Упутство за употребу интел ФПГА програмабилне картице за убрзање Н3000

Увод

Позадина

Интел ФПГА Програмабилна картица за убрзање Н3000 у виртуелизованој радио приступној мрежи (вРАН) захтева подршку за ИЕЕЕ1588в2 као Протокол прецизног времена (ПТП) Телецом Славе Цлоцкс (Т-ТСЦ) да би се програмски задаци правилно заказали. Интел Етхернет контролер КСЛ710 у Интел® ФПГА ПАЦ Н3000 пружа подршку за ИЕЕЕ1588в2. Међутим, ФПГА путања података уводи подрхтавање које утиче на ПТП перформансе. Додавање кола транспарентног сата (Т-ТЦ) омогућава Интел ФПГА ПАЦ Н3000 да компензује своје ФПГА унутрашње кашњење и ублажава ефекте подрхтавања, што омогућава Т-ТСЦ-у да ефикасно апроксимира Велемајсторово време дана (ТоД).

Циљ

Ови тестови потврђују употребу Интел ФПГА ПАЦ Н3000 као ИЕЕЕ1588в2 славе у Опен Радио Аццесс Нетворк (О-РАН). Овај документ описује:

• Поставка теста
• Процес верификације
• Процена перформанси транспарентног механизма сата у ФПГА путањи Интел ФПГА ПАЦ Н3000
• ПТП перформансе Интел ФПГА ПАЦ Н3000 Перформансе Интел ФПГА ПАЦ Н3000 које подржава транспарентни сат су
  у поређењу са Интел ФПГА ПАЦ Н3000 без транспарентног сата, као и са другом Етхернет картицом КСКСВ710 под различитим условима саобраћаја и ПТП конфигурацијама.

Карактеристике и ограничења

Функције и ограничења валидације за подршку Интел ФПГА ПАЦ Н3000 ИЕЕЕ1588в2 су следеће:

• Коришћени софтверски пакет: Линук ПТП пројекат (ПТП4л)
• Подржава следеће телеком професионалцеfiles:
  •  1588в2 (подразумевано)
  • Г.КСНУМКС
  • Г.КСНУМКС
• Подржава двостепени ПТП славе сат.

Интел Цорпоратион. Сва права задржана. Интел, Интел лого и друге Интел ознаке су заштитни знаци Интел Цорпоратион или њених подружница. Интел гарантује перформансе својих ФПГА и полупроводничких производа у складу са тренутним спецификацијама у складу са Интеловом стандардном гаранцијом, али задржава право да изврши измене било којег производа и услуге у било које време без обавештења. Интел не преузима никакву одговорност или одговорност која произилази из примене или коришћења било које информације, производа или услуге описане овде осим ако је Интел изричито пристао у писаној форми. Интеловим клијентима се саветује да набаве најновију верзију спецификација уређаја пре него што се ослоне на било коју објављену информацију и пре него што наруче производе или услуге. *Друга имена и брендови могу се сматрати власништвом других.

• Подржава мултицаст режим од краја до краја.
• Подржава фреквенцију размене ПТП порука до 128 Хз.
  • Ово је ограничење плана валидације и запосленог велемајстора. Можда су могуће ПТП конфигурације веће од 128 пакета у секунди за ПТП поруке.
• Због ограничења Цисцо* Некус* 93180ИЦ-ФКС прекидача који се користи у подешавању валидације, резултати перформанси у условима иперф3 саобраћаја односе се на брзину размене ПТП порука од 8 Хз.
• Подршка за инкапсулацију:
  • Транспорт преко Л2 (необрађени Етхернет) и Л3 (УДП/ИПв4/ИПв6)
    Напомена: У овом документу, сви резултати користе једну 25Гбпс Етхернет везу.

Алати и верзије драјвера

Алати	Версион
БИОС	Интел серверска плоча С2600ВФ 00.01.0013
OS	ЦентОС 7.6
Кернел	кернел-рт-3.10.0-693.2.2.рт56.623.ел7.срц.
Комплет за развој равни података (ДПДК)	18.08
Интел Ц компајлер	19.0.3
Интел КСЛ710 драјвер (и40е драјвер)	2.8.432.9.21
ПТП4л	2.0
ИкЕкплорер	8.51.1800.7 ЕА-Патцх1
лперф3	3.0.11
трафген	Нетснифф-нг 0.6.6 Тоолкит

 ИКСИА саобраћајни тест

Први сет тестова перформанси ПТП-а за Интел ФПГА ПАЦ Н3000 користи ИКСИА* решење за тестирање усаглашености мреже и ПТП-а. ИКСИА КСГС2 кућиште укључује ИКСИА 40 ПОРТ НОВУС-Р100ГЕ8К28 картицу и ИкЕкплорер који обезбеђује графички интерфејс за подешавање виртуелног ПТП Грандмастер-а на ДУТ (Интел ФПГА ПАЦ Н3000) преко једне 25 Гбпс директне Етхернет везе. Блок дијаграм испод илуструје циљану топологију тестирања за референтне вредности засноване на ИКСИА. Сви резултати користе саобраћај генерисан ИКСИА за тестове улазног саобраћаја и користе алатку за трафген на Интел ФПГА ПАЦ Н3000 хосту за тестове излазног саобраћаја, где је улазни или излазни правац увек из перспективе ДУТ-а (Интел ФПГА ПАЦ Н3000 ) домаћин. У оба случаја, просечна брзина саобраћаја је 24 Гбпс. Ово подешавање теста пружа основну карактеризацију ПТП перформанси Интел ФПГА ПАЦ Н3000 са омогућеним Т-ТЦ механизмом, као и његово поређење са фабричком сликом Интел ФПГА ПАЦ Н3000 која није ТЦ под ИТУ-Т Г.8275.1 ПТП проfile.

Топологија за Интел ФПГА ПАЦ Н3000 саобраћајне тестове под ИКСИА Виртуал Грандмастер

ИКСИА резултат теста саобраћаја

Следећа анализа обухвата ПТП перформансе Интел ФПГА ПАЦ Н3000 омогућеног за ТЦ у условима улазног и излазног саобраћаја. У овом одељку, ПТП проfile Г.8275.1 је усвојен за сва саобраћајна испитивања и прикупљање података.

Магнитуда главног одступања

На следећој слици је приказана величина мастер офсета коју је посматрао ПТП4л славе клијент хоста Интел ФПГА ПАЦ Н3000 као функцију протеклог времена под улазним, излазним и двосмерним саобраћајем (просечна пропусност од 24.4 Гбпс).

Кашњење средњег пута (МПД)

Следећа слика приказује средње кашњење путање, израчунато од стране ПТП4 славе-а који користи Интел ФПГА ПАЦ Н3000 као мрежну интерфејс картицу, за исти тест као на горњој слици. Укупно трајање сваког од три саобраћајна теста је најмање 16 сати.

Следећа табела наводи статистичку анализу три саобраћајна теста. Под оптерећењем саобраћаја близу капацитета канала, ПТП4л славе који користи Интел ФПГА ПАЦ Н3000 одржава фазни помак према ИКСИА виртуелном велемајстору у року од 53 нс за све тестове саобраћаја. Поред тога, стандардна девијација магнитуде главног офсета је испод 5 нс.

Статистички детаљи о ПТП перформансама

Г.8275.1 ПТП Проfile	Улазни саобраћај (24Гбпс)	Излазни саобраћај (24Гбпс)	Двосмерни саобраћај (24Гбпс)
РМС	6.35 нс	8.4 нс	9.2 нс
СтдДев (од абс(мак) оффсет)	3.68 нс	3.78 нс	4.5 нс
СтдДев (од МПД)	1.78 нс	2.1 нс	2.38 нс
Мак оффсет	36 нс	33 нс	53 нс

 

Следеће бројке представљају величину главног померања и средње кашњење путање (МПД), под 16-сатним тестом двосмерног саобраћаја од 24 Гбпс за различите ПТП енкапсулације. Леви графикони на овим сликама односе се на ПТП бенцхмарк под ИПв4/УДП енкапсулацијом, док је енкапсулација ПТП порука на десним графовима у Л2 (сирови Етхернет). ПТП4л славе перформансе су прилично сличне, у најгорем случају магнитуда мастер офсета је 53 нс и 45 нс за ИПв4/УДП и Л2 енкапсулацију, респективно. Стандардна девијација офсета магнитуде је 4.49 нс и 4.55 нс за ИПв4/УДП и Л2 енкапсулацију, респективно.

Магнитуда главног одступања

Следећа слика приказује величину главног помака под двосмерним саобраћајем од 24 Гбпс, ИПв4 (лево) и Л2 (десно) енкапсулација, Г8275.1 Проfile.

Кашњење средњег пута (МПД)

Следећа слика приказује средње кашњење путање Интел ФПГА ПАЦ Н3000 хост ПТП4л славе-а под двосмерним саобраћајем од 24 Гбпс, ИПв4 (лево) и Л2 (десно) енкапсулација, Г8275.1 Проfile.

Апсолутне вредности МПД-а нису јасан показатељ ПТП конзистентности, јер зависе од дужине каблова, кашњења путање података и тако даље; међутим, гледајући мале МПД варијације (2.381 нс и 2.377 нс за ИПв4 и Л2 случај, респективно) чини очигледним да је ПТП МПД прорачун доследно прецизан у обе инкапсулације. Он проверава доследност ПТП перформанси у оба режима енкапсулације. Промена нивоа у израчунатом МПД на Л2 графу (на горњој слици, десни график) је последица инкременталног ефекта примењеног саобраћаја. Прво, канал је неактиван (МПД рмс је 55.3 нс), затим се примењује улазни саобраћај (други инкрементални корак, МПД рмс је 85.44 нс), након чега следи истовремени излазни саобраћај, што резултира израчунатим МПД од 108.98 нс. Следеће бројке прекривају величину главног помака и израчунати МПД теста двосмерног саобраћаја примењеног на ПТП4л славе који користи Интел ФПГА ПАЦ Н3000 са Т-ТЦ механизмом, као и на други који користи Интел ФПГА ПАЦН3000 без ТЦ функционалност. Т-ТЦ Интел ФПГА ПАЦ Н3000 тестови (наранџасти) почињу од времена нула, док ПТП тест који користи не-ТЦ Интел ФПГА ПАЦ Н3000 (плави) почиње око Т = 2300 секунди.

Магнитуда главног одступања

На следећој слици је приказана величина мастер офсета у оквиру улазног саобраћаја (24 Гбпс), са и без ТТЦ подршке, Г.8275.1 Проfile.

На горњој слици, ПТП перформансе Интел ФПГА ПАЦ Н3000 са омогућеним ТЦ у саобраћају су сличне онима које нису ТЦ Интел ФПГА ПАЦ Н3000 током првих 2300 секунди. Ефикасност Т-ТЦ механизма у Интел ФПГА ПАЦ Н3000 је истакнута у сегменту теста (после 2300. секунде) где се на интерфејсе обе картице примењује једнако оптерећење саобраћаја. Слично на доњој слици, МПД прорачуни се посматрају пре и после примене саобраћаја на каналу. Ефикасност Т-ТЦ механизма је наглашена у компензацији за време задржавања пакета, што је кашњење пакета кроз ФПГА путању између 25Г и 40Г МАЦ-ова.

Кашњење средњег пута (МПД)

Следећа слика приказује средње кашњење путање Интел ФПГА ПАЦ Н3000 хост ПТП4л славе-а под улазним саобраћајем (24 Гбпс), са и без Т-ТЦ подршке, Г.8275.1 Проfile.

Ове бројке показују серво алгоритам ПТП4л славе-а, због корекције времена задржавања ТЦ-а, видимо мале разлике у прорачунима просечног кашњења путање. Због тога је смањен утицај флуктуација кашњења на апроксимацију главног офсета. У следећој табели је наведена статистичка анализа ПТП перформанси, која укључује РМС и стандардну девијацију главног офсета, стандардну девијацију средњег кашњења путање, као и најгори главни помак за Интел ФПГА ПАЦ Н3000 са и без Т- ТЦ подршка.

Статистички детаљи о ПТП перформансама под улазним саобраћајем

Улазни саобраћај (24Гбпс) Г.8275.1 ПТП Проfile	Интел ФПГА ПАЦ Н3000 са Т-ТЦ	Интел ФПГА ПАЦ Н3000 без Т-ТЦ
РМС	6.34 нс	40.5 нс
СтдДев (од абс(мак) оффсет)	3.65 нс	15.5 нс
СтдДев (од МПД)	1.79 нс	18.1 нс
Мак оффсет	34 нс	143 нс

Директно поређење Интел ФПГА ПАЦ Н3000 који подржава ТЦ са верзијом која није ТЦ
Показује да је ПТП перформанса 4к до 6к нижа у односу на било коју од статистичких
метрика (најгори случај, РМС или стандардна девијација главног офсета). У најгорем случају
главни помак за Г.8275.1 ПТП конфигурацију Т-ТЦ Интел ФПГА ПАЦ Н3000 је 34
нс под условима улазног саобраћаја на граници пропусног опсега канала (24.4Гбпс).

лперф3 саобраћајни тест

Овај одељак описује иперф3 тест бенчмаркинга саобраћаја за даљу процену ПТП перформанси Интел ФПГА ПАЦ Н3000. Алат иперф3 је коришћен за емулацију услова активног саобраћаја. Мрежна топологија иперф3 саобраћајних бенчмарка, приказана на слици испод, укључује повезивање два сервера, од којих сваки користи ДУТ картицу (Интел ФПГА ПАЦ Н3000 и КСКСВ710), на Цисцо Некус 93180ИЦ ФКС прекидач. Цисцо прекидач делује као гранични сат (Т-БЦ) између два ДУТ ПТП славе-а и Цалнек Парагон-НЕО Грандмастер-а.

Мрежна топологија за тест саобраћаја Интел ФПГА ПАЦ Н3000 лперф3

ПТП4л излаз на сваком од ДУТ хостова обезбеђује мерења података о ПТП перформансама за сваки славе уређај у подешавању (Интел ФПГА ПАЦ Н3000 и КСКСВ710). За иперф3 тест саобраћаја, следећи услови и конфигурације се примењују на све графиконе и анализу перформанси:

• 17 Гбпс агрегирани пропусни опсег саобраћаја (и ТЦП и УДП), било излазног или улазног или двосмерног према Интел ФПГА ПАЦ Н3000.
• ИПв4 енкапсулација ПТП пакета, због ограничења конфигурације на Цисцо Некус 93180ИЦ-ФКС прекидачу.
• Брзина размене ПТП порука ограничена је на 8 пакета у секунди, због ограничења конфигурације на Цисцо Некус 93180ИЦ-ФКС прекидачу.

перф3 Траффиц Тест Ресулт

Следећа анализа обухвата перформансе Интел ФПГА ПАЦ Н3000 и КСКСВ710 картице, које истовремено делују као мрежна картица за ПТП славе (Т-ТСЦ) Цалнек Парагон НЕО Грандмастер преко Т-БЦ Цисцо прекидача.

Следеће слике показују величину мастер офсета и МПД током времена за три различита теста саобраћаја користећи Интел ФПГА ПАЦ Н3000 са Т-ТЦ и КСКСВ710 картицом. На обе картице, двосмерни саобраћај има највећи утицај на перформансе ПТП4л. Саобраћајни тест траје 10 сати. На следећим сликама, реп графа означава тачку у времену у којој се саобраћај зауставља и величина ПТП мастер офсета се спушта на своје ниске нивое, због неактивног канала.

Величина главног одступања за Интел ФПГА ПАЦ Н3000

Следећа слика приказује средње кашњење путање за Интел ФПГА ПАЦ Н3000 са Т ТЦ, под улазним, излазним и двосмерним иперф3 саобраћајем.

Средње кашњење путање (МПД) за Интел ФПГА ПАЦ Н3000

Следећа слика приказује средње кашњење путање за Интел ФПГА ПАЦ Н3000 са Т ТЦ, под улазним, излазним и двосмерним иперф3 саобраћајем.

Величина главног одступања за КСКСВ710

Следећа слика приказује величину главног офсета за КСКСВ710, под улазним, излазним и двосмерним иперф3 саобраћајем.

Средње кашњење путање (МПД) за КСКСВ710

Следећа слика приказује средње кашњење путање за КСКСВ710, под улазним, излазним и двосмерним иперф3 саобраћајем.

Што се тиче перформанси Интел ФПГА ПАЦ Н3000 ПТП, најгори главни помак у било ком саобраћајном стању је унутар 90 нс. Док је под истим двосмерним саобраћајним условима, РМС мастер офсета Интел ФПГА ПАЦ Н3000 је 5.6к бољи од оног на КСКСВ710 картици.

	Интел ФПГА ПАЦ Н3000			КСКСВ710 Цард
	Ингресс Траффиц10Г	Излазни саобраћај 18Г	Двосмерни саобраћај18Г	Ингресс Траффиц18Г	Излазни саобраћај 10Г	Двосмерни саобраћај18Г
РМС	27.6 нс	14.2 нс	27.2 нс	93.96 нс	164.2 нс	154.7 нс
СтдДев (од абс(мак) оффсет)	9.8 нс	8.7 нс	14.6 нс	61.2 нс	123.8 нс	100 нс
СтдДев (од МПД)	21.6 нс	9.2 нс	20.6 нс	55.58 нс	55.3 нс	75.9 нс
Мак оффсет	84 нс	62 нс	90 нс	474 нс	1,106 нс	958 нс

Значајно је да главни офсет Интел ФПГА ПАЦ Н3000 има нижу стандардну девијацију,
најмање 5к мање од КСКСВ710 картице, значи да је ПТП апроксимација
Велемајсторски сат је мање осетљив на кашњење или варијације буке у саобраћају
Интел ФПГА ПАЦ Н3000.
Када се упореди са ИКСИА резултатом саобраћајног теста на страници 5, најгори случај
главни офсет са Т-ТЦ омогућеним Интел ФПГА ПАЦ Н3000 се чини вишим. Осим тога
разлике у топологији мреже и пропусности канала, то је због Интела
ФПГА ПАЦ Н3000 се снима под Г.8275.1 ПТП проfile (брзина синхронизације 16 Хз), док
брзина синхронизоване поруке у овом случају је ограничена на 8 пакета у секунди.

Магнитуда поређења главног офсета

Следећа слика приказује величину поређења главног офсета у двосмерном иперф3 саобраћају.

Поређење средњег кашњења путање (МПД).

Следећа слика приказује поређење средњег кашњења путање под двосмерним иперф3 саобраћајем.

Супериорне ПТП перформансе Интел ФПГА ПАЦ Н3000, у поређењу са КСКСВ710 картицом, такође су подржане евидентно већим одступањем израчунатог средњег кашњења путање (МПД) за КСКСВ710 и Интел ФПГА ПАЦ Н3000 у сваком од тестова циљаног саобраћаја, за прampле двосмерни иперф3 саобраћај. Занемарите средњу вредност у сваком случају МПД-а, која може бити различита из више разлога, као што су различити Етхернет каблови и различито кашњење језгра. Уочени диспаритет и скок у вредностима за КСКСВ710 картицу нису присутни у Интел ФПГА ПАЦ Н3000.

РМС од 8 узастопних мастер офсет поређење

Закључак

Путања ФПГА података између КСФП28 (25Г МАЦ) и Интел КСЛ710 (40Г МАЦ) додаје променљиво кашњење пакета што утиче на тачност апроксимације ПТП Славе-а. Додавање подршке за Транспарент Цлоцк (Т-ТЦ) у ФПГА меку логику Интел ФПГА ПАЦ Н3000 обезбеђује компензацију овог кашњења пакета додавањем његовог времена боравка у пољу корекције инкапсулираних ПТП порука. Резултати потврђују да Т-ТЦ механизам побољшава перформансе тачности ПТП4л славе-а.

Такође, ИКСИА резултат теста саобраћаја на страници 5 показује да Т-ТЦ подршка у ФПГА путањи података побољшава ПТП перформансе за најмање 4к, у поређењу са Интел ФПГА ПАЦ Н3000 без Т-ТЦ подршке. Интел ФПГА ПАЦ Н3000 са Т-ТЦ представља најгори могући главни помак од 53 нс под оптерећењем улазног, излазног или двосмерног саобраћаја на граници капацитета канала (25 Гбпс). Дакле, са Т-ТЦ подршком, Интел ФПГА ПАЦ Н3000 ПТП перформансе су и прецизније и мање склоне варијацијама шума.

У лперф3 саобраћајном тесту на страници 10, ПТП перформансе Интел ФПГА ПАЦ Н3000 са омогућеним Т-ТЦ упоређују се са КСКСВ710 картицом. Овај тест је ухватио ПТП4л податке за оба славе такта у улазном или излазном саобраћају који се размењује између два домаћина Интел ФПГА ПАЦ Н3000 и КСКСВ710 картице. Најгори главни помак примећен код Интел ФПГА ПАЦ Н3000 је најмање 5к нижи од КСКСВ710 картице. Такође, стандардна девијација снимљених офсета такође доказује да Т-ТЦ подршка Интел ФПГА ПАЦ Н3000 омогућава глаткију апроксимацију Грандмастеровог сата.

Да бисте додатно потврдили ПТП перформансе Интел ФПГА ПАЦ Н3000, потенцијалне опције тестирања укључују:

• Валидација под различитим ПТП проfileс и брзине порука за више од једне Етхернет везе.
• Процена лперф3 саобраћајног теста на страни 10 са напреднијим прекидачем који омогућава веће брзине ПТП порука.
• Процена Т-СЦ функционалности и његове ПТП временске тачности према Г.8273.2 Тестирање усаглашености.

Историја ревизија документа за ИЕЕЕ 1588 В2 тест

 

Документ Версион	Промене
2020.05.30	Првобитно издање.

 

Документи / Ресурси

Интел ФПГА Програмабилна картица за убрзање Н3000 [пдф] Упутство за кориснике ФПГА програмабилна картица за убрзање, Н3000, програмабилна картица за убрзање Н3000, ФПГА програмабилна картица за убрзање Н3000, ФПГА, ИЕЕЕ 1588 В2 тест

Референце

• Упутство за употребу