सहायता प्राप्त आंशिक समय निर्धारण के साथ मोबाइल सेवाओं का आश्वासन
समर्थन श्वेत पत्र

परिचय

माइक्रोचिप टाइमिंग तकनीकों के नवाचार में एक मान्यता प्राप्त नेता है जो उच्च-उपलब्धता नेटवर्क सेवाओं को सक्षम बनाता है। यह असिस्टेड पार्शियल टाइमिंग सपोर्ट (APTS) और ऑटोमेटिक एसिमेट्री कम्पेंसेशन (AAC) से स्पष्ट है, दो शक्तिशाली उपकरण जो उन्नत 4G और 5G मोबाइल नेटवर्क संचालन को सुनिश्चित करते हैं। आपातकालीन सेवाओं और कनेक्टेड वाहनों जैसे महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों के लिए मोबाइल नेटवर्क पर हमेशा-उपलब्धता की आवश्यकता होती है। इस तरह की गारंटीकृत पहुँच के लिए रेडियो एक्सेस पॉइंट्स, जटिल एंटीना इंफ्रास्ट्रक्चर और परिष्कृत हस्तक्षेप नियंत्रण तकनीकों के घनत्व की आवश्यकता होती है जो रेडियो इकाइयों (RU) के बीच कड़े चरण संरेखण पर निर्भर करती हैं। हाल ही में, ऑपरेटर टाइम डिवीजन डुप्लेक्स (TDD) संचालन का समर्थन करने के लिए चरण-आधारित समय के लिए पूरी तरह से GNSS पर निर्भर थे, लेकिन GNSS हमेशा उपलब्ध नहीं होता है। GNSS जामिंग या स्पूफिंग के प्रति भी संवेदनशील हो सकता है। ऐसी घटनाओं के जोखिम को कम करने और टाइमिंग सेवाओं पर नियंत्रण बनाए रखने के लिए, ऑपरेटर चरण जानकारी देने के लिए प्रेसिजन टाइम प्रोटोकॉल (PTP) का उपयोग करते हैं और इस प्रकार मोबाइल सेवा की गारंटी देते हैं। हालाँकि, PTP संचालन को गंभीर रूप से प्रभावित करने वाली विषमताएँ परिवहन नेटवर्क में निहित हैं। एपीटीएस और एएसी इन नेटवर्क प्रभावों को कम करते हैं और 4जी/5जी मोबाइल नेटवर्क के निरंतर संचालन के लिए मौलिक हैं।

सिंक्रोनाइजेशन मोबाइल एप्लीकेशन को आगे बढ़ाता है

बेस स्टेशनों के बीच बुनियादी हस्तांतरण सुनिश्चित करने और निरंतर उच्च गुणवत्ता वाली मोबाइल सेवाएं प्रदान करने के लिए, रेडियो बेस स्टेशन घड़ियों की आवृत्ति और चरण को सावधानीपूर्वक सिंक्रनाइज़ किया जाना चाहिए।
यह सिंक्रनाइज़ेशन प्रक्रिया प्रयुक्त रेडियो प्रौद्योगिकी के लिए विशिष्ट है। LTE FDD आधारित मोबाइल नेटवर्कों के लिए, पड़ोसी बेस स्टेशनों के बीच एयर इंटरफेस पर अंतर-सेल आवृत्ति संरेखण एक सामान्य संदर्भ के ±50 पीपीबी के भीतर होना चाहिए। इस आवश्यकता को पूरा करने के लिए, बेस स्टेशन में आवृत्ति संकेत ±16 पीपीबी स्वीकार्य त्रुटि के भीतर होना चाहिए। LTE-TDD चरण आधारित नेटवर्कों को रेडियो इंटरफेस के बीच अधिकतम ±1.5 µs समय त्रुटि (TE) के साथ निर्दिष्ट किया जाता है और UTC (विश्व स्तर पर निर्दिष्ट संदर्भ घड़ी) से RU तक अधिकतम स्वीकार्य अंत-से-अंत समय त्रुटि ±1.1 µs है। इस समय त्रुटि बजट में संदर्भ घड़ी की अशुद्धियाँ और ट्रांसपोर्ट नोड या लिंक शोर के कारण यादृच्छिक नेटवर्क विलंब शामिल हैं, जिनमें से सभी नेटवर्क विषमता का कारण बन सकते हैं। इससे क्लॉकिंग आर्किटेक्चर को डिजाइन करते समय जटिलता का एक और स्तर जुड़ जाता है, क्योंकि आधुनिक मोबाइल नेटवर्क के लिए सिंक्रोनाइजेशन योजना को सुदृढ़ रूप से तैयार किया जाना चाहिए तथा लचीला भी होना चाहिए।

सिंक्रोनाइजेशन आर्किटेक्चर

भौतिक परत समय संकेतों का उपयोग करने वाले आवृत्ति-आधारित तुल्यकालन नेटवर्क पारंपरिक रूप से केंद्र-भारित पदानुक्रमित प्रणालियों के रूप में निर्मित होते हैं। एक केंद्रीकृत स्रोत घड़ी एक आवृत्ति उत्पन्न करती है जिसे परिवहन नेटवर्क तत्वों पर हॉप-बाय-हॉप करके अंतिम अनुप्रयोग तक प्रसारित किया जाता है, इस मामले में FDD बेस स्टेशन।
पिछले दशक में, मोबाइल नेटवर्क TDM से IP/Ethernet में विकसित हो गए हैं और IP/Ethernet परतों पर प्रेसिजन टाइम प्रोटोकॉल (PTP) का उपयोग करके टाइमिंग सिग्नल ले जाने वाली प्रणालियों के साथ भौतिक परत सिंक्रनाइज़ेशन को बदल दिया है। PTP परिनियोजन की पहली लहर FDD अनुप्रयोगों के लिए थी, और PTP को अब PPT ग्रैंडमास्टर घड़ियों के साथ सफलतापूर्वक लागू किया गया है, जैसे कि माइक्रोचिप TP5000 और TP4100 दुनिया भर में सैकड़ों मोबाइल नेटवर्क में तैनात हैं।
5G सेवाओं को अपनाने से मोबाइल एग्रीगेशन और मोबाइल नेटवर्क के किनारे पर तैनात चरण-आधारित अनुप्रयोगों का उपयोग करके अगली पीढ़ी के मोबाइल नेटवर्क को बढ़ावा मिल रहा है। इसके परिणामस्वरूप आवृत्ति वितरण के लिए इंजीनियर ग्रैंडमास्टर घड़ियों से प्राथमिक संदर्भ समय घड़ियों (PRTCs, G.8272) में माइग्रेशन होता है, जिसके लिए GNSS या PTP इनपुट की आवश्यकता होती है और जो चरण-विशिष्ट PTP प्रो का उपयोग करते हैंfiles.
इन चरण-आधारित अनुप्रयोगों के लिए नेटवर्क आर्किटेक्चर आवृत्ति के लिए विकसित किए गए आर्किटेक्चर से सूक्ष्म रूप से भिन्न हैं। नेटवर्क के किनारे के करीब अधिक वितरित आर्किटेक्चर में तैनात PRTC को उच्च-सटीकता वाले कोर PRTC/ePRTC (बढ़ी हुई प्राथमिक संदर्भ समय घड़ी) द्वारा समर्थित किया जाना चाहिए जो समय को लंबे समय तक उत्पन्न और धारण कर सकता है।

फेज़ नेटवर्क में मोबाइल एज के लिए सिंक्रोनाइज़ेशन विकल्प

पीटीपी का उपयोग करके आवृत्ति सेवाओं की डिलीवरी अक्सर आरएएन एकत्रीकरण बिंदु पर तैनात की जाती है, जो आरयू से कई हॉप्स दूर है। आवृत्ति हस्तांतरण में कुछ अंतर्निहित लोच होती है जो एक अतुल्यकालिक नेटवर्क पर आत्मविश्वास के साथ प्रसार को सक्षम बनाती है जब तक कि अच्छी तरह से स्थापित इंजीनियरिंग दिशानिर्देशों का पालन किया जाता है।
पूर्ण UTC (सार्वभौमिक समन्वित समय) तक ट्रेस करने योग्य चरण सेवाओं की डिलीवरी को 3GPP (रेडियो इंटरफेस के लिए) और ITU-T द्वारा नेटवर्क इंटरफेस और संदर्भ घड़ियों के लिए लगाए गए समय त्रुटि बजट सीमाओं के अनुसार इंजीनियर किया जाता है। हालाँकि, जबकि PTP का उपयोग करके आवृत्ति की डिलीवरी अच्छी तरह से समझी जाती है, PTP का उपयोग करके चरण समय के हस्तांतरण के बारे में यह आवश्यक रूप से सच नहीं है। UTC के सापेक्ष ±1.1 µs समय त्रुटि के भीतर सिंक्रनाइज़ेशन देने के लिए अंतर्निहित शोर और देरी के साथ एक एसिंक्रोनस पैकेट नेटवर्क पर टाइमकोड भेजना एक महत्वपूर्ण चुनौती हो सकती है।
इस समस्या को हल करने के तीन तरीके हैं:

• समाधान A: GNSS
  - ऑपरेटर प्रत्येक ईएनबी पर जीएनएसएस तैनात कर सकता है।
  - सीमाएँ: प्रत्येक eNB को GNSS से भरा जाना चाहिए, और GNSS एंटीना में सैटेलाइट सिग्नल के लिए निरंतर दृष्टि रेखा होनी चाहिए। दृष्टि रेखा (LoS) हमेशा संभव नहीं होती क्योंकि view उपग्रह का एक भाग वनस्पति द्वारा, ऊँची इमारतों (शहरी घाटी) द्वारा उत्पन्न छाया द्वारा, या क्योंकि eNB को भूमिगत या घर के अंदर तैनात किया गया है, अवरुद्ध हो सकता है। सर्वव्यापी GNSS OPEX के दृष्टिकोण से भी महंगा हो सकता है।
• समाधान बी: ​​एम्बेडेड समय सीमा घड़ियां (टी-बीसी)
  - इस आर्किटेक्चर के लिए, ट्रांसपोर्ट नेटवर्क को हार्डवेयर-आधारित डि-जिटर फ़ंक्शन के साथ इंजीनियर किया जाना चाहिए जिसे टाइम बाउंड्री क्लॉक (T-BC) के रूप में जाना जाता है जो हर NE में एम्बेडेड होता है। इस आर्किटेक्चर में एक वर्चुअल प्राइमरी रेफरेंस टाइम क्लॉक (vPRTC) की अवधारणा शामिल है जहाँ GNSS रिसीवर स्रोत घड़ियाँ केंद्रीकृत स्थानों पर होती हैं।
  - सीमाएँ: T-BC हार्डवेयर और सॉफ़्टवेयर को क्लॉक चेन पर प्रत्येक ट्रांसपोर्ट नोड पर तैनात किया जाना चाहिए, जिसके लिए अक्सर एक भारी नेटवर्क निवेश चक्र की आवश्यकता होती है। प्रत्येक NE पर तैनात होने पर भी BC अनिवार्य रूप से यह गारंटी नहीं देता है कि टाइमिंग सिग्नल आवश्यक विनिर्देश के भीतर होगा जब तक कि नेटवर्क को सावधानीपूर्वक इंजीनियर न किया जाए ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि लिंक पर कोई हॉप-टू-हॉप विषमता नहीं है।
• समाधान C: वितरित PRTC
  - हल्के PRTC को घड़ी और eNB के बीच हॉप गिनती को कम करने के लिए नेटवर्क के किनारे पर ले जाया जा सकता है, ताकि PTP का उपयोग करके चरण-आधारित समय अनुशंसित ± 1.1 µs समय त्रुटि सीमाओं के भीतर eNB तक पहुंच सके।
  – सीमाएँ: नेटवर्क के किनारे पर तैनात हल्के घड़ियों में निवेश की आवश्यकता होती है
  — एक नई वितरित समय वास्तुकला।

ऊपर दिए गए तीन समाधानों में से, PRTC को eNB के करीब स्थापित करने से हर NE पर T-BC हार्डवेयर लगाने या हर सेल साइट पर GNSS लगाने की तुलना में लागत में कमी आ सकती है। LTE-A और 5G सेवाओं के लिए eNB के सघनीकरण की योजना बनाते समय लागत एक महत्वपूर्ण कारक होगी।
अनुशंसा G.8275 के साथ ITU-T ने माना कि eNB पर कठोर समय त्रुटि समय आवश्यकताओं ने केंद्रीकृत PRTC घड़ियों को तैनात करना और साथ ही साथ अंतिम अनुप्रयोग के लिए चरण संकेत की व्यवहार्यता की गारंटी देना मुश्किल बना दिया। PRTC को अंतिम अनुप्रयोग के करीब ले जाने से यह संभावना कम हो जाती है कि नेटवर्क ट्रांसपोर्ट से शोर और विषमता PTP प्रवाह को नकारात्मक रूप से प्रभावित करेगी, लेकिन इसका PRTC के फॉर्म-फैक्टर और क्षमता आवश्यकताओं पर भी प्रभाव पड़ता है।
अनुशंसा G.8275 के साथ, ITU-T ने माना कि eNB पर कठोर समय त्रुटि समय आवश्यकताओं ने केंद्रीकृत PRTC घड़ियों को तैनात करना और साथ ही साथ अंतिम अनुप्रयोग के लिए चरण संकेत की व्यवहार्यता की गारंटी देना मुश्किल बना दिया। PRTC को अंतिम अनुप्रयोग के करीब ले जाने से यह संभावना कम हो जाती है कि नेटवर्क ट्रांसपोर्ट से शोर और विषमता PTP प्रवाह को नकारात्मक रूप से प्रभावित करेगी, लेकिन इसका PRTC के फॉर्म फैक्टर और क्षमता आवश्यकताओं पर भी प्रभाव पड़ता है।
नेटवर्क के मूल में, जहां अत्यंत सटीक समय और व्यापक होल्डओवर की आवश्यकता होती है, क्लॉकिंग अवसंरचना में उच्च-प्रदर्शन, उच्च-क्षमता वाले ePRTC के साथ कई रुबिडियम और ePRC सीज़ियम डिवाइस शामिल हो सकते हैं, जो नेटवर्क के किनारे पर तैनाती के लिए उपयुक्त नहीं हैं।
दूसरी ओर, वितरित एज PRTC बहुत छोटा और बहुत कम लागत वाला हो सकता है।
चित्र 3-1. ITU-T अनुशंसा G.8275 – नेटवर्क एज पर PRTC की तैनाती प्राथमिक पथ/बैकअप पथ
GNSS विफलताओं को सुरक्षित करने के लिए ऑप्टीनल फ़्रिक्वेंसी संदर्भ का उपयोग किया जाता है
टिप्पणी: इस आर्किटेक्चर में टी-जीएम को पीआरटीसी से जोड़ा जाता है
हालांकि, नेटवर्क के किनारे पर वितरित छोटे PRTC को कोर से टाइमिंग कनेक्शन के बिना स्व-निहित सिस्टम के रूप में अपस्ट्रीम केंद्रीकृत घड़ियों से अलग किया जाता है। यदि डिवाइस GNSS कनेक्टिविटी खो देता है तो यह निरंतर संचालन के लिए एक समस्या हो सकती है क्योंकि ऐसे छोटे PRTC में उपयोग किए जाने वाले ऑसिलेटर आमतौर पर ±100 ns स्तर की सटीकता पर व्यापक होल्डओवर प्रदान करने में सक्षम नहीं होंगे।
लंबे समय तक ±100 ns को बनाए रखना उच्च-प्रदर्शन ऑसिलेटर का डोमेन है, न कि कम-लागत वाले OCXO या TCXO का जो आम तौर पर एज डिवाइस में पाया जाता है। एक बार जब GNSS इनपुट खो जाता है, तो ऐसे ऑसिलेटर से भरा PRTC जल्दी ही ±100 ns विनिर्देश से बाहर चला जाएगा। इसे निम्नलिखित दो आरेखों में दिखाया गया है।

• यदि ऑसिलेटर भटकता है तो PTP आउटपुट तुरंत समय संदर्भ खो देता है

सामान्य परिस्थितियों में, जैसे ही GNSS खो जाता है, जैसा कि ऊपर दिखाया गया है, PRTC तुरंत संलग्न क्लाइंट को GNSS कनेक्टिविटी के नुकसान का संकेत देता है। इसका eNB पर असर पड़ता है। कुछ क्लाइंट कार्यान्वयन में, जैसे ही PRTC सिग्नल की GNSS कनेक्टिविटी खो जाती है (उदाहरण के लिए clockClass7 फ्लैग भेजकर)ample), क्लाइंट तुरंत PTP इनपुट प्रवाह को अयोग्य घोषित कर देगा और रेडियो डिवाइस में आंतरिक ऑसिलेटर के आधार पर होल्डओवर में चला जाएगा।
इस स्थिति में, यदि RU में ऑसिलेटर को कम लागत वाले ऑसिलेटर से भर दिया जाता है, तो यह कुछ मिनटों से अधिक समय तक UTC के ±1.1 µs के भीतर नहीं रह पाएगा। आने वाले PTP सिग्नल को अयोग्य ठहराने वाले सभी RU स्वतंत्र रूप से अलग हो जाएँगे। वे तेज़ी से अलग हो जाएँगे क्योंकि प्रत्येक eNB में ऑसिलेटर अलग-अलग पर्यावरणीय बाधाओं पर अलग-अलग प्रतिक्रिया करेंगे और प्रत्येक RU के लिए संचित समय त्रुटि की गति, दिशा और स्थिरता अलग-अलग होगी। इसके अलावा ये रेडियो RF उत्पन्न करना जारी रखेंगे और यह उसी या अन्य ऑपरेटरों से आसपास के अन्य सक्रिय RU के लिए बढ़ते और कम नियंत्रित हस्तक्षेप में योगदान देगा।

सहायता प्राप्त आंशिक समय समर्थन

ऐसी स्थिति से बचने के लिए जहां एज PRTC अलग-थलग हो और GNSS विफलता की स्थिति में चरण सेवाएँ प्रदान न कर सके, माइक्रोचिप ने PTP प्रवाह का उपयोग करके एज PRTC को केंद्रीकृत कोर घड़ियों से जोड़ने का विचार विकसित किया। इस विचार को ITU-T द्वारा अपनाया गया और अनुशंसा G.8273.4 - सहायक आंशिक समय समर्थन के रूप में सहमति दी गई।
इस आर्किटेक्चर में, आने वाला PTP प्रवाह टाइमस्ट हैampकोर PRTC द्वारा उपयोग किए गए GNSS द्वारा संचालित।
कोर PRTC से एज PRTC तक PTP प्रवाह को यूनिकास्ट प्रोटोकॉल, G.8265.1 या G.8275.2 के रूप में कॉन्फ़िगर किया गया है। PTP इनपुट को स्थानीय एज PRTC GNSS का उपयोग करके समय त्रुटि के लिए कैलिब्रेट किया जाता है। इस GNSS का संदर्भ (UTC) अपस्ट्रीम GNSS के समान ही है। आने वाले PTP प्रवाह को UTC तक ट्रेसेबिलिटी के साथ कोर से प्रभावी रूप से प्रॉक्सी GNSS सिग्नल माना जा सकता है।
यदि एज सिस्टम GNSS अब किसी भी कारण से सेवा से बाहर हो जाता है, तो एज PRTC समय संदर्भ के रूप में आने वाले कैलिब्रेटेड PTP प्रवाह पर वापस आ सकता है और आउटबाउंड PTP टाइमस्ट उत्पन्न करना जारी रख सकता हैampजो GNSS के साथ संरेखित हैं।
हम इसे निम्नलिखित चित्र में अधिक स्पष्ट रूप से देख सकते हैं।
चित्र 4-1. एज PTRTC के लिए बैकअप के रूप में PTP APTS प्रवाह

1. दोनों GNSS का समय संदर्भ समान है
2. PTP आउटपुट PTP आउटपुट के लिए Edge PRTC GNSS का उपयोग करता है

G.8273.4 आर्किटेक्चर का ITU-T औपचारिक विवरण निम्नलिखित चित्र में दर्शाया गया है।
चित्र 4-2. आईटीयू-टी जी.8273.4 सहायक आंशिक समय समर्थन आर्किटेक्चर

एपीटीएस ऑपरेशन विस्तार से

एपीटीएस का संचालन काफी सरल विचार है:

• कोर PRTC और एज PRTC दोनों में UTC समय को संदर्भित GNSS इनपुट होता है।
• कोर PRTC टी-जीएम पीटीपी टाइमस्ट प्रदान करता हैampमल्टीकास्ट या यूनिकास्ट पीटीपी प्रो का उपयोग करके डाउनस्ट्रीम एज पीआरटीसी/जीएम क्लॉक परfile.
• एज PRTC PTP टाइमस्ट की तुलना करता हैamp स्थानीय GNSS समय के अनुसार।
• एज PRTC, PTP टाइमस्ट से PTP प्रवाह के बारे में जानकारी एकत्रित करता हैampऔर कोर PRTC के साथ संदेश आदान-प्रदान से। इस प्रकार यह उस विशिष्ट इनपुट PTP पथ पर समग्र विलंब और समय त्रुटि को समझता है।
• एज, संचित समय त्रुटि की क्षतिपूर्ति करके आने वाले PTP प्रवाह को कैलिब्रेट करता है, ताकि यह अब स्थानीय GNSS समय के समतुल्य हो।

यह प्रक्रिया निम्न चित्र में दिखाई गई है। यह दर्शाता है कि स्थानीय GNSS "समय 0" पर है। आने वाले PTP प्रवाह पर समय त्रुटि GNSS संदर्भ का उपयोग करके हटा दी जाती है और इसलिए यह "समय 0" पर नहीं है।
चित्र 5-1. APTS G.8273.4: PTP इनपुट प्रवाह को समय त्रुटि के लिए कैलिब्रेट किया जाता हैएक बार APTS एल्गोरिथ्म चालू हो जाने पर, आने वाले PTP प्रवाह को अपस्ट्रीम GNSS के लिए प्रॉक्सी के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। यदि स्थानीय PRTC पर GNSS खो जाता है, तो सिस्टम कैलिब्रेटेड आने वाले APTS प्रवाह को संदर्भ घड़ी के रूप में उपयोग करेगा। यह निम्न चित्र में दिखाया गया है।
चित्र 5-2. APTS/G.8273.4: यदि GNSS खो जाता है, तो कैलिब्रेटेड PTP इनपुट का उपयोग संदर्भ समय को बनाए रखने के लिए किया जा सकता हैहालांकि, एपीटीएस के साथ भी, यदि जीएनएसएस डिस्कनेक्ट रहता है तो अंततः सिस्टम ऑसीलेटर ± 100 एनएस पीआरटीसी आवश्यकता से दूर हो जाएगा यदि एक विषमता प्रोfile पहले से कैलिब्रेट नहीं किया गया पीटीपी एपीटीएस टाइमिंग पथ में पेश किया गया है।
मानक APTS कार्यान्वयन (G.8273.4) की एक प्रमुख कमजोरी यह है कि यदि GNSS के ऑफ़लाइन होने पर PTP पथ को पुनः रूट किया जाता है, तो सिस्टम को नए पथ पर समय त्रुटि का ज्ञान नहीं होगा।
दूसरे शब्दों में, ITU-T मानक में, APTS नेटवर्क पुनर्व्यवस्था के लिए लचीला नहीं है जो आने वाले PTP प्रवाह को प्रभावित करता है। लेकिन, आधुनिक OTN- या MPLS-आधारित कोर नेटवर्क नेटवर्क पथों के आंतरायिक पुनर्व्यवस्था के साथ बहुत गतिशील हो सकते हैं। यह स्पष्ट रूप से PTP प्रवाह के लिए एक समस्या हो सकती है जो एकल स्थिर पथ के लिए अनुकूलित हैं।

इंजीनियरिंग लचीलापन - पीटीपी इनपुट पथ पुनर्व्यवस्था के खिलाफ सुरक्षा

एक से अधिक PTP पथों को एज PRTC में कैलिब्रेट करके एक एंड-टू-एंड PTP प्रणाली को अधिक लचीला बनाया जा सकता है।
हालाँकि, G.8273.4 अनुशंसा केवल यह अनिवार्य करती है कि अतिरिक्त PTP इनपुट को आवृत्ति में सुधार किया जाना चाहिए, समय त्रुटि के लिए अंशांकित नहीं किया जाना चाहिए।
जबकि आवृत्ति के लिए अंशांकन एज PRTC ऑसिलेटर को स्थिर करने में मदद कर सकता है, यह अपस्ट्रीम PRTC का सही प्रतिनिधित्व नहीं है जिसके लिए UTC के संदर्भ की आवश्यकता होती है। एक से अधिक PTP इनपुट प्रवाह पर समय त्रुटि सुधार के बिना, PTP क्लॉकिंग सिस्टम आधुनिक रूटेड नेटवर्क के विशिष्ट गतिशील नेटवर्क परिवर्तनों के प्रति संवेदनशील है। जैसे-जैसे नेटवर्क PTP पथों को पुनर्व्यवस्थित करता है, एज सिस्टम समय त्रुटि को ट्रैक करने और तदनुसार क्षतिपूर्ति करने की क्षमता खो देगा। परिणामस्वरूप, PRTC केवल आवृत्ति क्षतिपूर्ति इनपुट के साथ ±100 ns सीमा से अधिक तेज़ी से दूर चला जाएगा, बजाय एक PTP प्रवाह के साथ जो समय त्रुटि के लिए अच्छी तरह से अंशांकित है।
इसे निम्नलिखित दो चित्रों में दर्शाया गया है।
चित्र 6-1. G.8273.4: दूसरा PTP प्रवाह केवल आवृत्ति हैचित्र 6-2. एक विशुद्ध रूप से आवृत्ति-अनुशासित ऑसिलेटर स्वीकृत PRTC TE सीमा ±100 ns से जल्दी ही दूर चला जाएगाजैसा कि ऊपर देखा जा सकता है, मानक कार्यान्वयन मानता है कि नेटवर्क स्थिर है और PRTC हमेशा संदर्भ घड़ी देने के लिए आने वाले PTP प्रवाह पर भरोसा करने में सक्षम होगा। हालांकि, आधुनिक एसिंक्रोनस पैकेट नेटवर्क गतिशील हैं; नेटवर्क पुनर्व्यवस्था काफी सामान्य है और PTP पथ बदल सकते हैं और बदलते भी हैं। वास्तव में, MPLS या OTN नेटवर्क का एक प्राथमिक लाभ बिना वैकल्पिक पथ आरक्षित किए या नेटवर्क में अतिरिक्त बैंडविड्थ का प्रावधान किए बिना निर्बाध पुनर्निर्देशन है। आवृत्ति अनुप्रयोगों के लिए, यह एक बड़ी समस्या नहीं हो सकती है, यह PTP पैकेट को पार करने वाले हॉप्स की संख्या पर निर्भर करता है। हालांकि, एक चरण अनुप्रयोग के लिए जो अच्छी तरह से इंजीनियर समय त्रुटि पर निर्भर करता है, समय की जानकारी ले जाने वाले PTP प्रवाह के लिए पथ परिवर्तन समस्याग्रस्त हो सकता है।
माइक्रोचिप ने G.8273.4 मानक को स्वचालित असममिति प्रतिपूर्ति (AAC) के साथ संवर्धित करके इस समस्या का समाधान किया है, जो एक पेटेंट विधि है जो प्रति स्रोत PRTC क्लॉक पर 32 PTP पथों पर समय त्रुटि प्रतिपूर्ति की अनुमति देती है।

 स्वचालित विषमता क्षतिपूर्ति (AAC)

माइक्रोचिप द्वारा कार्यान्वित स्वचालित असममिति क्षतिपूर्ति मानकीकृत APTS एल्गोरिदम को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ाती है। निम्नलिखित चित्र AAC का एक सरल प्रतिनिधित्व दर्शाता है।
चित्र 7-1. APTS + AAC (स्वचालित विषमता प्रतिपूर्ति)जैसा कि हमने ऊपर चर्चा की है, G.8273.4 के साथ सिस्टम केवल एक PTP इनपुट पथ को कैलिब्रेट करता है। इन परिस्थितियों में, समय त्रुटि अंशांकन केवल तभी व्यवहार्य है जब कैलिब्रेटेड पथ व्यवहार्य हो। यदि पुनर्व्यवस्था के तहत कोर और एज PRTC के बीच का पथ बदलना चाहिए तो अंतर्निहित समय त्रुटि बदल जाएगी और पथ क्षतिपूर्ति या अंशांकन अब व्यवहार्य नहीं है।
माइक्रोचिप से स्वचालित असममिति क्षतिपूर्ति के साथ, एज PRTC सिस्टम द्वारा 32 इनपुट PTP प्रवाहों के लिए एक PTP इनपुट पथ समय त्रुटि तालिका बनाए रखी जाती है। प्रत्येक पथ PTP मास्टर से जुड़ा होता है जो सक्रिय प्रवाह प्रदान करता है। इसके अलावा, माइक्रोचिप एज PRTC और गेटवे क्लॉक के मामले में, कई क्लाइंट एक ही सिस्टम पर काम कर सकते हैं, जिनमें से प्रत्येक में समय त्रुटि के लिए 32 इनपुट पथों को कैलिब्रेट करने की क्षमता होती है।

असममिति सुधार हमेशा चालू और गतिशील रहता है

सिर्फ इसलिए कि पीटीपी प्रवाह कैलिब्रेटेड है, इसका मतलब यह नहीं है कि यह पीटीपी आउटपुट में सुधार प्रदान कर रहा है।
यदि GNSS चरण/समय आउटपुट को चला रहा है, तो आउटपुट को GNSS द्वारा चलाया जा रहा है न कि आने वाले PTP प्रवाह द्वारा। यहाँ एक महत्वपूर्ण बिंदु यह है कि असममिति तालिका प्रविष्टियाँ उत्पन्न करने और एक कैलिब्रेटेड पथ रखने की क्षमता इस बात से पूरी तरह से असंबंधित है कि वर्तमान PTP पथ आउटपुट को चला रहा है या नहीं। दूसरे शब्दों में, APTS + AAC हमेशा सक्रिय रहता है, चाहे GNSS सहित स्थानीय सिस्टम की स्थिति कुछ भी हो।
नोट: TE तालिका में दर्ज किए गए पथों का होना अनिवार्य रूप से यह गारंटी नहीं देता है कि एज PRTC वर्तमान में ("इस समय") विषमता क्षतिपूर्ति प्रदान करने में सक्षम है। विषमता क्षतिपूर्ति प्रदान करने की क्षमता को सरलता से इस प्रकार बताया गया है: "यदि (और केवल तभी) वर्तमान PTP प्रवाह को तालिका-प्रविष्टि के साथ सिग्नेचर मिलान किया गया है, तो (और केवल तभी) हम वर्तमान में विषमता की क्षतिपूर्ति करने में सक्षम हैं।"
चूंकि यह लगातार संचालन में है, इसलिए AAC फ़ंक्शन गतिशील रूप से एक इतिहास बनाता है जो सिस्टम को पहले देखी गई चीज़ों को याद करने में सक्षम बनाता है। विषमता सुधार के लिए तालिका प्रविष्टियाँ एक डेटाबेस बनाती हैं जो स्रोत PRTC की अद्वितीय घड़ी आईडी से जुड़े PTP पथों के बारे में जानकारी संग्रहीत करती है। इसके अलावा, प्रत्येक प्रविष्टि में उस पथ के लिए उपयोग किया जाने वाला एक हस्ताक्षर होता है जब GNSS उपलब्ध नहीं होता है। एक बार पहचाने जाने के बाद, उस पथ से जुड़ी संग्रहीत विषमता और ऑफसेट (समय त्रुटि) हर बार उस विशिष्ट हस्ताक्षर को देखने पर लागू होती है।
नेटवर्क पुनर्व्यवस्था PTP इनपुट को प्रभावित कर सकती है क्योंकि यह PTP प्रवाह विशेषताओं में महत्वपूर्ण परिवर्तन का कारण बन सकती है, जैसे कि प्रवाह का पूर्ण नुकसान, शोर विशेषताओं में परिवर्तन, या राउंड-ट्रिप समय में परिवर्तन। जब आने वाले PTP प्रवाह में ऐसा महत्वपूर्ण परिवर्तन होता है, तो इसका पुनर्मूल्यांकन करने की आवश्यकता होती है और फिर, यदि सही मानदंड पूरे होते हैं, तो यह एक कैलिब्रेटेड पथ बन सकता है। बेशक, GNSS उपलब्धता (जो अंशांकन संदर्भ प्रदान करता है) के बिना नई विषमता पथ प्रविष्टियाँ नहीं बनाई जा सकती हैं।
चित्र 8-1. माइक्रोचिप APTS + AAC – सभी PTP पथ कैलिब्रेटेड हैं 

जब पथ को समय त्रुटि के लिए कैलिब्रेट नहीं किया जाता है तो व्यवहार

यदि PTP इनपुट PTP चरण/समय आउटपुट को चला रहा है, तो UTC संदर्भ में चरण समायोजन तब होगा जब (और केवल तभी) इनपुट एक कैलिब्रेटेड पथ होगा। यदि GNSS का उपयोग करके PTP पथ को समय त्रुटि के लिए कैलिब्रेट नहीं किया गया है, तो केवल आवृत्ति समायोजन लागू किया जाएगा।
यह व्यवहार चरण/समय आउटपुट को अज्ञात PTP विषमता से प्रभावित होने से बचाता है, जो तब घटित होता है जब चरण/समय समायोजन ऐसे PTP पथ पर निर्भर करता है जिसे समय त्रुटि के लिए अंशांकित नहीं किया गया हो।

Exampएपीटीएस एएसी ऑपरेशन का नेतृत्व

निम्नलिखित परिदृश्य पर विचार करें:
सिस्टम शुरू में GNSS और PTP के साथ चल रहा है, माइक्रोचिप AAC के साथ असममिति सुविधा स्वचालित रूप से सक्षम है। GNSS PTP आउटपुट को चला रहा है। सभी आउटपुट t0 (समय शून्य) पर हैं।
मान लें कि वर्तमान PTP पथ में +3 µs का ऑफसेट सुधार (विषमता के कारण समय त्रुटि) है। यह कैलिब्रेटेड पथ बन जाता है।
पथ को अंशांकित किया जाता है क्योंकि GNSS सक्रिय होने पर असममिति समायोजन (समय त्रुटि प्रतिपूर्ति) स्वचालित रूप से लागू हो जाता है।
तब GNSS खो जाता है, इसलिए +3 µs के कैलिब्रेटेड ऑफसेट सुधार के साथ PTP इनपुट पथ प्राथमिक इनपुट होता है और चरण आउटपुट को संचालित करता है।
अब मान लीजिए कि कुछ नेटवर्क पुनर्व्यवस्था घटना, जैसे कि फाइबर कट, के कारण PTP इनपुट पथ में बदलाव हुआ है। इस मामले में, एक पूरी तरह से अलग नया PTP हस्ताक्षर दिखाई देता है (उदाहरण के लिएampले, राउंड-ट्रिप समय में परिवर्तन)।
अब दो संभावित परिदृश्य हैं:

1. यदि सिस्टम मानक के अनुसार G,8273.4 का उपयोग कर रहा है।
   ए. चूँकि नए पथ से जुड़ी विषमता को स्थापित करने के लिए GNSS उपलब्ध नहीं है, इसलिए इसे TE के लिए कैलिब्रेट नहीं किया जा सकता है। हालाँकि, यह मानक के अनुसार आवृत्ति सुधार के अधीन होगा। इसका परिणाम यह होगा कि चरण आउटपुट GNSS हानि से जल्दी प्रभावित होगा।
2. यदि सिस्टम AAC संवर्धित G.8273.4 का उपयोग कर रहा है.
   ए. चूँकि नए पथ से जुड़ी विषमता को स्थापित करने के लिए GNSS उपलब्ध नहीं है, इसलिए इसे TE के लिए कैलिब्रेट नहीं किया जा सकता है। हालाँकि, यदि यह नया पथ पहले देखा गया है, तो इसमें एक TE हस्ताक्षर होगा जो सिस्टम को नए पथ के साथ समायोजित करने की अनुमति देता है। परिणाम यह है कि चरण आउटपुट GNSS हानि से प्रभावित नहीं होगा।

अब दो मुख्य घटनाएं सम्भावनाएं हैं:

1. मूल PTP पथ वापस आ जाता है। इससे सिस्टम में और अधिक पुनर्व्यवस्था होगी। ज्ञात हस्ताक्षर का पता लगाने से पहले से कैलिब्रेटेड PTP इनपुट का उपयोग होगा। सक्रिय चरण नियंत्रण फिर से शुरू होता है।
2. GNSS वापस आ जाता है। सिस्टम सामान्य रूप से काम करेगा। जैसा कि हमने पहले ही बताया है, AAC के कार्यात्मक होने के लिए, स्थानीय GNSS को योग्य और चालू होना चाहिए क्योंकि GNSS इनपुट का उपयोग अंशांकन मान के रूप में किया जाता है; PTP इनपुट पथों की तुलना की जाती है और इस मान के विरुद्ध मान्य किया जाता है। हालाँकि, एक बार कम से कम एक तालिका प्रविष्टि होने के बाद, विषमता सुविधा GNSS के बिना काम कर सकती है।

सीमित मूल्य का मैनुअल हस्तक्षेप

माइक्रोचिप द्वारा कार्यान्वित AAC उपयोगकर्ता को चरण-संरेखित आउटपुट के समायोजन को सक्षम बनाता है जब PTP चयनित इनपुट संदर्भ होता है। यह PTP इनपुट पथ में ज्ञात, स्थिर विषमता के उपयोगकर्ता क्षतिपूर्ति की अनुमति देता है।
कुछ ऐसे उपयोग मामले हैं जहां ज्ञात निश्चित या निरंतर समय त्रुटि को ठीक करना संभव है।
उदाहरणार्थampले, ऐसे परिदृश्य में जहां स्रोत PRTC और किनारे PRTC के बीच पथ को 1GE से 100BASE-T तक एक निश्चित दर रूपांतरण के लिए जाना जाता है। यह दर रूपांतरण लगभग 6 µs की ज्ञात विषमता बनाता है, जिसके परिणामस्वरूप 3 µs की चरण त्रुटि होगी (विषमता के कारण त्रुटि हमेशा पथ की लंबाई में अंतर का आधा होती है)।
मैन्युअल रूप से क्षतिपूर्ति करने के लिए, उपयोगकर्ता को पथ पर विषमता को जानना चाहिए, और इसके लिए माप की आवश्यकता होगी। इस प्रकार, यह कॉन्फ़िगरेशन विकल्प केवल तभी व्यवहार्य है जब PTP पथ में विषमता ज्ञात और स्थिर दोनों हो। यदि पथ में कुछ गतिशील रूप से बदलती विषमता है, तो यह क्षमता सहायक नहीं है क्योंकि यह अनुकूलन नहीं कर सकती है।
दूसरी ओर, माइक्रोचिप एएसी की ताकत यह है कि यह अलग से माप लागू किए बिना और मैन्युअल रूप से मूल्य डाले बिना, असममिति का स्वतः पता लगाता है और उसकी भरपाई करता है।

निष्कर्ष

चित्र 12-1. APTS AAC संचालन का सारांशजैसे-जैसे मोबाइल नेटवर्क आवृत्ति-आधारित नेटवर्क से घने अत्यधिक वितरित रेडियो हेड में विकसित होते हैं, जिन्हें उन्नत 5G सेवाएँ प्रदान करने के लिए चरण संरेखण की आवश्यकता होती है, नेटवर्क के किनारे के आसपास PRTC को तैनात करना तेजी से आवश्यक होगा। इन PRTC को असिस्टेड पार्टियल टाइमिंग सपोर्ट, G.8273.4 को लागू करके संरक्षित किया जा सकता है, जो एक इंजीनियरिंग टूल है जिसका उपयोग कोर PRTC से किनारे पर PRTC का बैकअप लेने के लिए किया जा सकता है।
हालांकि, मानक APTS एल्गोरिथ्म एक PTP इनपुट प्रवाह के लिए समय त्रुटि सुधार प्रदान करने तक सीमित है, और इसलिए इसमें मौलिक लचीलेपन का अभाव है; अर्थात्, समय त्रुटि के लिए सुधारे गए एक से अधिक PTP इनपुट पथों को अंशांकित करने और उपयोग करने की क्षमता का अभाव है।
माइक्रोचिप ने स्वचालित असममिति प्रतिपूर्ति विकसित की है, जो मानक APTS कार्यान्वयन में एक शक्तिशाली वृद्धि है, जो एज PRTC को 96 विभिन्न PTP इनपुट पथों को कैलिब्रेट करने में सक्षम बनाती है और इसलिए परिवहन नेटवर्क में महत्वपूर्ण और लगातार परिवर्तनों के साथ भी संचालन में बनी रहती है।
माइक्रोचिप लगातार विश्वसनीय उपकरण प्रदान करने पर केंद्रित है जो अगली पीढ़ी के क्लॉकिंग सिस्टम के निर्बाध संचालन को सक्षम करते हैं। APTS + AAC नवाचार के इस लंबे रिकॉर्ड में एक और महत्वपूर्ण योगदान है।

संशोधन इतिहास

संशोधन इतिहास दस्तावेज़ में लागू किए गए परिवर्तनों का वर्णन करता है। परिवर्तनों को संशोधन के अनुसार सूचीबद्ध किया गया है, जो सबसे हालिया प्रकाशन से शुरू होता है।

दोहराव	तारीख	विवरण
A	08/2024	प्रारंभिक संशोधन

माइक्रोचिप सूचना
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माइक्रोचिप हमारे माध्यम से ऑनलाइन समर्थन प्रदान करता है webसाइट पर www.microchip.com/। यह webसाइट बनाने के लिए प्रयोग किया जाता है fileग्राहकों के लिए आसानी से उपलब्ध जानकारी और जानकारी। उपलब्ध सामग्री में से कुछ में शामिल हैं:

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माइक्रोचिप उत्पादों के उपयोगकर्ता कई माध्यमों से सहायता प्राप्त कर सकते हैं:

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माइक्रोचिप डिवाइस कोड सुरक्षा सुविधा
माइक्रोचिप उत्पादों पर कोड सुरक्षा सुविधा के निम्नलिखित विवरण पर ध्यान दें:

• माइक्रोचिप उत्पाद उनके विशेष माइक्रोचिप डेटा शीट में निहित विनिर्देशों को पूरा करते हैं।
• माइक्रोचिप का मानना ​​है कि उसके उत्पादों का परिवार सुरक्षित है, जब उनका उपयोग इच्छित तरीके से, परिचालन विनिर्देशों के भीतर और सामान्य परिस्थितियों में किया जाए।
• माइक्रोचिप मूल्यों और आक्रामक रूप से अपने बौद्धिक संपदा अधिकारों की रक्षा करता है। माइक्रोचिप उत्पाद की कोड सुरक्षा सुविधाओं को भंग करने का प्रयास सख्त वर्जित है और यह डिजिटल मिलेनियम कॉपीराइट एक्ट का उल्लंघन कर सकता है।
• न तो माइक्रोचिप और न ही कोई अन्य सेमीकंडक्टर निर्माता अपने कोड की सुरक्षा की गारंटी दे सकता है। कोड सुरक्षा का मतलब यह नहीं है कि हम उत्पाद की "अटूट" होने की गारंटी दे रहे हैं। कोड सुरक्षा लगातार विकसित हो रही है। माइक्रोचिप अपने उत्पादों की कोड सुरक्षा सुविधाओं को लगातार बेहतर बनाने के लिए प्रतिबद्ध है।

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एडाप्टेक लोगो, फ़्रीक्वेंसी ऑन डिमांड, सिलिकॉन स्टोरेज टेक्नोलॉजी और सिम्मकॉम अन्य देशों में माइक्रोचिप टेक्नोलॉजी इंक के पंजीकृत ट्रेडमार्क हैं।
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© 2024, माइक्रोचिप टेक्नोलॉजी इनकॉर्पोरेटेड और इसकी सहायक कंपनियां। सर्वाधिकार सुरक्षित।
ISBN: 978-1-6683-0120-3
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माइक्रोचिप की गुणवत्ता प्रबंधन प्रणालियों के बारे में जानकारी के लिए कृपया देखें www.microchip.com/quality.

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संदर्भ

• उपयोगकर्ता पुस्तिका