時間同步：這是使用PTPv2協議的結果，該協議不僅可測量鏈路傳播時間，而且還可提供全局時間概念。此外，“大白兔”還考慮了因在雙向光纖中為每次通信傳輸（在環路中向前和向后）使用不同波長而產生的有關傳播時間的不對稱性，從而可提高標準PTP協議的精度。由于頻率和相位之前已經同步，因此我們可以在”大白兔”網絡中確保所有設備的全局時間概念。

所有這些工作均可在“大白兔”內核中實現，一部分使用適當的FPGA門控件，一部分使用嵌入式軟件內核。“大白兔”產品包括執行這些不同時鐘工作所需的適當振蕩器、PLL和時序電子產品。

作為案例研究，下面我們將更詳細了解ZEN電路板。該電路板采用雙路“大白兔”內核（D-WRC），這是Seven Solutions用我們最新系列賽靈思7系列產品開發的原始“大白兔”內核的修訂版。D-WRC能夠同步兩個“大白兔”節點，也可作為菊花鏈網絡中的中間鏈路。此外，ZEN電路板還包含由D-WRC控制的高精度、低抖動、溫度補償時鐘資源。

圖2 — 基于Xilinx Zynq SoC器件的“大白兔”門控組份

圖3 —“大白兔”LEN電路板（上圖）和ZEN（右圖）電路板。它們分別由Artix FPGA和Zynq SoC器件提出支持，采用支持工業應用的適當外殼。

此外，Zynq SoC在Linux操作系統下運行的雙核ARM? Cortex?-A9處理器可促進用戶應用的開發。板載提供Linux，有助于使用令人關注的全新特性，例如適用于配置的Web服務、狀態監控的SNMP支持以及遠程固件加載與更新。

ZEN電路板旨在用作提供高精度時間，它可提供多樣化連接與擴展帶來的大量可能性：

IRIG-B I/O是ZEN電路板使用的當日時間，它既可作為主設備，也可作為從設備。

兩個連接至ARM處理器的10/100/1000以太網端口可用于各類網絡應用和協議（NTP、sNTP、PTPv2 以及管理等）。

提供兩個SFP模塊，用于插接符合”大白兔”規范的鏈路。

SMA連接器可讓ZEN電路板與更精確的時鐘同步（例如GPS源或高穩定振蕩器），提供由“大白兔”同步的各類時鐘。

FMC連接器可插入一款采用“大白兔”項目框架開發的夾層板，或是市場現有的任何其它工業電路板。這些FMC卡不僅可增強ZEN的發展潛能，而且還可實現大量的產品配置。

存儲器資源包括SD、DDR3和閃存。

包含兩個UART-USB連接器，可在D-WRC和Cortex處理器中進行管理和調試。

簡言之，ZEN電路板可為最終用戶提供一個節點，其不僅可實現亞納秒同步并以菊花鏈方式工作，同時還可盡其所能地提供最佳的Zynq SoC與全新水平的系統設計功能。

“大白兔”設備

“大白兔”技術肇始于CERN提倡的開放式硬件社區（開放式硬件庫，OHWR）。為加速該技術的學習進程，Seven Solutions開發出了一款由兩片名為SPEC的Spartan?-6電路板組成的“大白兔”入門套件。其中一個可配置為主設備，另一個則可配置為從設備。目的是鼓勵用戶執行幾個早期評估實驗。

這項技術最復雜的組份是交換機。我們通過與CERN、GSI以及其他合作伙伴合作，共同開發了18端口“大白兔”交換機，從而設計了采用MicroTC尺寸規格的主板。核心組份是一款Virtex?-6 （LX240T） FPGA。我們將該器件與一款運行嵌入式Linux 操作系統的外部處理器（ARM926E）進行配對，執行了系統更新和文件管理等各項高級工作。該交換機使用了18個針對SFP的GTX鏈路以及40個面向通用任務（LEDS、SFP檢測等）的GPIO。這是一種非常復雜的產品，既能分配時間，也能在使用標準電信工具的同時處理數據包。

近期，Seven Solutions將“大白兔”內核移植到了LEN電路板中的賽靈思Artix? FPGA系列中（圖3），實現了比現有OHWR器件成本更低、能效更高的解決方案。此外，我們剛剛開發出了一款基于Zynq SoC器件的“大白兔”產品。該WR-ZEN節點（之前的名稱）代表一個完整的通用片上系統方法，其中節點和計算機都整合在同一電路板中。該解決方案可在降低成本，改善系統靈活性的同時，實現更便捷的維護。

Seven Solutions目前開發的工業產品可為管理、配置和監控提供標準接口，不僅能充分利用“大白兔”技術的各項優勢，同時還可提供更強大的特性、支持和文檔。

“大白兔”應用

“大白兔”技術的第一個目標是科學應用。近期該技術已經在一些設備及研究項目中整合，用于高能物理及分布式射電天文設施的框架中。“大白兔”技術已經在多個粒子加速器（CERN、GSI以及其他機構）中使用，而且KM3NeT與HISCORE等國際科研計劃也正在考慮使用該技術。因此，“大白兔”方法已在各種要求嚴格的應用中得到驗證，這類應用要求通過大型設施上的分布式儀器實現精確的時序與頻率轉移。

2014年，“大白兔”還由荷蘭VSL進行了125km的遠距離鏈路測試，并由芬蘭MIKES進行了1，000km的遠距離鏈路測試。

在科研領域之外的廣泛應用中也需要精確時序。智能電網要求準確可靠的時序，而高頻率交易也離不開經過認證的精確時序。

許多此類應用領域目前依賴的是GPS時序信號，這種信號生來就容易受到影響（由于環境條件或者由于意外或惡意阻塞及電子欺騙）。GPS不應該用于安全關鍵性基礎設施（2010年1月20日《美國空軍首腦對過度依賴GPS的警告》，摘自《Inside GNSS》雜志新聞）。在這一點上，“大白兔”代表著一種替代性解決方案，其可實現通過地面光纖進行高精度時序及頻率傳輸。可通過部署標準電信網絡來降低這種方法的成本。

除“大白兔”的功能特性外，Seven Solutions還正在面向要求高可用性的重要應用開發全新工業產品。冗余電源、熱插拔風扇、延期振蕩器以及其它技術允許其部署于不能承受系統故障或長時間維修過程的設施。

圖4 — 為不同節點提供精確時序的“大白兔”網絡。

菊花鏈配置允許通過WR-LEN節點。

圖4是如何將WR-LEN用作分布式機制，以簡單低成本的方式提供時序信息。該系統能夠以類似GPS的方式分配時序。它使用適用于電網應用的IRIG-B輸出格式提供時序。此外，PTPv2也是一種可用的接口，是一種有效選項，因為它能夠與現代電網設施上使用的PTP網絡集成。

圖5是基于ZEN時間提供技術的網絡配置。該實例中顯示了更多功能強大的特性。關鍵組份上的冗余電源、冗余網絡拓撲及延期CSAC振蕩器都可實現。此外，FMC擴展端口還可實現添加夾層卡，進一步開發更多傳感與控制應用。

未來發展

“大白兔”是一項前景光明的技術，能夠解決智能電網、電信以及高頻率交易等各類終端應用領域的同步需求問題。“大白兔”不僅能解決相位同步等問題，同時還能以亞納秒精度為分布在遙遠距離（數百公里）的數以萬計的設備同步時鐘。因此，“大白兔”還能實現超高精度時間傳輸以及無損的全面數據傳輸。

這些特性加上“大白兔”的可擴展性，將有助于開發整個世界范圍的地面同步機制，其不僅可用作GPS解決方案（基于地面衛星接收站天線）的后臺技術，而且還能開啟自動駕駛汽車或室內導航等全新應用的大門。即將來臨的100G電信網絡將通過高精度服務質量評估機制獲得巨大優勢，而5G無線技術則可使用“大白兔”解決眾所周知的相位同步問題。

這些只是“大白兔”可能會在其中產生巨大影響的未來應用的部分示例。此外，由于“大白兔”可能會在IEEE-1588v3配置文件（目前正在考慮）中得到標準化，因此它將非常容易適應多家廠商。而且我們認為最具挑戰性的應用還未出現。

Seven Solutions正在提供第一批基于“大白兔”技術的工業產品。我們的交鑰匙解決方案不僅可便捷集成在基于標準電信接口的用戶應用中，而且只需使用Web服務或SNMP等標準軟件便可完成配置/讀取。下一步我們將針對分配RF生成（無需發送參考頻率）或觸發事件采集整合各種特性，提供大量電信應用所需的高精度。