通信系统从集中型系统软件向分布式架构发展趋势

伴随着互联网大数据、云计算技术和物联网技术新时代的来临,通信系统从集中型系统软件向分布式架构发展趋势,在集中型系统软件中,全部过程或控制模块都从系统软件唯一的全局性时钟中获得時间,系统软件内一切2个事情都具有清晰的相继关联。

在分布式架构中,系统软件没法为彼此之间互不相关的控制模块给予一个统一的全局性时钟。因为这种当地时钟的记时速度、软件环境不一致,因而,在一段时间后,这种当地时钟也会发生不一致。为了更好地让这种当地时钟再度做到同样的時间值,务必开展時间同步控制。

技术性受权地区代理Excelpoint世健企业的技术工程师Wolfe Yu,就5G通讯时钟同歩的有关常识开展了讲解。

时钟同歩技术性

系统软件中各时钟的同歩,必须 比照各时钟与系统软件规范时钟的误差,及其对相对性飘移做调整解决。例如,在GPS导航系统软件客户设施中,大家一般通过调节1PPS数据信号最前沿发生时时刻刻,来做时钟同歩。也有一种便是根据以太网接口的时钟修复技术性来做时钟同歩,这一技术性称之为同歩以太坊技术性,或是SyncE。自然,也有其它一些技术性,例如根据电磁波来散播時间信息内容,但是这种传输技术只有完成同屏传送。

为了更好地实现更高精密规定,有些人明确提出了一种PTP的传输技术。之后,伴随着5G技术性的持续提升,又明确提出选用SyncE+PTP紧密结合的方法。

GPS时钟同歩

GPS同歩三维坐标基础理论

GPS系统,运用工作中通讯卫星明确接收器三维坐标,获得接收器的时钟误差,来开展校时。理论上而言,只需接受到4颗或是4颗之上工作中通讯卫星,根据室内空间三维坐标公式计算,就可以精准地对其开展市场定位和校时,其座标基础理论如下图,实际推论全过程不过多阐释。

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GPS高稳频综器系统软件基本原理

2004年, Nicholls和Carleton明确提出了知名的N/C系统软件,N/C系统软件的关键技术是使用10MHz的OCXO与此同时连接一个分频器和一个倍频器,各自造成1pps和160MHz的数据信号,运用锁相环,即时校准OCXO的输入输出頻率。

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为了更好地有利于形象化剖析,大家重新构建系统软件,GPS接收器造成1PPS輸出数据信号,和OCXO造成的10MHz分音器輸出1PPS数据信号,再根据10MHz内存超频160MHz的信号检测相位偏移,完成同歩。

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同歩的实质,便是根据锁相环来调节頻率和相位,数据锁相环DPLL对数字电路设计噪音忍受工作能力强、捕捉時间快、便于集成化、能够给予繁杂的解决优化算法。

数据锁相环关键包含鉴相器、数据环城路过滤、相位累加器、DA变换等。鉴相器把当地估计数据信号和键入数据信号做相位较为,造成相匹配相位偏差编码序列,通过环城路过滤,造成相位操纵字,调整相位,与此同时,頻率调节字调节頻率輸出。

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现阶段,大部分锁相环选用一种根据DDS+PLL的构造,根据各自测算頻率调节字和相位操纵字做调节,来完成迅速锁住相位和頻率。

SyncE时钟同歩

SyncE(同歩以太网接口)构架

同歩以太网接口技术性,是一种选用以太网接口链接码率修复时钟頻率的技术性,通称SyncE,在以太网接口源端应用高精密时钟,运用原有的以太网接口mac层插口PHY传送数据,在协调器根据CDR修复并获取该时钟頻率,维持高精密时钟特性,SyncE技术性框架图如下所示:

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CDR(时钟数据修复)基本概念

以太网接口PHY层传送NRZ码率,在传送侧,对码率再次编号成4B/5B、8B/10B、64B/66B码,根据CDR(时钟数据修复)能够进行时钟和数据修复。

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CDR基本原理大概如下所示:鉴频环Coarse Loop进行頻率捕捉,鉴相环Fine Loop调节相位和修复时钟关联,修复信号。

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CDR电源电路关键分成:

l双孔构造CDR、 由锁相环和延迟时间锁相环构成,锁相环给予所需頻率的低颤动正交和时钟,锁相环将正交和时钟的相位调节为最好取样相位;

l全智能化CDR、此电源电路选用全数字电路设计根据过抽样法完成,功能损耗较低,但精密度比较有限;

l也有一种无参照时钟CDR、此电源电路不用给予片外参照时钟,运用灵便,但输出功率范畴较小。

SyncE在时钟同歩中,主要表现出了十分优异的頻率追踪功效,可是SyncE在时钟传送中不能分辨时钟信号在线道路上的传送延迟。

精确时间协议书PTP(Precision time protocol)演变

互联网数据同步协议书NTP(Network time protocol)基础理论

PTP是由NTP演化出来的,大家先谈一谈NTP网络协议书,从时钟向主时钟推送一个信息包,纪录传出信息包的从时间格式T1,主时钟接到信息包马上纪录主时间格式T2,与此同时,主时钟向从时钟回到一个带主时钟时间格式T3的信息包,从时钟接到回到信息包后,马上纪录下从时钟的时间格式T4。

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与此同时,大家假设双重途径对称性,即主到从或是从到主常用時间一致。根据之上,我们可以很轻轻松松得到双重途径的传输時间。

缺陷:纯手机软件时间计算,必须 机构报文格式传送,必须 数次校正,报文格式传送存有不一样,延迟等很有可能,因此精密度不高。

精确时间协议书PTP(Precision time protocol)基础理论

IEEE 1588 PTP协议书是在NTP协议书基本上进行了一些提升,在硬件配置上规定每一个节点务必有一个包括即时时钟的互联网接口卡来达到时间格式规定。

IEEE 1588网络时钟关键分为一般时钟OC(Ordinary clock)、界限时钟BC(Boundary clock),只有一个PTP通讯接口的时钟是一般时钟,有好几个PTP通讯接口的时钟是界限时钟,每一个PTP端口号单独通讯。理论上而言,大家最先明确一个最佳的时钟做为该网主时钟。PTP根据时戳模块(TSU)来标识主从关系时钟时间格式,TSU与此同时检测I/O数据流分析,当鉴别到IEEE 1588 PTP数据文件的流板码时公布一个时间格式,用以精准标识PTP時间数据文件的抵达或是离去時间。

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PTP协议书根据纯手机软件同歩数据文件传送,PTP通讯报文关键分成:同歩报文Sync,追随报文Follow_up(备注名称:Follow_up message并不是必需的,一部分方式不用,比如one-step方式),延迟时间要求报文Delay_Req,延迟时间回复报文Delay_Resp和管理方法报文。

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IEEE 1588 PTP协议书時间误差调整:

u主时钟向从时钟推送Sync报文,并纪录推送時间tm1,与此同时运行计时器,从时钟接到该报文后,纪录接受時间ts1;

u主时钟然后推送带上tm1的Follow_up报文;

u根据之上两根信息内容,测算偏位時间Offset;

u时间间隔主时钟向从时钟推送第二条Sync报文,并纪录推送時间tm2,从时钟接到该报文后,纪录接受時间ts2;

u主时钟然后推送带上tm2的Follow_up报文;

u根据之上偏位時间Offset,调整ts时间。

根据之上步骤,调整ts时间与tm時间一致。

拥抱大数据时代 解读5G通信时钟同步技术

IEEE 1588 PTP协议书延迟时间测算:

u主时钟向从时钟推送Sync报文,并纪录推送時间t1,从时钟接到该报文后,纪录接受時间t2;

u主时钟然后推送带上t1的Follow_up报文;

u从时钟向主时钟推送Delay_req报文,用以进行反方向传送延迟的测算,并纪录推送時间t3,主时钟接到该报文后,纪录接受時间t4;

u主时钟接到Delay_req报文以后,回应一个带上有t4的Delay_resp报文。

根据之上4个时间格式,从而还可以测算出各延迟时间。

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SyncE+PTP基础理论

IEEE 1588 PTP同歩最主要的使用前提条件也是务必创建在上行下行链接时钟頻率严苛一致的根基上,假如上行下行链接时钟不一直,那麼数据同步的精密度便会受到非常大影响。

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运用SyncE,从机器设备根据以太网接口获得主时钟頻率,修复出准确的时钟頻率,帮助PTP来完成相位差两端对齐及数据同步。

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Microchip解决方法

Excelpoint世健的技术工程师Wolfe Yu详细介绍:世健代理商的Microchip集团旗下有着Zarlink、Maxim Timing & Sync BU、Micrel、Vectron、Vitesse、Actel等近六十年历史时间的详细时钟计划方案服务提供商,能够给客户给予交钥匙计划方案。

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SyncE & IEEE 1588

Microchip多种多样時间解决方法,商品包含GPS、SyncE及其IEEE1588混和集中型系统软件及其精确时间系统软件,能够达到各种档次不一样组成的产品需求。

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ZL30735主要特点

高达5路单独安全通道DPLL;

3路NCO、分离出来XO、预留时钟方式混和安全通道DPLL;

多路Frac_N輸出分频器;

每一个安全通道适用一切頻率变换;

高达10安全通道差分信号或是单端键入,10安全通道差分信号或是20安全通道CMOS輸出;

达到ITU-T G.8262, G.8262.1, G.813, G.812, Telcordia GR-1244, GR-253;

达到ITU-T G.8261, G.8263, G.8273.2 (class A,B,C,D), G.8273.4;

内嵌式PPS;

颤动特性低于150 fs rms。

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OCXO

控温晶振电路通称控温晶振电路OCXO(Oven Controlled Crystal Oscillator),是运用恒温槽使晶振电路中石英石晶体谐振器的溫度来维持稳定。OCXO是由恒温槽控制回路和震荡器电源电路组成,一般大家是运用温度传感器“电桥电路”组成的差动保护串连放大仪,来完成温控。

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Microchip发布多种多样OCXO能够供用户挑选,輸出頻率最大达到3GHz,溫度可靠性可以达到0.15ppb,脆化率可以达到20ppb。

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VCXO

压控振荡器指輸出次数与键入操纵工作电压有对应关系的谐振电路(VCO),頻率是键入讯号电流的涵数的震荡器VCO,震荡器的工作环境或震荡电路的部件主要参数受键入操纵电流的操纵,就可组成一个压控振荡器。

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Microchip VCXO型号选择一览:

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除此之外,Excelpoint世健能够给予根据Microchip集成化IEEE1588、SyncE的PHY集成ic和IP协议包的整套交钥匙详细计划方案,助推5G小通信基站DU、RU及HUB,减少顾客开发进度。

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有关世健——亚太地区领跑的电子器件受权地区代理

世健是详细解决方法的经销商,为亚洲地区电子器件生产商包含原机器设备制造商(OEM)、原设计方案制造商(ODM)和电子器件生产制造服务供应商(EMS)给予高质量的电子器件、建筑工程设计及供应链服务项目。世健与经销商及电子器件生产商密切合作,为新的高新科技与发展趋势做出精准定位,并协助用户把那些最领先的高新科技融合于许多人的商品之中。集团公司各自在马来西亚、中国及越南地区配有研发中心,技术专业的研发部门持续打造新的解决方法,协助用户提升成本效益并减少商品上市时间。世健产品研发的完全解决方法及参照设计方案可使用于工业生产、无线通讯及消费电子产品等行业。世健是马来西亚的创业板上市企业,总公司设于马来西亚,有着约650名职工,经营范围已扩大至亚太地区40好几个地区和地域,遍布马来西亚、新加坡、泰国的、越南地区、中国、印度的、印尼、泰国及加拿大等十多个我国。世健集团公司在2020年的年营业收入超出11亿美金。1993年,世健在澳门开设地区总公司——世健系统软件(中国香港)有限责任公司,正式开始发展趋势中国业务流程。现阶段,世健在中国有着十多家子公司和服务处,遍布中国关键大中小型大城市。凭着专业的的研发部门、顶级的实地运用适用及其充足的市場工作经验,世健在中国业界具有领先水平。

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