Этот LRES6080PF-4SFP28 Карта синхронизации времени разработана в соответствии с требованиями O-RAN LLS-C1 и LLS-C3 (режимы работы «граничный тактовый генератор» и «прозрачный тактовый генератор»). Благодаря возможностям высокоточной синхронизации времени она обеспечивает выполнение задач в режиме реального времени, эффективную передачу данных, совместную работу и синхронизацию, а также измерения и мониторинг. Требования LLS-C2 и LLS-C3 (режимы работы граничных и прозрачных часов). Ее возможности высокоточной синхронизации времени обеспечивают значительные преимущества в области требований к работе в режиме реального времени, эффективной передачи данных, совместной работы и синхронизации, измерения и мониторинга. По мере широкого развертывания сетей 5G эти технологии синхронизации времени будут играть ключевую роль в формировании будущего инфраструктуры связи.

Влияние точности синхронизации на архитектуру сетей 5G

В сети 5G используется технология дуплексной связи с временным разделением (TDD), требующий строгого контроля отклонения во времени между базовыми станциями в пределах ±3 мкс. Это основополагающее требование предотвращает взаимные помехи между временными интервалами восходящего и нисходящего каналов, обеспечивая качество связи. Однако по мере расширения функциональных возможностей сети требования к точности синхронизации времени приобретают многоуровневый характер:

• Для базовых услуг необходимо, чтобы погрешности синхронизации воздушного интерфейса базовой станции не превышали ±1,5 мкс

• Для кооперативных услуг 5G NR требуется синхронизация по времени на уровне символов OFDM с точностью ±65 нс

• Такие услуги Интернета вещей, как определение местоположения в помещениях, требуют еще более высокой точности — ±10 нс

Сеть 5G представляет собой новую архитектуру RAN, в которой блок основной полосы частот (BBU) разбит на централизованный блок (CU), распределенный блок (DU) и радиоблок (RU). Независимо от расстояния между CU и DU, синхронизация по сети фронтхол имеет решающее значение для функционирования RAN. В этой разбитой на компоненты архитектуре для соединения DU и RU используется расширенный общий интерфейс общественной радиосвязи (eCPRI), обеспечивающий синхронизацию с помощью PTP и SyncE.

Синхронизация по времени между центрами обработки данных и пограничными узлами

Являясь ключевой технологией эпохи 5G, пограничные вычисления переносят вычислительную мощность на периферию сети, чтобы обеспечить задержку на уровне миллисекунд. В данном сценарии критически важна временная синхронизация между пограничными узлами и центрами обработки данных.

Для высокоточной синхронизации времени используется протокол PTP, что позволяет обеспечить синхронизацию с точностью до наносекунд между пограничными узлами и конечными устройствами, гарантируя временную согласованность данных из различных источников. В пределах центра обработки данных точность до долей микросекунды достигается за счет аппаратной маркировки времени, что обеспечивает стабильность даже при высокой нагрузке на процессор и сеть.

Основные характеристики и поддержка протоколов карт синхронизации времени 25G

Благодаря своим передовым техническим возможностям платы синхронизации времени 25G становятся ключевыми компонентами инфраструктуры сетей 5G. Эти платы обеспечивают синхронизацию времени с точностью до наносекунд по всей сети, отвечая строгим требованиям сетей фронтхол 5G.

Поддержка протоколов PTP 1588v2 и SyncE

Плата синхронизации времени 25G одновременно поддерживает протокол точной синхронизации времени (PTP) стандарта IEEE 1588v2 и протокол Synchronous Ethernet (SyncE), образуя надежное гибридное решение для синхронизации. Благодаря этой комбинации SyncE обеспечивает синхронизацию частоты на физическом уровне, гарантируя, что сетевые узлы работают на одной частоте, в то время как PTP синхронизирует фазовую и временную информацию в сетях с коммутацией пакетов. Этот гибридный режим значительно повышает точность синхронизации, увеличивает количество поддерживаемых сетевых переходов, и обеспечивает синхронизацию тактовой частоты с точностью до десятков наносекунд.

По сравнению с решениями, использующими исключительно PTP, гибридный режим синхронизации обеспечивает более высокую надёжность. В случае сбоя функции PTP и потери временного сигнала система SyncE продолжает работать. Устройства сохраняют синхронизацию по частоте, при этом отклонение по времени удерживается в допустимых пределах.

Встроенный модуль GNSS и вход для внешнего генератора тактовой частоты

Плата синхронизации времени 25G оснащена модулем GNSS-приемника, который использует разъем SMA (гнездо) для приема сигналов от глобальных навигационных спутниковых систем. Она поддерживает несколько спутниковых систем позиционирования, включая GPS и BeiDou. Кроме того, плата может синхронизировать хост-системы через 1PPS (1 импульс в секунду) и внешние источники тактовой частоты 10 МГц.

       Плата синхронизации времени оснащена интерфейсами PPS/TOD. Наличие различных вариантов ввода тактовой частоты обеспечивает гибкость при использовании в различных условиях эксплуатации.

Типичные сценарии применения: от сетей доступа 5G до систем промышленного управления

Карты синхронизации времени 25G демонстрируют значительную практическую ценность в самых разных сценариях — от инфраструктуры до промышленного управления. Эти устройства становятся ключевыми компонентами для обеспечения точной синхронизации времени в эпоху 5G.

1. Применение в базовых станциях 5G и сетях фронт-хол

Архитектура Open RAN разделяет сеть радиодоступа на удаленные радиоузлы (RU), коммутаторы фронт-хола и распределенные узлы (DU). Передача информации между этими компонентами осуществляется на основе расширенного общего публичного радиоинтерфейса (eCPRI), что требует точной синхронизации для предотвращения потери пакетов и сбоев в работе сети. В отличие от предыдущих поколений, 5G предъявляет более строгие требования к синхронизации времени. При развертывании большего количества малых сот возникают помехи и ухудшаются характеристики радиочастотного канала, если они работают на разных опорных тактовых генераторах. Проблемы с синхронизацией могут привести к сбоям при переключении, повреждению данных и снижению пропускной способности. Карта синхронизации времени 25G соответствует требованиям O-RAN LLS-C1, LLS-C2 и LLS-C3, поддерживая как режим работы с граничным тактовым генератором, так и режим работы с прозрачным тактовым генератором.

2. Требования к синхронизации времени для узлов периферийных вычислений

Приложения пограничных вычислений делятся на две категории: с локальным охватом и с охватом всей сети. Приложения с локальным охватом требуют расстояния до периферийных узлов менее 30 километров с задержкой менее 5 миллисекунд. В таких сценариях, как «умные города», «трехсторонняя совместная вычислительная система «облако-периферия-устройство», охватывающая уровни сбора данных, восприятия и приложений, предъявляет строгие требования к синхронизации времени. Методы абсолютной синхронизации времени для беспроводных пограничных устройств 5G обеспечивают синхронизированное взаимодействие между промышленным оборудованием, таким как датчики и исполнительные механизмы, компенсируя фазовые и частотные отклонения в часах локальных терминалов.

3. Применение в системах промышленной автоматизации и измерительных системах

Промышленные приложения требуют точности синхронизации времени оборудования на уровне менее 1 микросекунды. В сценариях высокоскоростной мобильности, энергетических системах и приложениях промышленного интернета различные сегменты требуют разных уровней точности синхронизации времени. Например, приложения в энергетических системах, такие как локализация неисправностей с помощью бегущей волны, синхронное измерение фазорных величин и определение места удара молнии, требуют точности синхронизации в пределах 1 микросекунды. В интеллектуальном транспорте, управлении светофорами, определении местоположения транспортных средств и отслеживании требуется высокоточная синхронизация времени для обеспечения надежности системы и точности данных. Благодаря картам синхронизации времени 25G роботы, датчики и контроллеры на производственных линиях могут работать согласованно под единым временным эталоном, повышая эффективность производства.

4. Развертывание и совместимость: выбор и интеграция

При выборе платы синхронизации времени, подходящей для сетей 5G, необходимо учитывать ряд важных факторов, в том числе совместимость с системой, стандарты интерфейсов и требования к архитектуре сети.

5. Многопортовые конфигурации для обеспечения адаптивности сетевой архитектуры

Карты синхронизации времени Premium 25G адаптируются к разнообразным требованиям сетевой архитектуры. Поддержка каскадирования до 12 интерфейсов 25G обеспечивает гибкость настройки, гарантируя применимость устройств в сетях фронтхол 5G RAN за счет возможности прямого подключения к нескольким удаленным радиоузлам (RRU). По мере расширения масштабов операций возможность расширения становится критически важной — устройства с большим количеством портов более органично интегрируются в новые узлы, удовлетворяя растущие потребности в синхронизации времени.

Заключение

Таким образом, являясь неотъемлемым компонентом инфраструктуры сетей 5G, плата синхронизации времени 25G отвечает строгим требованиям современных сетей связи, обеспечивая синхронизацию времени с точностью до наносекунд. С повсеместным внедрением технологии 5G синхронизация времени с точностью до микросекунд стала решающим фактором в обеспечении производительности сети. Высокоточная синхронизация времени не только решает проблемы точности синхронизации TDD-операторов, но и обеспечивает стабильный и надежный эталон времени для сети фронтхол в архитектуре O-RAN.

Несомненно, карта синхронизации времени 25G значительно повышает точность и надёжность синхронизации за счёт поддержки нескольких протоколов, включая IEEE 1588 PTP, SyncE и GNSS. Этот гибридный режим синхронизации отлично справляется как с частотной, так и с фазовой синхронизацией, обеспечивая точность синхронизации тактовых генераторов в пределах десятков наносекунд даже при высокой нагрузке на сеть. Следовательно, как скоординированная передача данных между базовыми станциями, так и обработка данных на пограничных вычислительных узлах могут эффективно осуществляться при использовании единого эталона времени.

Наконец, стандартизированная конструкция интерфейса PCIe и многопортовая конфигурация обеспечивают карте синхронизации времени 25G превосходную совместимость и масштабируемость. Поддержка нескольких операционных систем еще больше упрощает внедрение в различных сетевых средах. Хотя в настоящее время достижима точность синхронизации на уровне микросекунд и даже наносекунд, будущие требования к точности синхронизации будут усиливаться с развитием технологий 6G и прогрессом в области квантовой связи. Несмотря на это, карта синхронизации времени 25G, несомненно, будет продолжать играть ключевую роль в построении инфраструктуры сетей связи следующего поколения.