Zeit- und Phasensynchronization in Telecom-Anwendungen

Meinberg LANTIME NTP-Server wurden entwickelt, um die Synchronisationsanforderungen moderner 4G/LTE-Netzwerke zu erfüllen. Ein LANTIME-Zeitserver ist in der Lage, als Primary Reference Time Clock (PRTC) zu fungieren und kann aufgrund seiner beispiellosen Flexibilität in verschiedenen Szenarien eingesetzt werden. Die Modularität der IMS-Plattform (Intelligent Modular System) ermöglicht die Konfiguration eines LANTIME Zeitservers für alle Bereiche eines mobilen Backhaul-Netzwerkes - in der Kern-, Metro- oder Zugriffsebene.

Abhängig von den installierten Modulen und den gewählten Synchronisationsquellen kann der LANTIME Zeitserver, der im Rack oder auf der Hutschiene montiert werden kann, verschiedene Rollen übernehmen. Durch die Unterstützung mehrerer Eingangsquellen, die Meinbergs IRSA (Intelligent Reference Switching Algorithmus) Technologie nutzen, akzeptiert ein LANTIME Zeitserver GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou, PTP, NTP, SyncE, 1PPS oder E1/T1 Synchronisationssignale, um als Edge Grandmaster agieren zu können. Die IRSA Technologie ist nützlich, um potenzielle GNSS-Ausfälle zu überbrücken oder, falls gewünscht, je nach Verfügbarkeit der GNSS-Signale, vollständig zu vermeiden. Ein hochstabiler Oszillator sorgt für eine Überbrückungszeit von mehreren Stunden oder Tagen (je nach Zielanwendung), auch wenn keine Synchronisationsquelle mehr verfügbar ist. Die Verwendung einer externen PRCermöglicht die Erweiterung der Holdover-Funktionen auf das erforderliche Level an einem bestimmten Punkt im Netzwerk.

Die PTP-Implementierung unterstützt sowohl ITU-T-Profile, ITU-T G.8265.1 für Frequenz als auch ITU-T G.8275.1 für Frequenz und Phase. Dies ermöglicht eine genaue Frequenz- und Phasensynchronisation über Paketnetzwerke für alle zu synchronisierenden Netzwerkelemente, einschließlich 2G/3G/4G-Basisstationen sowie LTE Advanced Netzwerke. Ein LANTIME-System kann als Telekom-Grandmaster für Tausende von Teilnehmern fungieren.

Für die NTP-basierte Synchronisation kann jede Netzwerkschnittstelle des PTP-Moduls eines LANTIME IMS-Systems konfiguriert werden, um als Carrier Grade NTP-Server mit 8 ns Zeitstempelgenauigkeit zu fungieren und bis zu 400.000 NTP-Anfragen pro Sekunde auf jedem Port bedienen.

Der modulare Ansatz des IMS-Plattform ermöglicht Austausch im Feld und Hot-Swap für IO-Module und Netzteilen. Dieses Konzept gewährleistet Zukunftssicherheit und Erweiterbarkeit, indem es das Hinzufügen oder Ersetzen von Modulen bei Bedarf an neuen Technologien oder Schnittstellen ermöglicht und macht dieses Produkt zu einer der skalierbarsten und flexibelsten Synchronisationslösungen auf dem Markt.

PTP Telecom Profile für Frequenz-Synchronisation

Quelle: Meinberg Blog - The PTP Telecom Profile for Frequency Synchronization von Doug Arnold

Das PTP Telecom Profile für Frequenz-Synchronization wurde von der International Telecommunication Union, kurz ITU, für die Übertragung von präziser Frequenz über ein paketvermittelndes Netzwerk entwickelt, das keine Unterstützung für PTP bietet. Die Bezeichnung ist hier eventuell etwas ungenau bzw. unvollständig, mit diesem Profil kann sowohl Zeit als auch Frequenz übertragen werden.

Das IEEE 1588 PTP Telecom Profile für Frequenzsynchronisation wurde für Anwendungen in der Telekommunikation entwickelt, wird aber auch in anderen Systemen eingesetzt, zum Beispiel in Stromnetzen, die traditionell die Telecom-Netzwerktechnologie nutzen, um alle Substations mit den Überwachungs- und Leitstellen zu verbinden.

Warum beschreibt der Profilname nur Frequenzübertragung, obwohl das Profil auch für die Zeitübertragung verwendet werden kann? Die Antwort ist, dass das ITU-Komitee, welches das Profil spezifiziert hat, erkannt hat, dass die Fähigkeit, Zeit mit einer Genauigkeit in der Größenordnung von 1μs zu übertragen, begrenzt ist, wenn die Switches und Router keine PTP-Unterstützung haben. Typischerweise kann die Genauigkeit der Zeitübertragung in der Größenordnung von 1μs durch etwa fünf verwendete Router/Managed Switches ohne PTP-Support erreicht werden, zum Beispiel wenn diese Netzwerkkomponenten keine Boundary oder Transparent Clocks sind. Einige typische Telekommunikationsanwendungen werden in unserem Blog News and Tutorials aufgeführt.

Die Details des Telecom-Profils sind im Dokument G.8265.1 beschrieben, das zum günstigen Preis kostenlos von der ITU erhältlich ist. Das Profil verwendet ausschließlich den PTP Unicast-Modus und die Messung der Verzögerung von Ende zu Ende (E2E). Alle Nachrichten werden als UDP/IP-Pakete gesendet. Die einzig erlaubte Gerätetypen sind gewöhnliche Uhren, die entweder immer Slaves oder immer Master sind. Für viele Telekommunikationsanwendungen würden diese Komponenten in einen Fehlerzustand wechseln anstatt einem Slave zu erlauben, die Netzwerksynchronisation zu übernehmen. Die zulässigen Werte der Nachrichtenraten können Sie der Übersicht in unserem Blog entnehmen.

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