基于FPGA適用于實(shí)時(shí)應(yīng)用的以太網(wǎng)交換機(jī)

　　實(shí)時(shí)以太網(wǎng)交換機(jī)：要求和標(biāo)準(zhǔn)

　　確定性和同步

　　一個(gè)實(shí)時(shí)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(duì)輸入進(jìn)行響應(yīng)。如果對(duì)于一個(gè)給定的輸入，它有一個(gè)一致的和可預(yù)見的時(shí)間延遲，那么這個(gè)響應(yīng)是確定性的。因此，根據(jù)定義，一個(gè)共享的傳輸介質(zhì)不可能是一個(gè)實(shí)時(shí)系統(tǒng)。

　　為了開發(fā)一個(gè)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(huì)影響到關(guān)鍵實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的通信。網(wǎng)絡(luò)必須支持低時(shí)延、QoS和時(shí)間同步，以確保在一個(gè)實(shí)時(shí)的環(huán)境中運(yùn)行。低延遲由支持以太網(wǎng)交換的硬件提供。QoS可以為實(shí)時(shí)通信提供更短和更具有確定性的延遲。在實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)中需要時(shí)間同步，以便在不同的設(shè)備中確保準(zhǔn)確的測(cè)量時(shí)間戳和計(jì)劃控制，在每一臺(tái)設(shè)備中同時(shí)進(jìn)行控制。

　　在實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)以及電信網(wǎng)絡(luò)，如SDH和SONET中，時(shí)間同步是一個(gè)關(guān)鍵的功能。在移動(dòng)通信基站，超出特定頻率范圍會(huì)導(dǎo)致移動(dòng)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(yùn)營(yíng)商的運(yùn)營(yíng)費(fèi)用(OPEX)。有效的同步使得事后的分析可以快速地遠(yuǎn)程定位網(wǎng)絡(luò)故障，而無需緊急現(xiàn)場(chǎng)呼叫。

　　同步源可以是外部的，如GPS(但增加了成本)。實(shí)際中變電站電力設(shè)備中時(shí)間同步所使用的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是IRIG-B ，使用GPS時(shí)鐘作為時(shí)鐘源。然而，IRIG-B需要一個(gè)專用的銅網(wǎng)絡(luò)，而與連接設(shè)備，如繼電保護(hù)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(biāo)準(zhǔn)1588-2008定義的精確時(shí)間協(xié)議(PTP)可以提供類似的強(qiáng)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(kuò)展的優(yōu)勢(shì)。

　　IEEE 1588-2008 (v2) 精確時(shí)間協(xié)議

　　IEEE 1588“網(wǎng)絡(luò)測(cè)量和控制系統(tǒng)的精確時(shí)鐘同步協(xié)議”或“精確時(shí)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(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)而開發(fā)的，可達(dá)到接近納秒級(jí)的精度。PTP是專為以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的低成本實(shí)現(xiàn)、簡(jiǎn)單安裝和維護(hù)而設(shè)計(jì)的。