简介

时分双工（TDD）频谱需要紧密的时间和相位同步，以避免上行链路和下行链路之间的干扰。此外，这些新一代RAN网络的许多其他功能要求同步精度在1us或更低的范围内。例如，协作多点（CoMP）发送/接收技术需要在低于1us的相邻无线电之间进行相对时间同步，或者NR-TDD波束成形需要将整个网络的同步保持在大约1.5us。

为了支持这种全球精确的同步，电信运营商的建议[1]正在发展为结合GPS定时源和全定时支持（FTS）的网络基础设施。 FTS是精确时间协议-IEEE 1588v2（PTP）-IEEE 1588v2 [2]上的配置文件。图1总结了5G传输网络的时序要求， PTP提供了准确且冗余的网络分配，它使用用于数据的第2层和第3层网络基础结构。但是，所有交换和路由设备应为可识别1588的设备。也就是说，它们应支持透明时钟或边界时钟。具体来说，在辅助部分定时支持（G.8275.2）[3]和全定时支持（G.8275.1）PTP配置文件中定义的电信边界时钟和从时钟。在片上系统工程中，我们提供了将PTP和可识别1588的以太网交换功能嵌入任何网络设备的技术。例如，以下用例将说明如何使用SoCe PreciseTimeBasic（PTB）IP内核实现电信从时钟。[5]。

使用PTB IP核实现电信时钟

PreciseTimeBasic（PTB）是用于Xilinx FPGA的IEEE1588-2008 v2兼容时钟同步IP内核，它能够准确标记第2层和第3层IEEE 1588报文的时间戳，并提供兼容的计时器，所有这些过程均由硬件模块执行。

本产品支持以下PTP-IEEE 1588v2配置文件。

工业配置文件：默认，电源，电源实用程序IEC 61850-93，IEEE 802.1AS。

汽车配置文件：IEEE 802.1AS通用PTP（gPTP）配置文件。

企业配置文件/ 5G /电信配置文件：G.8265.1，G.8275.1和G.8275.2。

对于1G网络，IP位于内部以太网MAC或嵌入式交换机与外部PHY之间。PTB解析所有以太网帧，并检查哪些是IEEE1588，此IP为软件处理提供了PTP硬件时钟（PHC）兼容设备，该软件负责维护PTP计时器，此基础结构如图2所示。在这种情况下，通过支持标准以太网和零延迟恢复时间以太网（HSR / PRP）的SoCe可管理冗余交换机（MRS）IP内核完成与以太网网络的连接[4]。

对于10G和25G系统，IP负责与上述相同的任务。但是，它直接与支持10G / 25G的MAC连接，或通过专用的AXI蒸汽接口进行交换。此基础结构如图3所示，以支持主时钟和从时钟操作。图4为基于两个Xilinx 10G / 25G以太网子系统以及SoCe PTP IP的边界时钟实现提出了设置方案。

图3 将PTB IP连接到10G / 25G以太网MAC子系统以进行普通时钟操作

图4 PTB IP连接到两个10G / 25G以太网MAC子系统以进行边界时钟操作

可以使用基于Xilinx Zynq-7000 SoC或Ultrascale + MPSoC的SoCe模块来评估这些解决方案的行为。图5显示了SMARTmpsoc brick。

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被引用文献

[1] Boyle, K., 2019 5g is all in the timing.

https://www.ericsson.com/en/blog/2019/8/what-you-need-to-know-about-timing-and-sync-in-5G-transport-networks.

[2] Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), 2008 IEEE 1588-2008 - IEEE Standard for a Precision Clock Synchronization Protocol for Networked Measurement and Control Systems.

https://www.smartgrid.gov/document/ieee_1588_2008_ieee_standard_precision_clock_synchronization_protocol_networked_measurement.

[3] ITU: International Telecommunication Union, 2018 G.8275.2:Precision time protocol telecom profile for time/phase syn-chronization with partial timing support from the network.

https://www.itu.int/rec/T-REC-G.8275.2-201606-I/en.

[4] System-on-Chip engineering S.L., 2019a MRS Managed Re-dundant Switch IP Core. https://soc-e.com/products/mrs-managed-redundant-switch-ip-core/.

[5] System-on-Chip engineering S.L., 2019b PreciseTimeBa-sic IP Core: IEEE1588v2 Ordinary & Boundary Clock.

https://soc-e.com/products/precisetimebasic-ieee-1588-2008-v2-ptp-ip-core/.

虹科是一家在工业自动化领域，特别是工业总线通讯行业经验超过10年的高科技公司。虹科工业通讯事业部与世界知名的工业通讯专家【PEAK-System，Hilscher，Kunbus，SYS TEC，Koenig-Pa，Port，Copa-data，TenAsys，SoC-e、RELYUM】等深度合作，提供业内顶尖水平的工业总线协议软硬件解决方案，协议类型包含【CAN、CANopen、EtherCAT、Profibus、Profinet、Ethernet/IP、TSN】等，产品类型包含代码、软件、芯片、板卡、模块等。虹科工业通讯以客户需求为导向，以技术能力为基础，为国内企业提供最适合的产品和最满意的服务。特别是在工业4.0的大环境下，虹科工业通讯与时俱进，推出了TSN（时间敏感网络）的解决方案，后者将在推动万物互联的潮流中扮演着如高速公路般的连接作用。

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