基于FPGA适用于实时应用的以太网交换机

实时以太网交换机：要求和标准

确定性和同步

一个实时系统，意味着“立即” 响应输入。由于“立即”的定义可以随各种应用而改变，所以其最好的定义是“确定性”地对输入进行响应。如果对于一个给定的输入，它有一个一致的和可预见的时间延迟，那么这个响应是确定性的。因此，根据定义，一个共享的传输介质不可能是一个实时系统。

为了开发一个确定性的系统，需要特别的通信工程以确保非关键的通信不会影响到关键实时数据的通信。网络必须支持低时延、QoS和时间同步，以确保在一个实时的环境中运行。低延迟由支持以太网交换的硬件提供。QoS可以为实时通信提供更短和更具有确定性的延迟。在实时网络中需要时间同步，以便在不同的设备中确保准确的测量时间戳和计划控制，在每一台设备中同时进行控制。

在实时网络以及电信网络，如SDH和SONET中，时间同步是一个关键的功能。在移动通信基站，超出特定频率范围会导致移动切换问题、呼叫干扰、掉线和呼叫拒绝：较低的服务水平提高了运营商的运营费用(OPEX)。有效的同步使得事后的分析可以快速地远程定位网络故障，而无需紧急现场呼叫。

同步源可以是外部的，如GPS(但增加了成本)。实际中变电站电力设备中时间同步所使用的行业标准是IRIG-B ，使用GPS时钟作为时钟源。然而，IRIG-B需要一个专用的铜网络，而与连接设备，如继电保护装置、故障记录器和PMU的数据网络不同。

同步源也可以来自通信网络内部。IEEE标准1588-2008定义的精确时间协议(PTP)可以提供类似的强大的同步功能，并使得服务提供商能够利用以太网服务的低成本和可扩展的优势。

IEEE 1588-2008 (v2) 精确时间协议

IEEE 1588“网络测量和控制系统的精确时钟同步协议”或“精确时间协议”( PTP)是为快速同步不同精度、分辨率和稳定性的时钟网络而开发的，可达到接近纳秒级的精度。PTP是专为以太网网络的低成本实现、简单安装和维护而设计的。