Messtechnik

Timing-Probleme in mobilen Backhaul-Netzen

9. November 2017, 10:05 Uhr | Autor: Jürgen Rummelsberger / Redaktion: Diana Künstler | Kommentar(e)

Fortsetzung des Artikels von Teil 1

SyncE und PTP

Phasen- und Frequenzgenauigkeit
Anforderungen an die Phasen- und Frequenzgenauigkeit
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Mobilfunkbetreiber implementieren derzeit Funkzellen mit SyncE (Synchrones Ethernet; G.8261, G.8262 und G.8264) und IEEE1588v2 PTP (Precision Time Protocol) in Verbindung mit GPS (GNSS; Global Navigation Satellite System), um auf diese Weise diese Synchronisation zu erreichen.

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Synchronisationstechnologien
Synchronisationstechnologien
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Die SyncE-Frequenzsynchronisation wird durch die physikalische Schicht erreicht. Die übertragenen Signale werden direkt oder indirekt mit einer im Netz befindlichen präzisen Taktquelle synchronisiert. SyncE ist in der Lage, Frequenzen auszugeben, kann jedoch nicht zur Ausgabe von Tageszeitinformationen (Time-of-day/ToD Information) genutzt werden. Außerdem muss SyncE gleichermaßen von jedem Element des synchronen Ethernet-Netzwerks unterstützt werden. Dies bedeutet, dass SyncE nur in bestehenden Ethernet-Netzwerken eingesetzt werden kann, wenn alle Schnittstellen und physischen Hardwarekomponenten umgerüstet worden sind. Dies könnte eine Einschränkung des Einsatzbereichs von SyncE in Netzen mit sich bringen, die sich über verschiedene Betreiber erstrecken.

Für eine SyncE-Architektur wird die interne Uhr der Ethernet-Karte durch einen Phasenregelkreis zur Versorgung der physikalischen Schicht des Ethernets ersetzt.

PTP (Precision Time Protocol) stützt sich auf ein Verteilungsverfahren, bei dem die Zeitinformationen in Ereignismeldungen zwischen Master und Slave(s) eingebettet sind – für eine exakte Zeit und Frequenz über bestehende Paketnetzwerke hinweg. Um den Takt zurückzugewinnen, muss der Slave die Laufzeitverzögerung des Netzes und den Offset kompensieren. Prinzipiell gibt es in Verbindung mit dem PTP zwei Arten von Systemuhren – Grandmaster; Boundary Clock und Transparent Clock:

SyncE-Synchronisationsnetz
SyncE-Synchronisationsnetz
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Grandmaster: Die Grandmaster-Uhr (T-GM) wird über GNSS (GPS) synchronisiert und gibt ihre Zeit an die BBU per PTP-Protokoll über das Ethernet-Netzwerk aus. Die interne Masterzeit steht über eine 1PPS (pulse per second)- und ToD (time of day)-Schnittstelle zur Verfügung. Ein Takt-Verteilungsnetzwerk ist ebenso in das mobile Backhaul-Netz eingebaut (physikalisch oder logisch oder beides). Diese Phasen-/Zeitsynchronisation basiert auf G.8275.1. In einem PTP-Netzwerk werden die Grandmaster-Uhren am Rand des MBH-Kernnetzes eingesetzt.

SyncE in einem Mobilfunknetz
SyncE in einem Mobilfunknetz
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Boundary Clock: Ein Boundary Clock (T-BC) kann als Master-Uhr betrachtet werden, deren Zeitreferenz von ihrem Slave-Port abgeleitet wird, indem PTP-Pakete mit einem upstream Master (entweder mit einer Grandmaster oder einer Boundary Clock) ausgetauscht werden. Der PTP-Slave terminiert den PTP-Datenverkehr vom PTP-Grandmaster und synchronisiert dessen lokale Uhr mit dem Grandmaster. Diese lokale Uhr wird genutzt, um als neuer PTP-Master zu fungieren. Weiterhin liefert eine Boundary Clock ein 1 PPS-Signal, das der Leistung der Slave-Seite entspricht.

Austausch von Meldungen
Austausch von Meldungen
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Transparent Clock: Die Transparent Clock (T-TC) bietet On-Path-Support für die paketbasierte Zeitübertragung auf der Grundlage von PTP (IEEE 1588) und wird erreicht, indem das Korrekturfeld um einen Betrag angepasst wird, der gleich der Verweilzeit ist. Zu diesem Zweck wird der Ankunftszeitpunkt des Pakets und der Absendezeitpunkt des Pakets gemessen, und es wird die Differenz (Verweilzeit) in ein Korrekturfeld im Paketkopf (Packet Header) eingefügt. Der Wert des Korrekturfelds stellt die Gesamtverzögerung in jedem entlang des Übertragungsweges befindlichen Switch dar.


  1. Timing-Probleme in mobilen Backhaul-Netzen
  2. SyncE und PTP
  3. Testen von PTP-Netzen

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