Podręcznik

Problem synchronizacji częstotliwości w sieciach pakietowych jest trudniejszy do rozwiązania. Do urządzeń sieci pakietowych sygnały cyfrowe nie dopływają regularnie, jak to ma miejsce w sieciach teletransmisyjnych SDH, co wynika z ich natury. Również i w przypadku popularnego w sieciach lokalnych Ethernetu synchronizacja częstotliwości jest niewystarczająca by rozszerzyć jego zastosowanie do sieci transportowych. 
Są dwa rozwiązania problemu synchronizacji częstotliwości taktowania w sieciach pakietowych. Pierwsze z nich opiera się na wykorzystaniu Ethernetu, ale w zmienionej wersji, tak zwanego synchronicznego Ethernetu – SyncE. Drugie rozwiązanie opracowane przez IEEE korzysta z protokołu PTP wykorzystywanego do synchronizacji czasu i jest nazywane synchronicznym PTP – Sync PTP.  Oba rozwiązania wymagają zmian hardwarowych, ale też i  softwarowych w urządzeniach. Nie da się zatem wykorzystać istniejących urządzeń (np. switchy czy ruterów) do budowy sieci zsynchronizowanej.
Idea synchronicznego Ethernetu w kontekście dystrybucji sygnału synchronizacji jest oparta na sieci synchronizacyjnej wykorzystującej SDH. Do pewnego stopnia można przyjąć, że jest to sieć synchronizacyjna, w której do transportu sygnału synchronizacji nie wykorzystuje się sieci transmisyjnej SDH, lecz Ethernet. I nie chodzi tu o sieci lokalne tylko o sieci rozległe, transportowe. Klasyczny Ethernet nie wymaga synchronizacji częstotliwości taktowania, a przynajmniej nie wymaga precyzyjnej synchronizacji. Transmisja ma charakter asynchroniczny. Ramki są odbierane i nadawane przez urządzenia asynchronicznie w zależności od potrzeb i dostępności medium. Aby ramka mogła być odebrana konieczna jest synchronizacja zegara taktującego urządzenia. W tym celu na początku ramki Ethernet jest 56 bitowa sekwencja na przemian 1 i 0, po której w ramce jest wzór jej fazowania. W najstarszej wersji Ethernetu – 10 Base-T – pojawiają się przerwy w nadawaniu, a więc nie ma ciągłości dopływu bitów do urządzenia. Oznacza to, że inaczej niż w urządzeniach sieci SDH nie można „przetransferować sygnału synchronizacji na drugą stronę”, bo nie ma ciągłości przesyłania sygnału synchronizacji. Inaczej jest w przypadku Ethernetu 100 Mb/s, 1 Gb/s i 10 Gb/s, w których jest zachowana ciągłość nadawania bitów. Mamy zatem zawsze synchronizację częstotliwości, ale tylko między dwoma sąsiednimi urządzeniami (rysunek 4.12a). Te warianty Ethernetu potencjalnie nadają się do budowy sieci synchronizacyjnej. Pozostaje tylko rozwiązać, między innymi problem transferu sygnału synchronizacji przez urządzenie sieci Ethernet. Wymaga to zmian hardwarowych polegających na wbudowaniu w urządzeniach sieci Ethernet cyfrowych pętli fazowych DPLL (rysunek 4.12b). Ich zadaniem byłaby ekstrakcja sygnału taktowania ze strumienia przychodzącego i jak najskuteczniejsze usuwanie z niego fluktuacji fazy. Pętle te są podstawą zegarów EEC.  

Identyczne rozwiązanie jest stosowane w urządzeniach sieci SDH, a dokładniej w zegarach SEC. Co więcej w obu przypadkach wymagana jest zdolność do pracy z podtrzymaniem, gdy sygnał synchronizacji zostanie utracony. Zarówno zegar EEC jak i zegar SEC nie może mieć wtedy większej odchyłki niż 4,6 ppm, czyli 4,6·10-6.  Struktura sieci synchronizacyjnej SyncE jest identyczna jak struktura sieci synchronizacyjnej SDH typu master-slave (rysunek 4.13). Identyczna są też wymagania dotyczące liczby urządzeń EEC, SSU. A zatem obie sieci, z punktu widzenia synchronizacji częstotliwości mogłyby być kompatybilne. Tryb warunkowy wynika z tego, że układy zegarowe urządzeń sieci Ethernet muszą generować sygnały o częstotliwościach 25 MHz, 125 MHz i 156,25 MHz podczas gdy w sieciach SDH są używane sygnały o częstotliwościach 19,44 MHz i 155,52 MHz. W przypadku Ethernetu 1000Base-T, gdy jako medium stosowane są miedziane kable teleinformatyczne (np. kat.5) transmisja jest realizowana dwukierunkowo, by zwiększyć przepustowość, jednocześnie na wszystkich czterech parach. Taki rozwiązanie wymaga używania tłumików echa. W przypadku światłowodów (1000Base-X i 10GBase są używane oddzielne włókna do transmisji w obu kierunkach.

Inne rozwiązanie problemu synchronizacji w sieciach pakietowych opracowane przez IEEE polega na przekazywaniu stempli czasu we wszystkich urządzeniach. Wykracza to poza zakres niniejszego podręcznika.