21-EFT.WP.Metrology.Sync v1.0 | 第15章 用例与参考实现

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第15章 用例与参考实现

一句话目标：以三类可复制场景展示同步栈从设计→部署→测量→评估→发布的端到端落地，给出 P/S/M/I 映射与 manifest.sync.* 样例键。

I. 范围与对象

1. 场景覆盖
   • 数据中心 Leaf-Spine 拓扑的 PTP + BCM（目标 p99(sync_error) ≤ 100 ns）。
   • 开放 RAN 前传 SyncE + PTP + Holdover（目标 p95(sync_error) ≤ 1.5 us）。
   • 实验室计量链 White Rabbit（目标 mean(sync_error) ≤ 0.5 ns）。
2. 输入
   拓扑 G=(V,E)、设备能力与时间戳类型（hw|sw|hybrid）、参考链路与 GM 策略、窗口 Delta_t、阈值与 SLO。
3. 输出
   运行参数、SLI/SLO 评估、误差预算、面板、回退与 manifest.sync.*。

II. 名词与变量

• 时基与度量：ts, tau_mono, offset, skew, J_rms, J_pp, asym, PDV, T_arr, delta_form, Delta_t。
• 目标与预算：tol_sync, skew_max, J_rms_max, tol_asym, availability_target, E_budget, burn_rate。
• 协议与组件：PTPv2.1, SyncE, WR, GM, BC, OC, BMCA。

III. 公设引用 P61x-*（本章不新立，只复用）

• P612-1 测度与域显式、P612-4 两口径强制、P613-* 合规与审计、P614-* SLI/SLO 与误差预算、P608-* 缓冲与重采样不可改变语义。
• 时间窗口一律在 tau_mono 评估，对外以 ts 发布并附 offset/skew/J。

IV. 最小方程引用 S61x-*（关键式）

• sync_error(t) = | ts_ref(t) - ts_local(t) |；
• skew(t) = d ts_local / dt - d ts_ref / dt；
• J_rms = sqrt( mean_window( ( offset - mean_window(offset) )^2 ) )；
• asym = | delay_ms - delay_sm |；
• delta_form = | ( 1 / c_ref ) * ( ∫ n_eff d ell ) - ( ∫ ( n_eff / c_ref ) d ell ) |；
• pass = ∧_k metric_k ≤ tol_k；
• bad_time, E_budget, burn_rate 见第14章 S614-*。

V. 用例 A：数据中心 PTP + BCM（100 ns 级）

1. I. 场景与目标
   • 拓扑：Leaf-Spine，GM 双活热备（外部 GNSS + OCXO），每台 ToR 为 BC，主机 OC 硬件时间戳。
   • 目标：p99(sync_error) ≤ 100 ns，p99(|skew|) ≤ 1 ppm，J_rms ≤ 30 ns，availability ≥ 0.999。
2. II. 就绪条件
   • 设备能力清单、链路对称性基线（光口/电口混合）、BMCA 策略与 profile（Telecom Profile G.8275.2）。
   • 计量链 T_arr 两口径路径与 Delta_t=60 s。
3. III. 流程 M60-15A
   • 设计与部署：
     1. deploy_ptp_profile(profile="G.8275.2", topo, hw_caps) -> plan_id。
     2. servo_tune(nodes=BC, target_bw, damping) -> params。
   • 校准与测量：
     1. run_sync_probe(plan_id, duration=24h) -> samples（offset/skew/J/asym/PDV）。
     2. calc_arrival_two_forms(path, n_eff, c_ref) -> delta_form。
   • 评估与面板：
     1. compute_sync_sli(samples, window=Delta_t, qset={p50,p95,p99}) -> sli。
     2. evaluate_slo(sli, rules_A) -> {pass, violations, burn_rate, q_score_sync}。
     3. emit_dashboard(spec_A, series) -> panel_id。
   • 发布与签名：
     export_sli_manifest(ctx_A, sli, slo) -> manifest.sync.sli；sign_panel(...)。
4. IV. 契约片段 C60-15A-*
   p99(sync_error) ≤ 100e-9；p99(|skew|) ≤ 1e-6；J_rms ≤ 30e-9；asym ≤ 50e-9；delta_form ≤ tol_Tarr。
5. V. 经验与回退
   若 burn_rate > 0.6：提升 BC 滤波常数、启用对称性复测与链路置换；gm_switch_count ≤ 1/24h。

VI. 用例 B：开放 RAN 前传 SyncE + PTP + Holdover（1.5 us 级）

1. I. 场景与目标
   • 拓扑：DU/RU 前传，SyncE 提供频率，PTP 提供相位/时间，BC 位于 Aggregation；RU 具备 holdover（OCXO）。
   • 目标：p95(sync_error) ≤ 1.5 us（窗口 15 分钟），失锁后 t_holdover_1.5us ≥ 2 h。
2. II. 就绪条件
   ITU-T G.8265.1/G.8275.1 配置，class C/D T-BC，线路对称性测量；事件脚本用于 GM 失锁演练。
3. III. 流程 M60-15B
   • 频率锁定：enable_synce(nodes) -> freq_lock_report。
   • 相位对齐：deploy_ptp_profile("G.8275.1", ...) -> plan_id；servo_tune(RU, target_bw_low)。
   • 失锁演练：failover_test(gm_pair, trigger="GNSS_loss", max_tswitchover=2s) -> report。
   • 评估：compute_sync_sli、evaluate_slo(rules_B)；holdover_assess(RU, horizon=4h)。
4. IV. 契约片段 C60-15B-*
   p95(sync_error) ≤ 1.5e-6；p99(|skew|) ≤ 50e-9（有 SyncE）；t_holdover_1.5us ≥ 2 h；PDV_p98 ≤ 1500 ns。
5. V. 经验与回退
   若 PDV 过高：限流拥塞队列、启用 two-step 时间戳；若 t_holdover 不足：升级 OCXO 等级或缩短回退时间窗。

VII. 用例 C：实验室 White Rabbit（亚纳秒级）

1. I. 场景与目标
   • 拓扑：GM（Rb/GNSS）→ WR switch → WR node → DUT；光纤链路需温补与色散校正。
   • 目标：mean(sync_error) ≤ 0.5 ns，p99(sync_error) ≤ 1 ns，asym ≤ 250 ps。
2. II. 就绪条件
   预热与频稳判据（Allan dev 达门限），色散参数与光纤长度测量，delta_form 路径记录。
3. III. 流程 M60-15C
   • 配置与环回：wr_calibrate_links(fiber_map) -> asym_table。
   • 长稳运行：run_sync_probe(duration=48h)；estimate_asymmetry(samples, method="WR-cal")。
   • 评估与发布：compute_sync_sli、evaluate_slo(rules_C)、export_sli_manifest。
4. IV. 契约片段 C60-15C-*
   mean(sync_error) ≤ 0.5e-9；p99(sync_error) ≤ 1e-9；asym ≤ 0.25e-9；delta_form ≤ tol_Tarr。
5. V. 经验与回退
   温漂超限时，切换至短纤参考或提高温度补偿频率；burn_rate > 0.3 触发光纤复检与连接器更换。

VIII. 实现绑定 I60-15*（参考）

• deploy_ptp_profile(profile, topo, hw_caps) -> plan_id
• servo_tune(nodes, target_bw, damping) -> params
• enable_synce(nodes) -> freq_lock_report
• run_sync_probe(plan_id, duration) -> samples
• compute_sync_sli(stream|samples, window, qset) -> sli
• estimate_asymmetry(samples, method) -> asym_est
• failover_test(gm_pair, trigger, max_tswitchover) -> report
• holdover_assess(node, horizon) -> {t_holdover_x, drift}
• calc_arrival_two_forms(path, n_eff, c_ref) -> {delta_form}
• evaluate_slo(sli, rules) -> {pass, violations, bad_time, E_budget, burn_rate, q_score_sync}
• emit_dashboard(spec, series) -> panel_id
• export_sli_manifest(ctx, sli, slo) -> manifest.sync.sli
• 不变量：unique(plan_id)；分位实现与离线复算一致；check_dim(expr) 通过；delta_form ≤ tol_Tarr。

IX. 交叉引用

• 到达时计量与路径：见《EFT.WP.Metrology.TimeBase v1.0》第9章。
• 缓冲与时基转换：见本卷第8章；清洗/发布口径：见《EFT.WP.Methods.Cleaning v1.0》第10章。
• 噪声与 Allan：见本卷第9章；统计 SLO：见《EFT.WP.Methods.CrossStats v1.0》第14章。
• 成像到达时一致化（若场景为光链路成像时间戳）：见《EFT.WP.Methods.Imaging v1.0》第13章。

X. 质量度量与风控

• 统一面板层：sync_error p50/p95/p99、skew、J_rms/J_pp、PDV、asym、delta_form、burn_rate。
• 风控动作分级：参数微调（带宽、阻尼）→ 路径降权/限流 → 源切换/回退 → 冻结发布与强制审计。
• 回放与再现：manifest.sync.sli.replay_uri、TraceID、config_hash 保证可重放与追溯。

小结

• 三个用例覆盖 100 ns / 1.5 us / 1 ns 三档目标，复用同一 P/S/M/I 口径与 C60-15* 契约。
• 通过 M60-15A/B/C 与 I60-15*，实现从拓扑设计到 SLO 评估与清单签名的闭环；关键度量 delta_form 始终随发布落盘，确保跨卷一致性。