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 2

Testen von PTP-Netzen

links: T-BC-Gerätetest; rechts: 1PPS-Test
links: T-BC-Gerätetest; rechts: 1PPS-Test
© Anritsu

Das Testen des Zeit-/Phasenverhaltens der Uhren macht die Ermittlung des Zeitfehlers (TE) erforderlich, was entweder mithilfe der Messung des PTP-Zeitstempels (definiert in ITU-T G.8273) oder der 1PPS-Signalphase erfolgt. Um die Interoperabilität zwischen verschiedenen Anbietern zu sichern, empfiehlt sich die Emulation sowohl von Master, als auch von Slave-Uhren, um die PTP-Netzwerkkonfiguration zu prüfen. Für eine ordnungsgemäße TE-Messung ist eine geeignete Referenz erforderlich, um zuverlässige Synchronisationstests sowie eine zuverlässige Verifizierung und Fehlersuche zu ermöglichen. Dies kann mithilfe eines tragbaren GPS-gesteuerten Rubidium-Oszillators erfolgen. Beim Durchführen von Feldmessungen kann es vorkommen, dass nicht immer ein GPS-Signal zur Verfügung steht – beispielsweise im Inneren von Gebäuden. Es ist daher außerordentlich wichtig, über ausreichend nutzbare Haltezeit (Holdover-Time: der Zeitraum über den, nach dem Verlust des GPS-Signals, die Synchronisation aufrechterhalten werden kann) zu verfügen.

TE mit Paket-Verfahren
Für dieses Verfahren emuliert der Tester Master und Slave. Die UTC-Referenz wird vom GPS empfangen, um die Differenz zwischen der Zeit des PTP-Meldungseingangs und dem Zeitstempel innerhalb der Meldung (T1 und T4) zu messen, die als Einwegverzögerung (One-Way Delay, OWD) beobachtet wird. Wie bereits erwähnt, misst ein T-TC die Verweilzeit (die Zeit, die ein Signal benötigt, um den Switch zu durchlaufen) und fügt diese in das Korrekturfeld des PTP-Headers ein. Diese Funktion lässt sich durch Messen der Einwegverzögerung evaluieren. Die Sync- und Folgemeldung entspricht der Verzögerung zwischen Master und Slave sowie der Delay-Anforderung zwischen Slave und Master. Das Korrekturfeld im PTP-Header wird für diese Berechnung berücksichtigt.

Bevor diese Tests durchgeführt werden, muss eine Kalibrierung der Länge der Glasfaser vom Master und zum Slave erfolgen. Die ermittelte Verzögerung und der interne Versatz (Offset) des Testers lässt sich kompensieren, indem dieser Wert in die Kabellängenkorrektur eingefügt wird. Anschließend wird das Prüfobjekt an den Tester angeschlossen und der Mittelwert – der äquivalent zum Korrekturwert sein sollte – kann angezeigt werden. Die gleiche Vorgehensweise kann für T-TC angewendet werden. Außerdem sollte der Tester in der Lage sein, zwei Master gleichzeitig zu den Testprotokollfunktionen zu emulieren, wie zum Beispiel BMCA („Best Master Clock“-Algorithmus). Packet TE (Time Error) stellt den Zeitunterschied dar, der aus den Zeitstempeln in den IEEE1588.2-Meldungen berechnet wurde. Die nachfolgenden Parameter sind wichtig und erfordern Aufmerksamkeit:

  ✔ cTE1: Mittelwert von TE1
cTE1 = −1 × (durchschn. Sync OWD) + Δms;

  ✔ cTE4: Mittelwert von TE4    
cTE4 = (durchschn. Delay_Request OWD) − Δsm;        
Δms = Δsm = Ethernet-Kabel-Verzögerung (Master➜Slave, Slave➜Master)

  ✔ Max|TE1|: Absoluter Maximalwert von TE1
Max|TE1| = Höherer Absolutwert von (−1 × (max. Sync OWD) + Δms)
und (−1 × (min. Sync) OWD + Δms)

  ✔ Max|TE4|: Absoluter Maximalwert von TE4
Max|TE4| = Höherer Absolutwert von (max. Delay_Request OWD − Δsm)
und (min. Delay_Request OWD − Δsm)

  ✔ Terr: Zeitfehler zwischen DUT und dem Tester
Terr = cTE1 + cTE4     = (durchschn. Delay_Request OWD) − (durchschn. Sync OWD)

TE mit 1PPS-Verfahren
Wie oben angegeben, spiegelt der 1PPS-Ausgabewert eines T-BC die Leistung der Slave-Seite wider und kann zur Überwachung der internen Zeit genutzt werden. Das Messprinzip besteht darin, den 1PPS-Ausgabewert des Prüfobjekts mit einem Referenzwert zu vergleichen und somit die Phasenfehlerabweichung zu ermitteln. In diesem Fall werden max |TE| (der absolute Zeitfehler), cTE (der konstante Zeitfehler; analog zur DC-Komponente) und dTE (der dynamische Zeitfehler; analog zur AC-Komponente) gemessen. Diese Werte dienen als Indikator für die Phasen-/Zeitsynchronisation.

Jürgen Rummelsberger, Field Applications Engineer, Anritsu Europe

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