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從同步標(biāo)準(zhǔn)視角,簡談監(jiān)控復(fù)雜分組網(wǎng)絡(luò)中的同步性能

2024-08-27 10:03:10  點擊:

精確定時和頻率同步的重要性

提供準(zhǔn)確的定時和頻率同步是電信、數(shù)據(jù)中心、工業(yè)自動化、電力設(shè)施和多媒體等許多應(yīng)用正常運行和保持性能的基本先決條件。


然而,通過基于分組的網(wǎng)絡(luò)傳輸來精確定時信號并非沒有挑戰(zhàn)。例如,全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)GNSS的脆弱性或異構(gòu)傳輸技術(shù)的使用,會嚴(yán)重影響時間同步的傳送。


此外,網(wǎng)絡(luò)的不同部分(如無線和傳輸) 通常由不同的運營商 (或部門) 來管理,這使得評估端到端性能變得復(fù)雜。例如,一個運營商 (或部門) 對網(wǎng)絡(luò)的錯誤配置或更改可能會無意中造成網(wǎng)絡(luò)授時的嚴(yán)重不對稱,從而損害網(wǎng)絡(luò)的其他部分。總之,為確保應(yīng)用和關(guān)鍵服務(wù)以最佳方式運行,對整個網(wǎng)絡(luò)的同步進行監(jiān)控,變得越發(fā)重要。


網(wǎng)絡(luò)可視性需求

網(wǎng)絡(luò)行為和性能的可視化對網(wǎng)絡(luò)運營商來說一直頗為關(guān)鍵,因為可視化使網(wǎng)絡(luò)運營商有能力最大限度地減少服務(wù)影響,或至少在出現(xiàn)同步問題時能更快地定位故障。


理想情況下,網(wǎng)絡(luò)運營商可以使用包含GNSS接收機的本地測試設(shè)備,監(jiān)控所有站點的同步情況來作為參考。但這只有在站點數(shù)量有限的情況下才可行。


監(jiān)控同步替代方案的探索

如果上述的方案只有在站點數(shù)量有限的情況下才可行,那替代方案是什么呢?


目前正在討論的是使用路由器和交換機等各種網(wǎng)元以及邊界時鐘來收集性能監(jiān)控數(shù)據(jù)。這些設(shè)備可以相對于備份參考或使用本地時鐘進行一系列相對時間的測量。


目前,一些網(wǎng)絡(luò)運營商和網(wǎng)絡(luò)管理員通過專有的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)來完成這項工作,但這導(dǎo)致每個供應(yīng)商都要根據(jù)自己特定的參數(shù)集來收集數(shù)據(jù)。需要注意的是,網(wǎng)絡(luò)可能有從數(shù)千到數(shù)十萬不等的監(jiān)控點,數(shù)據(jù)中心的監(jiān)控點可能多達(dá)數(shù)百萬。


IEEE 和 ITU-T 的標(biāo)準(zhǔn)化工作

IEEE和ITU-T等標(biāo)準(zhǔn)化機構(gòu)在過去幾年中一直致力于提供一些標(biāo)準(zhǔn)方法來收集網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù),以確保數(shù)據(jù)的同質(zhì)性和一致性。其中,IEEE 1588-2019附件J (目前已被ITU-T采用,在PTP G.8275標(biāo)準(zhǔn)中為附件F) 提供了應(yīng)收集的性能監(jiān)控參數(shù)列表。


這些參數(shù)包括根據(jù)測量的延遲和時間偏移計算的統(tǒng)計數(shù)據(jù),以及發(fā)送端和接收端之間延遲的最小值、最大值、平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差等基本統(tǒng)計數(shù)據(jù)。


同步數(shù)據(jù)匯總和存儲的要求

附件J和F都要求在15分鐘和/或3分鐘間隔的測量窗口中匯總同步數(shù)據(jù),并分別存儲前24小時和/或1小時的匯總數(shù)據(jù)。有了這些數(shù)據(jù),就可以檢測網(wǎng)絡(luò)中的變化,監(jiān)控趨勢,并最終確定網(wǎng)絡(luò)故障問題的根本原因。


以這種方式收集數(shù)據(jù)有一個主要問題,它并不總是對網(wǎng)絡(luò)中的時間誤差(TE)進行直接測量,而是必須從數(shù)據(jù)中推斷出性能和問題的位置。這需要對數(shù)據(jù)進行過濾和分析,也可能意味著需要對大量節(jié)點進行分析,而這并不總是切實可行的。


案例研究:性能監(jiān)控數(shù)據(jù)的利用

為了了解如何利用性能監(jiān)測數(shù)據(jù),Calnex在一個由路由器和基站組成的小型網(wǎng)絡(luò)上進行了一些探索性測試。使用Paragon-X向網(wǎng)絡(luò)中注入干擾 (通過增加不對稱或 "噪音"),導(dǎo)致基站輸出的時間誤差發(fā)生變化。


有趣的是,通過查看性能監(jiān)測數(shù)據(jù),可以追溯到網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)問題的確切點,而且通過仔細(xì)評估數(shù)據(jù),還可以檢測到不對稱的實際變化。換句話說,這些數(shù)據(jù)可以實時確定網(wǎng)絡(luò)中影響終端應(yīng)用性能的節(jié)點。


網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的其他重要參數(shù)

除了ITU-T G.8275附件F中定義的PTP參數(shù)外,還可收集其他重要參數(shù),比如主時鐘的身份信息,可提供網(wǎng)絡(luò)行為和拓?fù)涞脑敿?xì)情況。最近,ITU-T還對用于監(jiān)控同步以太網(wǎng)的參數(shù)進行了標(biāo)準(zhǔn)化,以便監(jiān)控同步分配器和物理層;修訂后的ITU-T G.781標(biāo)準(zhǔn)中新加的附件B涵蓋了這一內(nèi)容。


結(jié)論:有效網(wǎng)絡(luò)性能監(jiān)控的重要性

總之,有效的網(wǎng)絡(luò)性能及其同步監(jiān)控解決方案是確保穩(wěn)健、彈性網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵因素。網(wǎng)絡(luò)運營商對這一解決方案的要求越來越高,而標(biāo)準(zhǔn)對于從收集的數(shù)據(jù)中獲得具有一致性的分析結(jié)果至關(guān)重要,另外標(biāo)準(zhǔn)也是過濾和分析成千上萬個時鐘,從而防止網(wǎng)絡(luò)問題的有效方法。