使用ClockMatrix 2解决同步和时钟抖动挑战

固定外形开关

比萨盒开关在办公室和企业中变得越来越普遍，制造商已努力在降低成本的同时增加更多功能。披萨盒式交换机采用紧凑型设计，适用于高密度、高可靠性和灵活部署。与大型机架配置交换机相比，披萨盒交换机设备的功耗可以大大降低，以及对空间、电源、空调等机房基础设施的要求，帮助运营商降低总体拥有成本（TCO） ）。

高速 SerDes 的时钟要求

在过去十年中，随着数据速率和数据中心数量的快速增长，现在可以支持新兴的数据密集型计算应用程序（例如机器学习和神经网络）。如果我们使用 SerDes 数据速率作为指标，当今最先进的 4 级脉冲幅度调制 （PAM4） SerDes 运行速度为 112Gbps。现在可以在单个通道中支持 100G 以太网，这在 21 世纪初只有 180 个并行通道才有可能。为了支持用于设计 400G 或 800G 以太网和光网络的 112Gbps PAM4 技术，SerDes 的物理层参考时钟需要具有低于 150fs RMS 的相位抖动。如果加上 PCB 上的噪声考虑、元件布局限制、信号布线要求和电源去耦，硬件开发人员更喜欢这些物理层时钟的相位抖动接近 100fs RMS。由于典型的网络交换机还包括其他时钟，包括用于同步的时钟（下一节将详细介绍）、处理器、ASIC、内存等，因此这是一种超高性能计时 IC，可在单芯片是首选。这有助于 PCB 设计人员拥有针对成本、面积、功率和性能进行优化的时钟树解决方案。瑞萨电子现在提供可满足上述所有要求的 ClockMatrix 2。首选在单个芯片中生成所有时钟要求的超高性能定时 IC。这有助于 PCB 设计人员拥有针对成本、面积、功率和性能进行优化的时钟树解决方案。瑞萨电子现在提供可满足上述所有要求的 ClockMatrix 2。首选在单个芯片中生成所有时钟要求的超高性能定时 IC。这有助于 PCB 设计人员拥有针对成本、面积、功率和性能进行优化的时钟树解决方案。瑞萨电子现在提供可满足上述所有要求的 ClockMatrix 2。

什么是时钟同步？

5G 正在实现连接的下一个前沿，恰如其分地命名为“物联网”，提供迄今为止最快的移动数据传输和广泛的覆盖范围。这种处理新服务的能力也对网络覆盖、网络性能和调度管理提出了新的挑战。运营商需要一个能够处理高数据速率和带宽、大用户群、更好的业务体验和更高效的运维的无线网络。

为了实现网络效率和保证小区覆盖，同步是所有电信网络的基本前提。5G 网络尤其提出了新的挑战，对在整个网络中分配同步参考的准确性和可靠性的需求不断增加。

图 1 是在不同步的网络中会发生的情况的示例。如果没有完整的时间和频率同步，任何关键服务，如移动切换（支持移动用户的呼叫或数据传输的无缝转换，在传输过程中，从一个基站到另一个基站，防止掉线或中止数据传输）都是不可能的。 此外，还需要频率同步来优化基站利用率并提高其效率。时间要求严格的应用程序和诊断也需要时间同步。

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图 1. 网络同步

对以太网系统的时序要求变得越来越严格。传统上，这些系统是在集中式架构中实现的，在这种架构中，通过仔细注意编程以及具有确定性延迟的通信技术来满足时序约束。近年来，越来越多的此类系统利用更分布式的架构和现代网络技术，其时序规范比旧的更专业的技术更不严格。这导致了在此类系统中强制执行时序要求的替代方法。一种这样的技术是使用包含实时时钟的系统组件，所有这些都在系统内相互同步。IEEE 1588 精确时间协议 （PTP） 是一种跨分组交换网络 （PSN） 传输同步的时间协议。Master 将时钟编码为数据包，然后发送到 Slave。IEEE 1588 可以在没有网络支持的情况下用于端到端解决方案，也可以在网络支持的情况下使用（图 2）。

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图 2. IEEE 1588 精确时间协议

介绍时钟矩阵 2

ClockMatrix 2 是一种超高性能、高精度、多通道定时解决方案，针对 400/800Gbps 光传输和有线网络应用进行了优化。基于 2019 年推出的用于 5G 无线和 100/200Gbps 有线网络应用的 ClockMatrix 设备，第二代系列提供了改进的性能，相位抖动低至 88fs RMS。

高度集成的器件提供了实现 IEEE 1588 的所有操作模式所需的所有功能，并具有抖动衰减功能。该器件提供超低抖动时钟输出，可用于数据速率高达 112Gbps PAM4 的同步以太网 SerDes，降低了设计复杂性和物料清单 （BOM） 要求，同时还允许客户将计时器件应用于广泛的各种网络应用。

ClockMatrix 2 系列的主要特点

高度集成的 6 通道精密定时源，无需为高速接口添加额外的抖动衰减器

时钟输出上的 88fs RMS 相位抖动支持高速串行链路的超低抖动时钟输出（高达 112Gbps PAM4 SerDes）

支持多种标准和协议，包括同步以太网 （Sync-E） 和 IEEE 1588

完全符合 ITU-T G.8262.1 和 G.8262 同步以太网标准以及根据 ITU-T G.8273.2 超过 C 类和 D 类时间精度要求的电信边界时钟要求

ClockMatrix 2 系统同步器可以与瑞萨电子互补的模拟和电源产品相结合，为各种应用创建全面的解决方案。例如，ClockMatrix 2与瑞萨的模拟和电源产品一起集成到200/400/800Gbps 固定外形开关解决方案的成功组合中。瑞萨电子提供 250 多种与兼容设备的成功组合，适用于广泛的应用和终端产品。

审核编辑：郭婷