,
shaping
queuing

Packet Delay Variation (PDV): prop_time_pkt#n != prop_time_pkt#m
Ассиметрия: prop_time != prop_time
PDV … Packet Delay Variation

Packet Delay Variation
Нагрузка и QoS

 Каждый тип оборудования обладает своим профилем PDV (и
ассиметрии)

80%
background 20%
w/strict priority background
80%
background w/strict priority
without with
strict strict
priority priority
20% background
Idle with strict priority

X-axis: number of observed packets
Y-axis: packet delay from the minimum delay observed during measurement

Восстановление в пакетной сети
Три основных задачи

1. Классификация пакетов
XO PLL
2. Выбор «хороших» пакетов Local reference

3. Обработка «хороших» пакетов и Packet
восстановление временного Servo
selection
сигнала

Packet Packet
master Slave
Reference Recovered
Clock Clock

XO … Oscillator; PLL … Phase Locked Loop

Выбор источника синхронизации в NE
SETS - Synchronous Equipment Timing Source
Network Element (NE)

PTP

 SETG … Synchronous Equipment Timing Generator (PLL - Phase Locked Loop)
 Three Selector table to control
‒ System Frequency
‒ Output Interface Frequency
SETS … Synchronous Equipment Timing Source; SETG … Synchronous Equipment Timing Generator

Quality Level & Traceability
Сравнение уровня качества источника
PTP
SSM QL G.781 ESMC Clock
Class
Option I Option II Option I Option II
0001 QL-PRS 80 S1 byte
0000 QL-STU 82 Bits 5-8 are used for SSM
0010 QL-PRC 84
ESMC PDUs
0111 QL-ST2 86
0011 88 ESMC PDUs
EEC EEC
0100 QL-SSU-A QL-TNC 90
IEEE802.3 Slow Protocol
0101 92 Informational and Event PDUs with TLVs
0110 94
1000 QL-SSU-B 96
1001 98
1101 QL-ST3E 100
1010 QL-ST3 QL-EEC2 102 clockClass
PTP Attribute Value
1011 QL-SEC QL-EEC1 104
1100 QL-SMC 106
1110 QL-PROV 108
1111 QL-DNU QL-DUS 110

Quality Level & Traceability
Определение лучшего источника синхронизации
Какой источник использовать?
+ QL
NE
PRC + QL + QL
NE NE
NE
+ QL
SSU-A

QL-Disabled Mode QL-Enabled Mode
1. Внешние команды 1. Внешние команды
2. Сбой 2. Quality level
3. Local Priority (per interface) 3. Сбой
4. Local Priority (per interface)
References: ITU-T G.871 / G.8261 and Telcordia GR-253-CORE
QL … Quality Level

Регенерация физического сигнала

 Передача восстановленного сигнала в физическую среду Clock stability
quantities
 Например:
‒ E1/T1, 2,048kHz, 2,048kbps/1,544kbps Physical layer
timing interface
Physical Timing Chain
SEC/EEC SEC/EEC SEC/EEC SEC/EEC

Packet
PSN Packet
master Slave
Reference Recovered
Clock Clock + ε

G.823/G.824/G.8261/G.8265

Точность при передаче частоты

Исходный сигнал
(e.g. 10 MHz signal)

Полученный или
восстановленный сигнал
1ns Phase offset

1 second observation period Frequency offset = ΔTime / Time
= 1 ns / 1 second
= 1 x 10-9 = 1 ppb

Оценка точности частоты основано на длительном
измерении среднего фазового сдвига
Other examples:
•50 µs / 1 second = 50 x 10-8 = 0.05 ppb = 50 ppm
•1 µs / 100 seconds = 1 x 10-5 = 10 ppb

Метрики качества частоты (Wander)
Расчеты на основе фазового сдвига

 TIE (Time Interval Error)
‒ Phase Difference measured in ns
… определяет точность в определенный момент
 MTIE (Maximum TIE)
‒ Largest Peak-to-Peak TIE for a particular Observation Interval
… определяет точность и стабильность
 TDEV (Time Deviation)
‒ Route Mean Square of Bandpass filtered TIE (statistical representation of TIE
variance)
… оценивает систематические эффекты

Source: http://users.rcn.com/wpacino/jitwtutr/jitwtutr.htm / Reference: ITU-T G.810

Проверка распространения частоты
Типовой тестовый стенд
Masks per G.823/G.824/G.8261

TIE MTIE & TDEV
Frequency Verification

E EEC/SEC EEC/SEC ANT-20 EEC/SEC E1 EEC/SEC
1 E
1 SyncE SyncE SyncE
PRC/PRS SONET/SDH SONET/SDH SONET/SDH

Часть 2.
Обзор временной синхронизации (Time)

Что такое время? *13:38:54.805 UTC Mon Apr 2 2012
Time = Phase + Time of Day

Time of Day (TOD) Information
(serial interface on the RJ45 connector)

1PPS Pulse  Фаза
(analog signal on the DIN connector)


Форматы Time-of-Day

 Множество разных
форматов NTP Format

‒ NTP
‒ Cisco
‒ ISO8601
Cisco Format
‒ NMEA
‒ UBX
‒…


Распространение времени
Распространение фазы и ToD в пакетной сети
00:00:00 ToD messages
Источник ToD & 1PPS Pulse per 00:00:01
Second 00:00:02

Slave
time
Master
Phase Offset

IEEE1588 PTP Exchange 00:00:0
ToD messages
0
00:00:0
Pulse per 1
Second 00:00:02

Восстановленные ToD & 1PPS
time
See also ITU-T G.8260


Введение в IEEE1588-2008

 Стандарт для задач точной синхронизации сетевых систем
управления и контроля
 Precision Time Protocol (PTP) похож на NTP, является Two Way Time
Transfer protocol (TWTT).
 PTP разработан с целью обеспечить точность синхронизации вплоть
до наносекунд … при условии, что каждый элемент правильно
внедрен
 Изначально предполагалось, что IEEE 1588 будет plug-and-play для
решения задач синхронизации
 Интерес среди операторов связи вызван стандартизацией и
точностью протокола


Режимы IEEE 1588-2008

 OC – только один PTP порт, либо slave либо master.
 В качестве промежуточных узлов, BC и TC призваны корректировать PDV, в
обоих направлениях (ассиметрия).

Ordinary Ordinary
Master Slave
PTP PTP

BC TC

PTP
Reference Boundary Transparent Recovered
Clock Clock Clock Clock


Протокол PTP v2

 Множество ключевых сообщений:  Множество базовых сообщений:
‒ Sync - Follow_Up

‒ Delay_Req - Delay_Resp

‒ Pdelay_Req - Pdelay_Resp_Follow_Up

‒ Pdelay_Resp - Announce
- Signaling
- Management
 L2 Ethernet, IPv4, IPv6
 Режимы передачи: unicast или multicast (можно совмещать)
 Переменные и настраиваемые частота обмена и таймауты
 Различные TLVs и гибкие расширения TLV


IEEE1588-2008. Ключевые допущения

 Временное расхождение (offset) считается постоянным в процессе
одного обмена PTP сообщениями между Master и Slave
 Время передачи PTP пакетов Master -> Slave = Slave -> Master
 Оборудование способно точно измерить момент получения и
отправки PTP пакетов


TWTT – основы протокола
Типовой обмен сообщениями PTP
Master time = TM MASTER SLAVE Slave time = TS = TM + offset

Offset = TS - TM

Timestamps
known by slave
Offset + Delay = A = t2 – t1
Delay t1 SYNC

t2 t1, t2
Delay - Offset = B = t4 – t3 t2 = t1 + Offset + Delay
t3
t1, t2, t3
Delay Delay_Req

t4 t4 = t3 - Offset + Delay
Delay_Resp
t1, t2, t3, t4

Delay = ((t2 – t1)+(t4 – t3))/2 Offset = ((t2 – t1)–(t4 – t3))/2

Регенерация физического сигнала
Распространение времени

 Задача: передать восстановленный сигнал во внешние интерфейсы
 Например:
‒ Time of Day (RJ48C, RS232/RS422) Clock stability
quantities
‒ Phase (DIN, 1PPS)
Physical layer
timing interface

Packet Packet
master Slave
Reference PSN Recovered
Clock Clock + ε

TBD

Точность фазовой синхронизации

Источник A
(E.g., 1 PPS)

Источник B
(или восстановлено из A)
+0.5 µs - 1 µs Phase error (точность)

Требования к точности фазы определяются через
максимальное отклонение относительно
источника сигнала


Типовой тестовый стенд
Оценка влияния нагрузки на сеть и количества NE

Traffic Traffic
Generator Simulated Network Load Generator
402-2 402-3

Packet Network
Master Hop 1 Hop 2 Hop 3 Hop 4 Hop n Slave
ToD

1PPS
PTP Session
Session
E1
10MHz 1PPS

Phase Verification
PRC/PRS
RS422 Console
E1 ANT-20 Frequency Verification Frequency Counter or Oscilloscope


Поддержка синхронизации
в продуктах Cisco

Портфолио SP продуктов Cisco ITU-T G.8262
Compliance today
Распространение частоты (SyncE)
ME3600X/3800X

MWR2941

ME3600X-24CX ASR901

ME3600X MWR2941
ASR9000 Cisco7600 ASR903
ME3800X ASR901
E1/T1 E1/T1 E1/T1 5) E1/T1
STM-1/4/16/64 STM-1/4/16 STM-1/4 STM-1 5)
Traffic OC-3/12/48/192 OC-3/12/48 OC-3/12 OC-3 5)
Interfaces 1GE1) 1GE1) 1GE 1) 2) 1GE 1) 2), 1GE 1)
10GE (LAN & WAN) 10GE (LAN & WAN) 10GE (LAN & 10GE (LAN only)
WAN)
External Input/Output Input/Output Input/Output Input/Output Input/Output
Timing 2048kHz/2048kbps/15 2048kHz/2048kbps/154 2048kHz/2048kbps/1 2048kHz/2048kbps/ 2048kHz/2048kbps/
Interfaces 44kbps/10MHz3) 4kbps/10MHz 544kbps/10MHz 1544kbps 1544kbps/10MHz4)

1) SyncE is not supported with 1GE Coppper SFPs 3) 10MHz on RSP440 only 4) 10MHz on ASR901 only
2) SyncE in+out support on Fiber SFPs and 1GE Copper Interface Module 5) ME3600X-24CX only

Портфолио SP продуктов Cisco ITU-T G.8265.1
Telecom Profile
Распространение частоты и времени (IEEE1588) planned

MWR2941

ME3600X-24CX ASR901

MWR2941
ASR9000 Cisco7600 ASR903 ME3600X-24CX
ASR901
RSP440 & SIP-400
Hardware All Interfaces All Interfaces All Interfaces
2nd Gen Linecards SYNCE-SPA
Supported Ordinary Master Ordinary Master Ordinary Master Ordinary Master
Ordinary Slave
Clock Ordinary Slave Ordinary Slave Ordinary Slave Ordinary Slave
Boundary Clock
Modes Boundary Clock Boundary Clock Boundary Clock Boundary Clock
IPv4 Unicast & IPv4 Unicast &
PTP IPv4 Unicast & IPv4 Unicast & Unicast Unicast
IPv4 Unicast
Transport Unicast Negotiation Unicast Negotiation Negotiation
Negotiation
Options IPv4 Mixed Multicast Negotiation IPv4 Mixed Ipv4 Mixed
Multicast Multicast 1)

1) MWR2941 only 2) First release to support PTP on MWR2941 3) First Release to support PTP on ASR901

Внешние интерфейсы
Частота и время
ASR901 ASR9000 RSP-440

2048kHz
2048kbps / 1544kbps
10MHz
1PPS
ToD

ME3600X/ME3800X ASR903 RSP1


Архитектура ASR9000

RSP0 Frequency RSP1
Selection
BITS #0 DTI/U DTI/U BITS #0
TI TI
BITS #1 PTP Stack and BITS #1
SETS Servo Algorithm SETS
10MHz 10MHz
1PPS PTP Encoder Encoder PTP 1PPS
ToD ToD

PTP Ingress Linecard Egress Linecard
Packets Distributed PTP PTP Packets
Packet Generation CPU
Encoder Encoder
ETH MAC NPU Prim & NPU MAC ETH
ETH MAC Sec MAC ETH

…
…

Hardware based
Time Stamping 2x
ETH MAC MAC ETH
DPLL DPLL
N:2


Архитектура ASR903
Frequency
RSP0 Selection RSP1
Centralized PTP
Packet Generation
BITS SETS PTP Stack and SETS BITS
Servo Algorithm
ToD
10MHz 10MHz
1PPS PTP 1pps PTP 1PPS
ToD ToD

PTP Ingress Interface Egress Interface
Packets Module (IM) Module (IM) PTP Packets

1pps 1pps
ETH PHY PHY ETH
ToD ToD
ETH PHY Prim & PHY ETH
CPU 2x Sec CPU
…

…
ToD
2x
ETH
Hardware based PHY PHY ETH
Time Stamping DPLL DPLL
N:2


Сценарии применения

ITU G.8275.1
Профили IEEE1588-2008 Telecom Profile Time
Ожидается в 2013 г.
4G Mobile RAN

IEEE1588 ITU G.8265.1 IEEE C37.238
Default Profiles Telecom Profile Frequency Power Profile
Industrial Solutions 2G Mobile RAN
Segment Smart Grid
High Speed Trading 3G Mobile RAN
Profile ID / 00-19-A7-00-01-00 / v1.0
00-19-A7-00-01-00 / v1.0 1C-12-9D-00-00-00 / v1.0
Version 00-19-A7-00-02-00 / v2.0
One-way & two-way One-way & two-way Two-way
PTP Modes
One-step & two-step One-step & two-step One-step & two-step
PTP Transport IPv4 & Layer 2 Multicast IPv4 Unicast Negotiation Layer 2 Multicast
Alternate BMCA
Master •QL (Clock Class)
BMCA BMCA
Selection •PTSF
•Local Priority
Path Delay Delay request/response
Delay request/response Peer-to-Peer
Mechanism Peer-to-Peer
Management
Mgmt Message per Clause 15 Не определено IEEE C37.238 MIB
Option
Ordinary Master/Slave, Ordinary Master/Slave,
Node Types Ordinary Master и Slave
Boundary и Transparent Boundary and Transparent

BMCA … Best Master Clock Algorithm QL … Quality Level PTSF … Packet Timing Signal Fail

Требования приложений
Technology Frequency Phase or Time Synchronization
Read: better than… Read: less than…
Macro BS: ±50 ppb
GSM N/A
Pico BS: ±100 ppb
WideArea BS: ±50 ppb
Medium/LocalArea BS: ±100 ppb
WCDMA (and LTE) FDD N/A
Home BS: ±250 ppb
OBSAI: ±16 ppb
WCDMA TDD ± 2.5 µs between base stations
LocalArea BS: ±100 ppb
TD-SCDMA ± 3 µs between base stations
LocalArea BS: ±100 ppb
WideArea BS: ±50 ppb ± 3 µs between base stations
LTE TDD
LocalArea BS: ±100 ppb May range from ±0.5µs to ±50µs
Macro Cell BS: ±50 ppb ToD (UTC) sync should be less than 3 μs and
CDMA2K
Pico Cell BS and Femto Cell: ±100 ppb shall be less than 10 μs
Up to ± 1 ppb
WiMAX Mobile Usual values between ± 0.5µs and ± 5µs
Average target : ± 15 ppb
CoMP, relaying function, carrier aggregation
LTE-Advanced Services ±5 ppb (CoMP)
± 0.5 µs [± 1 µs]
Multi-Media Bcast SFN Service ± 50ppb ± 1 µs
DVB SFN Up to ± 1 ppb General agreement : ± 1 µs
TDM transmission G.823/G.824/G.8261 N/A
± 1 to 100 µs ToD synchronization
Network Monitoring N/A
for 10 µs to 1 ms measurement accuracy

Approved Recently Planned for Future
« In force » approved 09/2012 or Working

ITU-T SG15 Q13 Work Plan 02/2012 07/2013 Items

G.810
Definitions / G.8260
terminology (for synchronization in packet networks)

Frequency: G.826x Time/Phase:G.827x
G.8261 G.8271
Basic /
Network SyncE NetwkJitter-Wander: G.8271.1
Included in G.8261 (NetwkPDV_time/phase
requirements
G.8261.1 G.8271.2
(NetwkPDV_frequency) may be needed in future

G.8272 T-GM (T-PM)
G.8262
(SyncE -EEC) PRTC T-BC (+T-TSC?)
Clocks G.8263 T-TSC
G.8273
(Packet Clock) T-TC
G.8264
(SyncE – incl. ESMC)
Methods G.8275
G.8265
(Packet-architecture-Frequency) (Packet-architecture-time)

G.8265.1 G.8275.1
Profiles (PTPprofileFrequency) (PTPprofileTime/phase)

G.8265.m G.8275.n
(PTPprofileFrequency m) (PTPprofileTime/phase n)

Supplements G Suppl. x: Simulation of
Transport of time over packet network

PRTC … Primary Reference Time Clock, T-GM … Telecom Grandmaster; T-BC … Telecom Boundary Clock;
T-TC … Telecom Transparent Clock; T-TSC … Transparent Time Slave Clock;

Первый Telecom Profile: ITU-T G.8265.1

 Поддержка распространения частотного синхросигнала
‒ Функционирование в managed Wide Area Networks (WANs)
‒ Только Slave и Master модель (End-to-End PTP)
‒ IPv4 negotiated unicast transport (defined in IEEE1588-2008 as option),
 Взаимодействие с существующими сетями
‒ SONET/SDH (G.813)
‒ SyncE (G.8262)
‒ Quality Level for Traceability (G.781)
 Схемы резервирования совместно с лучшими практиками
‒ Статические master либо slave состояние порта
‒ Выбор источника (на основе G.781 модели) основано на QL Values и Local Priorities

BMCA … Best Master Clock Algorithm
WAN … Wide Area Network

Обмен сообщениями PTP
Опционально для IEEE1588-2008, используется в G.8265.1 1)
MASTER SLAVE
Signaling
(Announce-request)
Signaling (Announce-grant)
Announce
Signaling
(Sync-request)
Signaling (Sync-grant)
Announce SYNC Unicast
Duration SYNC Renewal
Interval SYNC

…
Announce
SYNC

…
Signaling
Signaling (Announce-request)
(Announce-grant)
Sync Announce
One Way Example!
Duration Signaling
…
Interval (Sync-request)

G.8265.1 … PTP Telecom Profile for Frequency Synchronization

Упрощенная модель G.8265.1
Модель Master/Slave для IEEE1588-2008 End2End

Telecom clockClass value (mapped to QL)
Grandmaster PTP port in master
state

PTP communication path
(IP source – IP dest. pair)

PTP port in slave
state
Frequency recovery from
Telecom
PTP Event messages
Slave Unicast
Select Packet
Negotiation
Master based on Track PTSF
Request
clockClass (QL) Announce, Sync and
messages
and local priority Delay_Resp flow


Процесс выбора источника синронизации

 Параметры, используемые в процессе выбора источника синхронизации:
‒ Quality Level (параметр clockClass)
‒ Packet Timing Signal
‒ Priority
 Использование существующих подходов синхронных сетей SONET/SDH/SyncE
PHY-layer Timing Chain Control (G.781)
Synchronous Equipment Timing Source (SETS)

PTP


В процессе
Новый Telecom Profile: ITU-T G.8275.1 создания!!
Передача фазы/времени

 Вся сеть с поддержкой IEEE1588/PTP
 Модель распространения Hop-by-hop: цепочка Telecom BCs (T-BCs)
 Рекомендован гибридный режим – передача частоты на физическом уровне
‒ T-TSC and T-BC syntonization and holdover
 Форматы: Ethernet (confirmed), IP (to be discussed)
 Транспорт: Layer 2 multicast (confirmed), IP (to be discussed)
 Режим: two-way only, one- and two-step
 BMCA: TBD
‒ Master and Slave Port State again static on T-TSC and T-GM as in G.8265.1
 Границы возможностей модели и отдельных узлов: TBD
‒ G.827x Specifications (work in progress)
T-TSC … Telecom Time Slave Clock T-BC … Telecom Boundary Clock
T-GM … Telecom Grand Master

Рекомендации ITU-T. Оценка PDV.
G.8261 – Аспекты синхронизации в пакетных сетях

Packet Timing Flow


Эмуляция нагрузки
G.8261 – Аспекты синхронизации в пакетных сетях

 Appendix VI.5 – Test for Two Way Protocols
 Baseline Test (no Network  Master/Slave back to back)
 Performance Tests (Network & Load) MasterSlave
SlaveMaster
Test Case Description Network Load
80%
12 Static Packet Load
20%
1h
80%
50%
13 Sudden large and persistent Load Changes 20%
10%
3h 6h
80%
14 Slow Load Change over extremely long Time
20% 55%
12h 24h
15 Temporary Network Outage
16 Temporary Congestion
17 Routing Changes caused by failures

G.8261 – пример результата тестов
OC Slave, MWR2941, Cisco IOS 15.1(1)MR, 10 hops

Frequency - TIE Frequency – MTIE/TDEV

Network Load
MasterSlave
80%
SlaveMaster
20% OC … Ordinary Clock
1h

SyncE + End2End IEEE1588
Эволюция мобильных 2G и 3G RAN сетей

SSU Frequency
BTS/NodeB RAN Traffic BSC/RNC Reference

Traffic Sync Traffic Sync

OC3/STM1 OC12/STM4 OC48/STM16
SONET/SDH/ATM SONET/SDH/ATM SONET/SDH/ATM

Access Aggregation Core
BTS … Base Transceiver Station; BSC … Base Station Controller


Traffic Traffic
SSU Frequency
BTS/NodeB RAN Traffic BSC/RNC Sync
Reference

Sync

OC3/STM1 OC12/STM4 OC48/STM16
SONET/SDH/ATM SONET/SDH/ATM SONET/SDH/ATM



Traffic Traffic Sync
SSU Frequency
Sync
Sync

OC3/STM1 OC12/STM4
SONET/SDH/ATM SONET/SDH/ATM



IEEE 1588-2008 (PTP) GM

CarrierE/IP/MPLS CarrierE/IP/MPLS
IEEE 1588-2008 (PTP)
GM
SL

Traffic Sync Traffic Sync
SSU Frequency


Варианты IEEE1588-2008 для БС
OC/BC или прозрачный режим?
E1/T1
Traffic Interface
+Sync PTP
SL (Ethernet)
Traffic

CarrierE/IP/MPLS SL PTP
(Ethernet) CarrierE/IP/MPLS
Traffic
SL PTP

Sync
(BITS)

 “Legacy” Базовые станции  Ordinary Slave внедрен в Базовую
‒ Восстановление частоты на CSR станцию
 CSR
‒ E1/T1 синхронизирован от CSR системной частоты является частью “RAN cloud”
 Ethernet Базовые станции прозрачный для IEEE1588
‒ Требуется внешний интерфейс для синхросигнала

CSR … Cell Site Router

IEEE1588 – режим Hop-by-Hop
Time
Эволюция транспорта для мобильных 4G сетей (LTE/WCDMA TDD) Reference

BC PTP BC PTP BC PTP BC PTP BC PTP BC GM

CarrierE/IP/MPLS CarrierE/IP/MPLS CarrierE/IP/MPLS

SL PTP BC PTP BC PTP BC PTP BC PTP BC PTP BC X GM

Traffic Sync Sync
SSU Frequency
eNodeB RAN Traffic Reference

eNodeB … Enhanced NodeB

ASR903 - пример настройки Boundary Clock
Global IP Configuration Global IP Configuration
interface Loopback102 interface Loopback101
ip address 15.88.2.234 255.255.255.255 ASR903 ip address 15.88.1.234 255.255.255.255

PTP BC PTP
Slave Port of Boundary
Boundary Clock Master M S M ASR9000 Clock will contact
Port that will grant
CarrierE/ upstream BC or GM
downstream BCs or
Ordinary Slave requests IP/MPLS 2.209.234.2

Global PTP
Configuration domain <0..255>
ptp clock ordinary
priority1 <0..255>
priority2 <0..255>

clock-port ASR9000 slave
sync interval -6
delay-req interval -6
transport ipv4 unicast interface Lo101 negotiation
clock source 2.209.234.2

clock-port ASR90x master
sync interval -6
delay-req interval -6
transport ipv4and/or its affiliates. All rights reserved. negotiation
© 2012 Cisco unicast interface Lo102 Cisco Public 64
64

IEEE1588 End2End Hybrid Mode
Эволюция транспорта для мобильных 4G сетей (LTE/WCDMA TDD) Time
Reference
IEEE 1588-2008 (PTP)
IEEE 1588-2008 (PTP)
IEEE 1588-2008 (PTP) GM

IEEE 1588-2008 (PTP) X
SL GM

Traffic Sync Sync
SSU Frequency
eNodeB RAN Traffic Reference

eNodeB … Enhanced NodeB

Что мы обсудили?

 Необходимость синхронизации в пакетных сетях
 Обзор синхронизации по частоте и времени
 Поддержка синхронизации в продуктах Cisco
 Сценарии внедрения
 Заключение и выводы


Ключевые выводы (1/2)

 Задача синхронизации связана с двумя аспектами
‒ Частота
‒ Время
 Потребность в синхронизации продолжает расти
‒ Операторы связи  Сети мобильной связи
‒ Промышленные решения  Более эффективное производство
‒ Smart Grid  Замена устаревших технологий синхронизации
‒ High Frequency Trading  Соответствие стандартам и конкурентное
преимущество


Ключевые выводы (2/2)

 Используйте, где возможно, физическое распространение частоты
‒ SyncE, SONET/SDH
 IEEE1588-2008 - “Джентельменский набор”, Профили определяют
Framework для различных сценариев применения
‒ IEEE1588-2008 Default Profile  Промышленность & High Frequency Trading
‒ ITU-T G.8265.1 PTP Profile для Распространения частоты  Операторы связи
‒ IEEE C37.238-2011 PTP Profile Задач в энергетике  Smart Grid
 Когда внедряете IEEE1588-2008 оценивайте
‒ Конфигурацию QoS
‒ Сетевую Безопасность (L2/L3 VPN, Access-Lists, …)
‒ Packet Delay Variation (PDV)


Также рекомендуем посетить
 «Архитектура Cisco Unified MPLS: Внедрение MPLS на всех уровнях сети»
 «Обзор и развитие продуктов линейки Unified Ethernet Access»
 Открытая дискуссия по технологиям для операторов связи
‒ 21 ноября, среда, 18 часов, Конгресс-зал Правый
‒ Готовьте свои вопросы !
• Демо-стенд «Решения для операторов связи» (демо-зона, комната 5)
‒ ASR 9000 с интерфейсами 100GigabitEthernet
‒ технология сетевой виртуализации ASR 9000 nV
‒ Carrier Grade v6 на базе маршрутизатора Cisco ASR 9000 с модулем ISM
‒ И многое другое !

© 2012 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. Cisco Public

Спасибо!

Заполняйте анкеты он-лайн и получайте подарки в Cisco
Shop: http://ciscoexpo.ru/expo2012/quest
Ваше мнение очень важно для нас!

Современные технологии и решения Cisco для обеспечения синхронизации в пакетных сетях.

Recommended

Recommended

More Related Content

Similar to Современные технологии и решения Cisco для обеспечения синхронизации в пакетных сетях.

Similar to Современные технологии и решения Cisco для обеспечения синхронизации в пакетных сетях. (20)

More from Cisco Russia

More from Cisco Russia (20)

Современные технологии и решения Cisco для обеспечения синхронизации в пакетных сетях.