Redes de telecomunicaciones sensibles al tiempo. Control preciso de la calidad de las señales de sincronización de la red y su compensación en las redes 5G.

5gsec

El tiempo es la base de las TSN (redes sensibles al tiempo). En este tipo de redes, la comunicación tiene lugar en tiempo real, lo que supone una gran exigencia en cuanto a los errores de tiempo aportados por los dispositivos individuales de la red. El cumplimiento de estos criterios requiere una referencia temporal común de los dispositivos, es decir, la sincronización de los relojes de los dispositivos entre sí, de manera que cada elemento de la red pueda realizar su operación exactamente en el momento específico que se le asigne. Sólo con relojes sincronizados con precisión es posible el funcionamiento correcto y continuo de una TSN, y cuanto más sensible sea la red, mejor será la precisión y la estabilidad del servidor horario que requiere. De ahí la necesidad de supervisar los errores de sincronización, para poder tomar medidas contra sus causas y efectos.

Sincronización y errores de sincronización

Si queremos sincronizar relojes, el principal objeto de interés es el error de tiempo, es decir, la diferencia de tiempo que se produce entre los relojes de dos dispositivos, el reloj controlado y el de referencia. El error temporal se compone de la suma de dos tipos de error: un error dependiente del tiempo, llamado error temporal dinámico (dTE), y un error independiente del tiempo, llamado error temporal constante (cTE).

El cTE se aplica a todas las fuentes que generan errores constantes y predecibles, causados, por ejemplo, por la asimetría del enlace, el retardo del cable de la antena o la fibra óptica. El cTE es más fácil de corregir. En ausencia de compensación de la longitud del cable de la antena, basta con medir el retardo de dicha antena y del cable. En el caso del cable de fibra óptica, la cuestión se complica debido al diferente retardo por utilizar diferentes longitudes de onda, pero sigue siendo algo calibrable.

El dTE, en cambio, se refiere a todos aquellos elementos cuya dinámica los hace imprevisibles. Los factores que causan estos errores pueden ser, por ejemplo, las variaciones de frecuencia del oscilador dependientes de la temperatura, las variaciones de densidad ionosférica o los errores de sincronización o de registro de tiempo del GNSS. En este caso, la forma de resolver el problema es crear una arquitectura de red adecuada y supervisar sus parámetros de sincronización para compensar los errores de sincronización que se hayan producido y sean corregibles.

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Figura 1 Error de sincronización, vista en la aplicación QuazarNet

Acumulación de errores de tiempo

Un aspecto muy importante de la aparición de errores de sincronización es su acumulación. ¿A qué se debe el fenómeno de la acumulación de errores de sincronización en primer lugar? Por la naturaleza de la arquitectura de la red TSN. En este apartado hablaremos brevemente del diseño de las redes sensibles al tiempo y de cuáles son los componentes más relevantes. Si no le interesa este tema, pase al siguiente párrafo.

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Figura 2 Arquitectura de un ejemplo de TSN

El elemento central de la red TSN es el ePRTC (enhanced Primary Reference Time Clock), sincronizado por el GNSS, que actúa como fuente de referencia temporal. La sincronización se propaga por la red a través del Gran Maestro (GM). El ePRC, por su parte, proporciona una señal de referencia para la sincronización de otros relojes. Se ha puesto mucho énfasis no tanto en la precisión del servidor de tiempo en sí, sino en el mantenimiento de la estabilidad de la frecuencia y el holdover (sostenimiento) asociado. El ePRC (enhanced Primary Reference Clock), normalmente un oscilador atómico externo, garantiza la máxima calidad de holdover y se encarga de la estabilidad no sólo durante el funcionamiento normal de la red, sino también cuando la señal GNNS se desvanece. El Grand Master, a su vez, genera marcas de tiempo PTP soportadas por la Ethernet sincrónica.

¿Y qué aspecto tiene la red desde el punto de vista de la acumulación de errores de sincronización?

Figura 3 Acumulación de errores temporales en la red

La figura 3 muestra el camino que debe seguir una marca de tiempo procedente del ePRTC para llegar a la aplicación final. Cada elemento de la red necesita su propio tiempo para seguir transportando la información de sincronización, por lo que cada elemento contribuye con cierto retraso. Según la norma IEEE 1588 y las recomendaciones de la norma UIT-T G.8271 sobre los aspectos de sincronización de tiempo y fase de las redes de telecomunicaciones y la norma UIT-T G.8271.1 sobre las limitaciones de la red para la sincronización de tiempo en las redes de conmutación de paquetes con soporte total para la sincronización desde la red, para que una red de telecomunicaciones 5G funcione correctamente, el presupuesto de tiempo de la red (actual) debe ser de ±1,1 µs y el retardo de la comunicación de extremo a extremo debe limitarse a ±1,5 µs. Para una tecnología MIMO a prueba de futuro, dicho retardo tendrá que ser de ±130 ns o incluso de ±65 ns como máximo. No se trata de requisitos para el cliente o las aplicaciones que soportará la 5G, sino de requisitos para que la 5G funcione. Estos plazos tan reducidos y precisos no pueden lograrse sin una supervisión precisa de la red, y la supervisión de la red no puede lograrse sin una buena sonda de supervisión.

Lo que se puede encontrar en el control de la sonda…

Una solución habitual en el mercado son las sondas de control integradas en el servidor horario. Sin embargo, se trata de una solución problemática debido a la proverbial sentencia en sí misma. A menos que las sondas estén conectadas diferencialmente entre sí, si la referencia de tiempo equivocada está flotando, la sonda sigue dando información de que todo está bien. La solución al problema es elegir una sonda de monitorización externa, como la Quazar 700, que proporciona un 100% de confianza en que los datos que se nos presentan son una representación del estado real.

En teoría, cada sonda de control debería tener capacidades similares y dar resultados parecidos. Sin embargo, en la práctica, hay grandes diferencias entre los productos de los distintos fabricantes. En nuestra oferta, encontrará una sonda que va más allá de estos estándares y le ofrece unas capacidades mucho mayores.

… y ¿qué puede ofrecerle Quazar-700?

La Quazar-700 es una sonda manejable que controla la calidad de la sincronización de la red con una función de servidor de tiempo que aplasta a la mayoría de las sondas de sus competidores no sólo en la enormidad sino también en la utilidad de sus funcionalidades, de la que pocos fabricantes pueden presumir:

  • Alta precisión y estabilidad gracias a los mejores osciladores (OCXO, DOCXO o RUBID) y una precisión de sincronización horaria de ±15ns con el módulo GPS (Clear Sky)
  • La capacidad de realizar un seguimiento en tiempo real de los parámetros medidos es una característica que distingue fuertemente al Quazar-700 de sus competidores. Los datos en tiempo real se vuelcan desde las interfaces, que pueden analizarse de forma rápida y cómoda.
  • La detección rápida de errores PTP/SyncE (localización y causa) y el funcionamiento inestable de la red 5G relacionados con la sincronización precisa de la hora y la frecuencia es una de las características más elogiadas por nuestros clientes. Con la capacidad de correlacionar gráficos, el Quazar-700 proporciona una gran comodidad en la lectura de las mediciones.
  • El Quazar-700 permite archivar localmente las mediciones hasta 72 horas. La sonda permite el registro y almacenamiento de los datos de archivo monitorizados, y también ofrece una útil colocación de estos datos en gráficos y la exportación a una hoja de cálculo para facilitar la comparación.
  • La opción de detectar interferencias y suplantación de identidad e informar sobre estos eventos son características que pocas sondas de monitorización tienen.
  • Especialmente para los servicios técnicos, el Quazar-700 está disponible además en una versión móvil con un práctico kit de medición. El kit incluye una bolsa, un cable, una fuente de alimentación y una antena de doble banda. Con esta solución, puedes conectarte cómodamente a un router o directamente a la BTS y empezar a medir.

Para obtener información detallada sobre el Quazar-700, le remitimos al subpáginas de dispositivos o breve, y le invitamos a contactarnos.

Resumen

El control de los errores de tiempo en las redes sensibles al tiempo es un aspecto extremadamente importante de la seguridad y el funcionamiento de la red: los errores de tiempo excesivos pueden hacer que todo el sistema sea inoperable. Para prevenir este tipo de sucesos, se han desarrollado sondas de monitorización para poder controlar este valor y corregirlo si es necesario. Una tarea tan importante no debe delegarse en cualquier sonda que pueda simplemente tergiversar el estado real de la red. Merece la pena sacrificar un poco más por una sonda de este tipo, que no sólo indicará correctamente la existencia (o ausencia) de un problema, sino que también ayudará a localizarlo y rectificarlo. Al fin y al cabo, el rendimiento de los sistemas críticos se pone en juego….