基于FPGA適用于實時應(yīng)用的以太網(wǎng)交換機

　　實時以太網(wǎng)交換機：要求和標準

　　確定性和同步

　　一個實時系統(tǒng)，意味著“立即” 響應(yīng)輸入。由于“立即”的定義可以隨各種應(yīng)用而改變，所以其最好的定義是“確定性”地對輸入進行響應(yīng)。如果對于一個給定的輸入，它有一個一致的和可預(yù)見的時間延遲，那么這個響應(yīng)是確定性的。因此，根據(jù)定義，一個共享的傳輸介質(zhì)不可能是一個實時系統(tǒng)。

　　為了開發(fā)一個確定性的系統(tǒng)，需要特別的通信工程以確保非關(guān)鍵的通信不會影響到關(guān)鍵實時數(shù)據(jù)的通信。網(wǎng)絡(luò)必須支持低時延、QoS和時間同步，以確保在一個實時的環(huán)境中運行。低延遲由支持以太網(wǎng)交換的硬件提供。QoS可以為實時通信提供更短和更具有確定性的延遲。在實時網(wǎng)絡(luò)中需要時間同步，以便在不同的設(shè)備中確保準確的測量時間戳和計劃控制，在每一臺設(shè)備中同時進行控制。

　　在實時網(wǎng)絡(luò)以及電信網(wǎng)絡(luò)，如SDH和SONET中，時間同步是一個關(guān)鍵的功能。在移動通信基站，超出特定頻率范圍會導(dǎo)致移動切換問題、呼叫干擾、掉線和呼叫拒絕：較低的服務(wù)水平提高了運營商的運營費用(OPEX)。有效的同步使得事后的分析可以快速地遠程定位網(wǎng)絡(luò)故障，而無需緊急現(xiàn)場呼叫。

　　同步源可以是外部的，如GPS(但增加了成本)。實際中變電站電力設(shè)備中時間同步所使用的行業(yè)標準是IRIG-B ，使用GPS時鐘作為時鐘源。然而，IRIG-B需要一個專用的銅網(wǎng)絡(luò)，而與連接設(shè)備，如繼電保護裝置、故障記錄器和PMU的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)不同。

　　同步源也可以來自通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部。IEEE標準1588-2008定義的精確時間協(xié)議(PTP)可以提供類似的強大的同步功能，并使得服務(wù)提供商能夠利用以太網(wǎng)服務(wù)的低成本和可擴展的優(yōu)勢。

　　IEEE 1588-2008 (v2) 精確時間協(xié)議

　　IEEE 1588“網(wǎng)絡(luò)測量和控制系統(tǒng)的精確時鐘同步協(xié)議”或“精確時間協(xié)議”( PTP)是為快速同步不同精度、分辨率和穩(wěn)定性的時鐘網(wǎng)絡(luò)而開發(fā)的，可達到接近納秒級的精度。PTP是專為以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的低成本實現(xiàn)、簡單安裝和維護而設(shè)計的。