Le LRES6080PF-4SFP28 La carte de synchronisation temporelle est conçue pour répondre aux exigences LLS-C1 et LLS-C3 de l'O-RAN (modes de fonctionnement « boundary clock » et « transparent clock »). Grâce à ses capacités de synchronisation temporelle de haute précision, elle répond aux besoins en temps réel, à la transmission efficace des données, à la collaboration et à la synchronisation, ainsi qu'aux besoins en matière de mesure et de surveillance. Exigences LLS-C2 et LLS-C3 (modes de fonctionnement pour les horloges de limite et les horloges transparentes). Ses capacités de synchronisation temporelle de haute précision offrent des avantages significatifs en matière d'exigences en temps réel, de transmission efficace des données, de collaboration et de synchronisation, de mesure et de surveillance. À mesure que les réseaux 5G se déploient à grande échelle, ces technologies de synchronisation temporelle joueront un rôle central dans l'avenir des infrastructures de communication.

L'influence de la précision de la synchronisation sur l'architecture des réseaux 5G

Le réseau 5G utilise la technologie TDD (Time Division Duplex), exigeant un contrôle rigoureux de l'écart de temps entre les stations de base, dans une plage de ±3 μs. Cette exigence fondamentale empêche toute interférence entre les intervalles de temps de liaison montante et de liaison descendante, garantissant ainsi la qualité des communications. Cependant, à mesure que les fonctionnalités du réseau se développent, les exigences en matière de précision de la synchronisation temporelle évoluent selon plusieurs niveaux :

• Les services de base exigent que les erreurs de synchronisation de l'interface radio des stations de base soient maîtrisées à ±1,5 μs près

• Les services coopératifs 5G NR nécessitent un alignement temporel au niveau des symboles OFDM avec une précision de ±65 ns

• Les services IoT tels que la localisation en intérieur exigent une précision encore plus élevée, de l'ordre de ±10 ns

Le réseau 5G introduit une nouvelle architecture RAN, qui décompose l'unité de bande de base (BBU) en une unité centralisée (CU), une unité distribuée (DU) et une unité radio (RU). Quelle que soit la distance entre la CU et la DU, la synchronisation sur le réseau fronthaul est essentielle au bon fonctionnement du RAN. Cette architecture décomposée utilise l'interface radio publique commune améliorée (eCPRI) pour connecter la DU et la RU, assurant la synchronisation via PTP et SyncE.

Cohérence temporelle entre les centres de données et les nœuds périphériques

En tant que technologie clé de l'ère de la 5G, l'edge computing déplace la puissance de calcul vers la périphérie du réseau afin de répondre aux exigences de latence de l'ordre de la milliseconde. Dans ce contexte, la cohérence temporelle entre les nœuds périphériques et les centres de données est essentielle.

La synchronisation horaire de haute précision utilise le protocole PTP pour assurer une synchronisation à l'échelle de la nanoseconde entre les nœuds périphériques et les terminaux, garantissant ainsi la cohérence temporelle des données provenant de sources multiples. Au sein du centre de données, une précision inférieure à la microseconde est obtenue grâce à un horodatage matériel, ce qui permet de maintenir la stabilité même en cas de charge importante sur le processeur et le réseau.

Principales fonctionnalités et protocoles pris en charge par les cartes de synchronisation temporelle 25G

Grâce à leurs capacités techniques de pointe, les cartes de synchronisation temporelle 25G s'imposent comme des composants essentiels de l'infrastructure des réseaux 5G. Ces cartes assurent une synchronisation temporelle précise à l'échelle de la nanoseconde sur l'ensemble des réseaux, répondant ainsi aux exigences strictes des réseaux fronthaul 5G.

Prise en charge des protocoles PTP 1588v2 et SyncE

La carte de synchronisation temporelle 25G prend simultanément en charge le protocole PTP (Precision Time Protocol) IEEE 1588v2 et le protocole SyncE (Synchronous Ethernet), offrant ainsi une solution de synchronisation hybride robuste. Grâce à cette combinaison, SyncE assure la synchronisation de fréquence au niveau de la couche physique, garantissant que les nœuds du réseau fonctionnent à la même fréquence, tandis que le PTP synchronise les informations de phase et de temps sur les réseaux à commutation de paquets. Ce mode hybride améliore considérablement la précision de la synchronisation, augmente le nombre de sauts de réseau pris en charge, et permet une synchronisation d'horloge à l'échelle de quelques dizaines de nanosecondes.

Par rapport aux solutions utilisant uniquement le protocole PTP, le mode de synchronisation hybride offre une plus grande fiabilité. En cas de défaillance de la fonctionnalité PTP et de perte du signal horaire, SyncE continue de fonctionner. Les appareils maintiennent la synchronisation de fréquence, l'écart horaire étant maintenu dans des limites acceptables.

Module GNSS intégré et entrée d'horloge externe

La carte de synchronisation temporelle 25G intègre un module récepteur GNSS, utilisant un connecteur SMA femelle pour capter les signaux des systèmes mondiaux de navigation par satellite. Elle prend en charge plusieurs systèmes de positionnement par satellite, notamment le GPS et le BeiDou. De plus, la carte peut synchroniser les systèmes hôtes via des sources d'horloge externes 1PPS (1 impulsion par seconde) et 10 MHz.

       La carte de synchronisation horaire offre des interfaces PPS/TOD. Ces différentes options d'entrée d'horloge garantissent une grande flexibilité dans divers environnements de déploiement.

Scénarios d'application typiques : du réseau d'accès 5G au contrôle industriel

Les cartes de synchronisation horaire 25G offrent une valeur ajoutée considérable dans divers contextes, allant des infrastructures au contrôle industriel. Ces dispositifs deviennent des composants essentiels pour assurer une distribution précise de l'heure à l'ère de la 5G.

1. Applications dans les stations de base 5G et les réseaux de liaison vers l'avant

L'architecture Open RAN divise le réseau d'accès radio en unités radio distantes (RU), en commutateurs de liaison vers l'avant et en unités distribuées (DU). La transmission d'informations entre ces composants repose sur l'interface radio publique commune améliorée (eCPRI), qui exige une synchronisation précise pour éviter la perte de paquets et les perturbations du réseau. Contrairement aux générations précédentes, la 5G impose des exigences de synchronisation temporelle plus strictes. Lors du déploiement d'un plus grand nombre de petites cellules, des interférences et une dégradation des performances RF surviennent si celles-ci fonctionnent sur des horloges de référence différentes. Les problèmes de synchronisation peuvent entraîner des échecs de transfert, une corruption des données et une réduction du débit. La carte de synchronisation temporelle 25G répond aux exigences LLS-C1, LLS-C2 et LLS-C3 de l'O-RAN en prenant en charge à la fois les modes de fonctionnement « boundary clock » et « transparent clock ».

2. Exigences en matière de synchronisation temporelle pour les nœuds d'Edge Computing

Les applications d'Edge Computing se répartissent en deux catégories : celles à couverture locale et celles à couverture à l'échelle du réseau. Les applications à couverture locale nécessitent des distances d'accès aux nœuds périphériques inférieures à 30 kilomètres avec une latence inférieure à 5 millisecondes. Dans des scénarios tels que les villes intelligentes, le « calcul collaboratif tripartite cloud-périphérie-appareil », qui couvre les couches de collecte de données, de perception et d'application, impose des exigences strictes en matière de synchronisation temporelle. Les méthodes de synchronisation temporelle absolue pour les périphériques de périphérie sans fil 5G garantissent une collaboration synchronisée entre les équipements industriels tels que les capteurs et les actionneurs, en compensant les écarts de phase et de fréquence des horloges des terminaux locaux.

3. Mise en œuvre dans les systèmes d'automatisation industrielle et de mesure

Les applications industrielles exigent une précision de synchronisation temporelle des équipements inférieure à 1 microseconde. Dans les scénarios de mobilité à grande vitesse, les réseaux électriques et les applications de l'Internet industriel, différents segments requièrent des niveaux variables de précision de synchronisation temporelle. Par exemple, les applications des réseaux électriques telles que la localisation des défauts par onde progressive, la mesure synchrone des phasors et la localisation des coups de foudre exigent une précision de synchronisation inférieure à 1 microseconde. Dans le domaine des transports intelligents, la commande des feux de signalisation, le positionnement des véhicules et le suivi exigent une synchronisation temporelle de haute précision pour garantir la fiabilité du système et l'exactitude des données. Grâce à des cartes de synchronisation temporelle 25G, les robots, les capteurs et les contrôleurs sur les chaînes de production peuvent fonctionner de concert sous une référence temporelle unifiée, améliorant ainsi l'efficacité de la fabrication.

4. Déploiement et compatibilité : sélection et intégration

Pour choisir une carte de synchronisation temporelle adaptée aux environnements de réseau 5G, il convient de prendre en compte plusieurs facteurs essentiels, notamment la compatibilité du système, les normes d'interface et les exigences en matière d'architecture réseau.

5. Configurations multiports pour une architecture réseau adaptable

Les cartes de synchronisation temporelle haut de gamme 25G s'adaptent aux exigences variées des architectures réseau. La prise en charge de la mise en cascade de jusqu'à 12 interfaces 25G offre une grande souplesse de configuration, garantissant ainsi la compatibilité des appareils avec les réseaux de fronthaul RAN 5G en permettant une connexion directe à plusieurs unités radio distantes (RRU). À mesure que les opérations prennent de l'ampleur, l'évolutivité devient essentielle : les appareils dotés de nombreuses ressources de ports s'intègrent plus facilement dans les nouveaux nœuds, répondant ainsi aux besoins croissants en matière de synchronisation temporelle.

Conclusion

En résumé, en tant que composant indispensable de l'infrastructure des réseaux 5G, la carte de synchronisation temporelle 25G répond aux exigences rigoureuses des réseaux de communication modernes en offrant des capacités de synchronisation temporelle d'une précision de l'ordre de la nanoseconde. Avec le déploiement commercial généralisé de la technologie 5G, la synchronisation temporelle de l'ordre de la microseconde est devenue un facteur essentiel pour garantir les performances du réseau. La synchronisation temporelle de haute précision résout non seulement les problèmes de précision de synchronisation des opérateurs TDD, mais fournit également une référence temporelle stable et fiable pour le réseau fronthaul dans le cadre de l'architecture O-RAN.

Il ne fait aucun doute que la carte de synchronisation temporelle 25G améliore considérablement la précision et la fiabilité de la synchronisation grâce à la prise en charge de plusieurs protocoles, notamment IEEE 1588 PTP, SyncE et GNSS. Ce mode de synchronisation hybride excelle tant en matière de synchronisation de fréquence que de phase, maintenant une précision de synchronisation d'horloge de l'ordre de quelques dizaines de nanosecondes, même en cas de forte charge réseau. Par conséquent, tant la transmission coordonnée entre stations de base que le traitement des données au niveau des nœuds de calcul en périphérie peuvent fonctionner efficacement sous une référence temporelle unifiée.

Enfin, la conception standardisée de l'interface PCIe et la configuration multiport confèrent à la carte de synchronisation temporelle 25G une excellente compatibilité et évolutivité. La prise en charge de plusieurs systèmes d'exploitation facilite encore davantage son déploiement dans divers environnements réseau. Si une précision de synchronisation de l'ordre de la microseconde, voire de la nanoseconde, est actuellement réalisable, les exigences futures en matière de précision temporelle vont s'intensifier avec le développement de la technologie 6G et les progrès de la communication quantique. Quoi qu'il en soit, la carte de synchronisation temporelle 25G continuera sans aucun doute à jouer un rôle central dans la construction de l'infrastructure des réseaux de communication de nouvelle génération.