TD-SCDMA系統(tǒng)高精度時間同步信號解決方案-培訓資料

TD-SCDMA系統(tǒng)高精度時間

同步信號解決方案中國移動通信研究院韓柳燕hanliuyan@2010年5月目錄TD系統(tǒng)時間同步背景介紹基本概念同步需求同步現(xiàn)狀解決方案1588v2地面?zhèn)鬏敿夹g介紹時間同步組網(wǎng)可行性研究TD系統(tǒng)時間同步整體解決方案時間同步與頻率同步秒：1963年，第13屆國際計量大會決定，以銫原子Cs-133基態(tài)的兩個超精細能級之間躍遷所對應的輻射的9192631770個周期的持續(xù)時間。國際原子時：1971年10月，國際時間局定義了國際原子時（TAI），以世界上大約100臺銫原子鐘進行對比，再由國際時間局進行數(shù)據(jù)處理，求出統(tǒng)一的原子時。我國陜西天文臺的國家授時中心代表我國參加國際原子時合作。國際天文時：以天體運動的周期現(xiàn)象為標準源的時標統(tǒng)稱為天文時。1820年法國科學院正式提出：一個太陽日的1/86400為一個太陽秒，稱為世界時秒長。協(xié)調(diào)世界時（UTC）：由于天文時和原子時存在差異，為了折衷，提出了協(xié)調(diào)世界時，即UTC時間（CoordinatedUniversalTime）。UTC時間采用國際原子時，但是通過閏秒調(diào)整的方法使得原子時與UT1時間的差距小于0.9秒。閏秒調(diào)整在6月30日或者12月31日通過加1秒或者減1秒的方式，來進行調(diào)整?；靖拍頣D-SCDMA時間同步需求TD-SCDMA組網(wǎng)對時間同步要求較高TD-SCDMA/TD-LTE均屬于TDD時分雙工系統(tǒng)，在相同的頻率上發(fā)送上/下行數(shù)據(jù)，需要基站間同步，以避免時隙間和上/下行幀之間的干擾。任意兩個TD基站空口時間偏差不能超過3μs。TD基站時間同步精度要求為

1.5μs。制式頻率同步時間同步GSM50ppbNoneWCDMA50ppbNoneCDMA200050ppb小于3msTD-SCDMA50ppb小于1.5msFDD-LTE50ppbNoneTD-LTE50ppb小于1.5ms各種無線通信系統(tǒng)的同步性能指標要求MSRNCAccessnetwork

NODEBNODEB原子鐘守時能力各自獨立的原子鐘守時能力不能滿足TD需求；網(wǎng)絡中必須有統(tǒng)一的參考時間同步源。本振源老化率/最低準確度變化1ms需用時間變化1us需用時間移動頻率同步網(wǎng)PRC/LPR2×10-12(骨干網(wǎng)工程指標)約16年5.8天G.811規(guī)定的1級時鐘1×10-11(最低準確度)約3.2年1.17天銣原子鐘5×10-11(月老化率)約7.5月高穩(wěn)晶體振蕩器1×10-9(天老化率)約11.5天普通晶體振蕩器1×10-7(天老化率)約2.8小時一般計算機1×10-5(天老化率)約100秒TD-SCDMA時間同步現(xiàn)狀依賴GPS存在的問題GPS饋線超過100米還需要增加放大器安全問題GPS系統(tǒng)存在安全隱患。GPS故障率：GPS部分已成為除射頻模塊外的第二高故障率設備，約占總故障數(shù)的15%左右。施工問題安裝施工比較困難。GPS天線安裝要求較高，選址困難，尤其是室內(nèi)覆蓋站。GPS天線放大器同軸線纜GPS接收機GPS替代解決方案時間源時間傳輸時間接收GPS替代方案：衛(wèi)星替代和傳輸替代分別解決安全隱患和施工問題衛(wèi)星替代---采用北斗/GPS雙模衛(wèi)星授時模塊替代目前單GPS模塊，解決安全隱患。傳輸替代----采用1588v2地面?zhèn)魉头桨?，解決施工難題。同時有效減少衛(wèi)星接收機數(shù)量。北斗/GPS目錄TD系統(tǒng)時間同步背景介紹1588v2地面?zhèn)鬏敿夹g介紹概況測量機制時鐘模式時間同步組網(wǎng)可行性研究TD系統(tǒng)時間同步整體解決方案通訊網(wǎng)絡對同步的需求

傳統(tǒng)固網(wǎng)TDM業(yè)務對時鐘同步的需求如果承載網(wǎng)絡兩端的時鐘不一致，長期積累后會造成滑碼無線IPRAN對同步的需求

不同基站之間的頻率必須同步在一定精度之內(nèi)，否則基站切換時會出現(xiàn)掉線專用時鐘同步網(wǎng)（BITS）的需求

在傳統(tǒng)的通訊網(wǎng)絡結(jié)構中，除了業(yè)務承載網(wǎng)絡外，一般還會存在一個獨立的時鐘發(fā)布網(wǎng)絡，采用PDH/SDH來分發(fā)時鐘，需要滿足接口指標已有時間同步協(xié)議NTP,SNTP精度ms級別，不能滿足TD需求可提供時間和頻率同步1588安捷倫實驗室的JohnEidson等開發(fā)PTP1588IEEE2001年贊助、2002年成為IEEE標準1588概況1588版本IEEE1588v1版本于2002年11月8日發(fā)布。IEEE在2008年3月27日通過了1588v2草案，對v1進行了改進和提高，1588v2版本于2008年7月24日發(fā)布。1588v1協(xié)議為工業(yè)自動化測量和控制系統(tǒng)開發(fā)，適用于工業(yè)局域網(wǎng)應用。1588v2在原協(xié)議的基礎上，針對通信網(wǎng)的特點進行了改進，提高了同步的精度，加入了故障容限等，使之更適合通信領域的應用。引入透明時鐘，包括E2E透明時鐘和P2P透明時鐘。新增端口間延時測量機制，為peer延時機制。新增支持故障容限，滿足冗余和安全的需要。新增支持單播功能。精簡了幀頭，采用短幀，可以減少網(wǎng)絡帶寬開銷，相應降低可能的網(wǎng)絡排隊延時。增加了安全認證，使用集成保護機制確認收到的消息來自經(jīng)確認的源，保證未被修改和非重播。增加了TLV（類型－長度－值）擴展。提高了Sync報文發(fā)送頻率。

M與S的時間偏移量(假設Tms=Tsm)：Offset=[(t2-t1)-(t4-t3)]/2M與S之間的時間延遲：Delay=[(t2-t1)+(t4-t3)]/21588測量機制假設主從時鐘之間的鏈路延遲是對稱的，從時鐘根據(jù)已知的4個時間值，可以計算出與主時鐘的時間偏移量和鏈路延遲。t2-t1-Offset=Delayt4-(t3-Offset)=Delay

整體流程當一個時鐘上線，它在系統(tǒng)指定的時間內(nèi)監(jiān)聽來自主時鐘的Sync消息如果收到Sync消息，則根據(jù)最佳主時鐘算法決定狀態(tài)如果這段時間內(nèi)沒有收到Sync消息，該時鐘則假定自己為主時鐘，狀態(tài)為Pre_Master時鐘的端口表現(xiàn)為主時鐘的狀態(tài)，但是不發(fā)送某種特定的消息（Sync）Pre_Master狀態(tài)會保持一定的時間如果在指定時間內(nèi)沒有收到Sync消息，則狀態(tài)為主時鐘，并發(fā)送Sync消息如果在指定時間內(nèi)收到Sync消息，則根據(jù)最佳主時鐘算法決定狀態(tài)如果是主時鐘，周期性地發(fā)送Sync消息如果是從時鐘，周期性地與主時鐘交互，糾正本地時鐘主時鐘與從時鐘的狀態(tài)可能會不斷轉(zhuǎn)換由最佳主時鐘算法決定Recommand_state=BMC_Msater

狀態(tài)轉(zhuǎn)換為主時鐘Recommand_state=BMC_Slave

狀態(tài)轉(zhuǎn)換為從時鐘1588時鐘模式1588有三種時鐘模式：普通時鐘OC、邊界時鐘BC和透明時鐘TC。

普通時鐘OCOC（OrdinaryClock）是網(wǎng)絡始端或終端設備，該設備只有一個1588端口，該端口只能作為SLAVE或MASTER。邊界時鐘BCBC（BoundaryClock）是網(wǎng)絡中間節(jié)點時鐘設備，該設備有多個1588端口。其中一個端口可作為SLAVE，設備系統(tǒng)時鐘的頻率和時間同步于上一級設備，其他端口作為MASTER，可以實現(xiàn)逐級的時間傳遞。透明時鐘TCTC（TransparentClock）是網(wǎng)絡中間節(jié)點時鐘設備，其可分為E2ETC（EndtoEndTC）和P2PTC（PeertoPeerTC）兩種1588v1—普通時鐘&邊界時鐘主時鐘在一條PTP通信路徑中，這個時鐘提供源時間供其它時鐘同步從時鐘根據(jù)主時鐘校正時間的時鐘從屬時鐘主時鐘邊界時鐘逐跳支持，滿足精度邊界時鐘一個時鐘晶振一個端口做為上級Master的SlaveN個端口為下級Slave的Master本地站點與上級Master的時鐘同步可連接不同協(xié)議網(wǎng)絡邊界時鐘有兩個以上PTP端口，每個端口可接入到不同的PTP通信路徑普通時鐘只有一個PTP端口的PTP時鐘邊界時鐘、普通時鐘都可以是主時鐘或從時鐘引入邊界時鐘主時鐘從屬時鐘穿越網(wǎng)絡時，由于延時、抖動等原因，時鐘精度無法滿足1588v2增加——E2E透明時鐘E2E透明時鐘像一個普通的橋、路由器或中繼器那樣轉(zhuǎn)發(fā)所有的消息對于PTP事件消息，測量PTP事件消息的駐留時間這個時間寫入到這個PTP事件消息或者其后續(xù)followup消息（Follow_Up或者Pdelay_Resp_Follow_Up)的特定字段:correctionField駐留時間消息穿越透明時鐘所需要的時間在從時鐘做同步校正時，會根據(jù)駐留時間修正時間，提高精確度Time_Offset=((t2-t1-correctionfield)-(t4-t3-correctionfield’))/2Delay_ms=t2-t1-Time_OffsetDelay_sm=t4-t3-Time_Offset從鐘表T1到達：TS1離開：TS2到達：TS3離開：TS4到達：TS5離開：TS6到達：TS7離開：TS8T2correctionfield＝(TS2-TS1)+(TS4-TS3)+(TS6-TS5)+(TS8–TS7)主鐘表SyncMessageDelay_ReqMessageT4T3Correctionfield’為Delay_Req消息在每個中間節(jié)點的駐留時間之和P2P透明時鐘計算每個端口和與它分享這條鏈接的另一端的鏈路延時鏈路延時的計算基于peer延時機制P2P時鐘只能與支持peer延時機制的時鐘工作P2P只更正Sync和Follow_Up消息消息中的correctionField字段會被Sync消息的駐留時間和鏈路延時時間更新E2E透明時鐘是更正所有的PTP事件消息P2P測量駐留時間、鏈路延時E2E只測量駐留時間鏈路延時已包含在correctionField，Master時鐘不用對每個slave時鐘的Delay_Req作回應Time_Offset=t2-t1-correctionFieldDelay_ms=correctionField從鐘表T1correctionField=correctionField+TR1T2主鐘表各節(jié)點自行測量鏈路時延correctionField=correctionField+TD1correctionField=correctionField+TD2correctionField=correctionField+TR2correctionField=correctionField+TD3correctionField=correctionField+TR3correctionField=correctionField+TR4correctionField=correctionField+TD4SyncMessageTDi:上聯(lián)線路的延時，通過peer延時測量機制獲得Tri:各中間節(jié)點的駐留時間1588v2增加——P2P透明時鐘BC方式1588報文提取接口模塊業(yè)務處理1588報文發(fā)送接口模塊FE/GE/10GE事件消息精確觀測和接收事件消息產(chǎn)生事件消息打戳延時補償FE/GE/10GE時間處理模塊BC方式：邊界時鐘，設備接收到1588報文后進行終結(jié)，重新產(chǎn)生新的1588報文向下游傳送TC方式1588報文提取接口模塊業(yè)務處理1588報文發(fā)送接口模塊FE/GE/10GE事件消息精確觀測事件消息修正，延時補償FE/GE/10GE時間處理模塊TC方式：透明時鐘，設備接收到1588報文后不進行終結(jié)，修正報文時間戳信息，將其傳送給下游設備。邊界時鐘的連接作用邊界時鐘可作為網(wǎng)橋互連不同網(wǎng)絡支持網(wǎng)絡協(xié)議的改變支持PTP特點改變（如更新率、時鐘類型）保存PTP狀態(tài)信息，支持主從分支例：E2E區(qū)域與P2P區(qū)域通過邊界時鐘互連目錄TD系統(tǒng)時間同步背景介紹1588v2地面?zhèn)鬏敿夹g介紹時間同步組網(wǎng)可行性研究TD系統(tǒng)時間同步整體解決方案時間同步方案研究進展

2009年4月－5月，在現(xiàn)網(wǎng)開展了地面?zhèn)魉?588v2的現(xiàn)網(wǎng)試點測試現(xiàn)網(wǎng)試點

2009年9月－11月，在實驗室完成了PTN設備與TD設備的時間同步接口互通測試，實現(xiàn)了不同廠家之間的互通。互通測試

2008年9-10月，完成多種傳輸設備的測試工作，基本涵蓋了目前廠家支持的各種1588v2模式實驗室測試

2009年11月－2010年3月，在現(xiàn)網(wǎng)6個城市組織開展基于PTN設備的1588v2時間同步現(xiàn)網(wǎng)擴大規(guī)模試點，每城市TD基站規(guī)模在50個左右。擴大試點已完成的工作兼容性測試性能測試規(guī)模應用主要完成的測試項目高精度時間服務器性能、主備時間服務器倒換性能、GPS/北斗時間源倒換性能、PTN1588路徑倒換的影響、基站時間輸出的長期性能（帶內(nèi)、帶外連接）、基站帶內(nèi)帶外切換的影響、試點區(qū)域不同站點間業(yè)務測試等等。目錄TD系統(tǒng)時間同步背景介紹1588v2地面?zhèn)鬏敿夹g介紹時間同步組網(wǎng)可行性研究北斗可行性研究組網(wǎng)方式組網(wǎng)影響時間精度的因素不同傳輸技術對1588的支持情況時間同步接口研究現(xiàn)網(wǎng)試點TD系統(tǒng)時間同步整體解決方案北斗衛(wèi)星系統(tǒng)現(xiàn)狀目前使用的是第一代北斗同步軌道系統(tǒng)，有3顆衛(wèi)星，采用2+1互為備份的工作模式。2003年開始民用，授時功能為單星授時方式，單向授時精度100ns，無需軍方授權，廣播式無用戶容量限制。第二代北斗系統(tǒng)計劃發(fā)射5顆靜止軌道衛(wèi)星＋30顆非靜止軌道衛(wèi)星（目前還未發(fā)射），將主要改進定位和通信功能，逐步擴展為全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)，授時功能將增加與GPS相同的4星授時方式，但北斗一代還將并存繼續(xù)提供授時功能。北斗一代工作頻段為2.49GHz，北斗二代工作頻段為1.5GHz；一代和二代衛(wèi)星會長期共存，授時系統(tǒng)不變，兩種授時方式并存。北斗授時特點及基站側(cè)接收要求時間來源是地面高精度氫原子鐘組，保證了時間基準精度的準確性。北斗衛(wèi)星授時性能指標可以與GPS媲美。第一代北斗為同步軌道衛(wèi)星，信號傳播路徑相對固定，接收模塊只需對準1顆衛(wèi)星即可授時，要求基站側(cè)具備朝南指向赤道同步衛(wèi)星的天線安裝條件。

（注：GPS為4星授時方式，接收模塊需要搜到4顆衛(wèi)星才能完成授時，要求基站側(cè)接收天線滿足120度凈空的要求以保證同時搜索到4顆衛(wèi)星。）4星授時方式北斗短期時間精度測試利用時間測試儀（以GPS信號作為參考）測試北斗時間輸出精度；測試時間超過4000秒，在測試過程中時間輸出變化為20ns～-25ns，從測試結(jié)果可以看到，北斗時間輸出滿足要求，但有比較頻繁的幅度約為30ns的時間抖動。北斗長期性能指標測試北斗廠家測試接口采樣間隔測試時間測試結(jié)果神州天鴻1pps1秒93小時

變化約200ns四創(chuàng)電子1pps1秒72小時變化約153ns鄭州威科姆1pps1秒72小時變化約150ns武漢天合1pps1秒72小時變化約172ns性能指標主要與時間變化量相關，固定偏差不影響性能

以銫鐘輸出的1PPS信號作為參考，由于銫鐘存在約5×10-13頻偏，導致測試曲線存在向上趨勢測試驗證，北斗一代具有和GPS系統(tǒng)相同等級的長期授時精度，能夠滿足TD系統(tǒng)需要現(xiàn)網(wǎng)長期運行性能基站設備中北斗模塊替換GPS模塊現(xiàn)網(wǎng)測試情況

共4個廠家的北斗內(nèi)嵌模塊和3個廠家的基站設備實現(xiàn)了7個組合和10個基站的內(nèi)嵌測試；在近兩周的運行期間內(nèi)，運行基本正常。北斗易受干擾問題部分站點由于無線干擾問題出現(xiàn)同步相關告警并導致基站時鐘進入失鎖狀態(tài)。北斗目前使用的頻段為2.49G，與WLAN、微波爐等其它常用視頻系統(tǒng)的頻段比較接近，因此與GPS相比，北斗接收機更易受到干擾。

通過提高天線抗干擾能力，使用地面?zhèn)鬏斶x取有利安裝站點可降低干擾問題。目錄TD系統(tǒng)時間同步背景介紹1588v2地面?zhèn)鬏敿夹g介紹時間同步組網(wǎng)可行性研究北斗可行性研究組網(wǎng)方式組網(wǎng)影響時間精度的因素不同傳輸技術對1588的支持情況時間同步接口研究現(xiàn)網(wǎng)試點TD系統(tǒng)時間同步整體解決方案1588網(wǎng)絡可能應用方案——純透傳方式MSTP/PTNFE/GESlave~GPS-1會聚層接入層FE/GEFE/GEMasterABCDMasterFE/GE~GPS-2SlaveFE/GEFE/GESlave1588報文方案說明除Master和Slave外，所有中間節(jié)點均不支持1588，僅為1588報文的透傳提供高等級的QoS保障優(yōu)點 無需對承載網(wǎng)絡進行大的改造和升級缺點 經(jīng)研究，端到端時延受網(wǎng)絡規(guī)模和負載影響，穩(wěn)定性和對稱性無法滿足最終精度要求無法采用1588網(wǎng)絡可能應用方案——邊界時鐘方式MSTP/PTNFE/GESlave~GPS-1會聚層接入層FE/GEFE/GEMasterABCDMasterFE/GE~GPS-2SlaveFE/GEFE/GESlave1588報文方案說明除Master和Slave外，所有中間節(jié)點均支持1588，并充當邊界時鐘的角色優(yōu)點 在一定程度上解決了時延抖動的問題網(wǎng)絡分層，減輕了master同步負擔逐跳完成1588傳送，每個節(jié)點可獨立的進行時延補償和輸出推薦方案1588邊界時鐘1588網(wǎng)絡可能應用方案——透明時鐘方式MSTP/PTNFE/GESlave~GPS-1會聚層接入層FE/GEFE/GEMasterABCDMasterFE/GE~GPS-2SlaveFE/GEFE/GESlave1588報文方案說明除Master和Slave外，所有中間節(jié)點均作為1588的透明時鐘優(yōu)點 在一定程度上解決了時延抖動的問題缺點 中間節(jié)點獨立的進行時延補償和輸出存在困難不同網(wǎng)絡或不同廠家設備互連仍建議采用邊界時鐘1588透明時鐘目錄TD系統(tǒng)時間同步背景介紹1588v2地面?zhèn)鬏敿夹g介紹時間同步組網(wǎng)可行性研究北斗可行性研究組網(wǎng)方式組網(wǎng)影響時間精度的因素不同傳輸技術對1588的支持情況時間同步接口研究現(xiàn)網(wǎng)試點TD系統(tǒng)時間同步整體解決方案時間鏈路中影響時間精度的因素跳數(shù)：經(jīng)過傳輸節(jié)點處理而引起的時間偏差，主要是時間戳的處理誤差，理論上符合隨機分布時延不對稱：1588v2機制基于上下行時延對稱，實際網(wǎng)絡上下行時延不對稱性（包括光纜長度、節(jié)點處理等）會引入時間偏差時間鏈路倒換：保護倒換會引起頻率和相位跳變傳輸性能劣化和溫度變化：引起傳輸時延的變化業(yè)務負載變化：網(wǎng)絡負載量的變化導致1588v2傳輸和處理時延的變化，引入一定的時延抖動，理論上對BC和TC模式影響不大，對純透傳方式有一定影響頻率同步：頻率的偏差和擾動會引起時間精度的變化1、跳數(shù)對時間精度的影響10跳PTN設備：9小時內(nèi)，時間變化為252ns(-120.3ns～131.5ns)20跳PTN設備：9小時內(nèi)，時間變化為253ns（-61.1ns～192.0ns）30跳PTN設備：4小時內(nèi)，時間變化為266ns(-239.3ns～26.8ns)時間精度與跳數(shù)沒有正相關性2、雙向傳輸時延不一致對時間精度的影響測試結(jié)果：在正常配置環(huán)境下，測得末端時間輸出精度為35.3ns，在一個方向加入一段長度約為60米的光纖，時間輸出精度為151.6ns。結(jié)果分析：60米光纖的時延約為240ns，其引入的時間偏差為雙向時延差的一半（120ns），與實際測試結(jié)果151.6-35.3=116.3ns基本一致；如果上下行光纖鏈路長度存在較大差別，應采用網(wǎng)管進行固定補償。3、保護倒換對時間精度的影響時間變化頻率變化拔纖倒換：時間變化幅度與頻率變化幅度基本一致，約為26ns時鐘交叉盤倒換時間變化幅度與頻率變化幅度基本一致，約為13ns時間源頭倒換時間變化幅度與頻率變化幅度基本一致，約為6ns保護倒換引起的時間變化滿足精度要求4、傳輸性能劣化和溫度變化對時間精度的影響總體來看，時間精度受傳輸性能劣化和溫度影響較小PTN設備：插入線路誤碼時，其輸出的時間變化約為110ns，與未插入誤碼時時間精度相當。在溫度變化過程中，有約40ns時間調(diào)整，從測試結(jié)果看，時間調(diào)整趨勢與溫度變化趨勢沒有明顯的對應關系5、業(yè)務負載變化對時間精度的影響業(yè)務負載對1588v2純透傳方式有影響，開始和結(jié)束時加載80%業(yè)務負載，引入約200ns的時間變化。傳輸?shù)姆纸M時延差(PDV)對1588v2純透傳方式影響較大T＝0～540s，分布為以太網(wǎng)分布，時延抖動為1～10us，時間精度約為3us。T＝540～1050s，時延抖動為2.5～12.5us，時間精度約為6us。T＝1050s之后，時延抖動為25～125us，時間精度約為60us。6、頻率不同步對時間精度的影響拔掉首網(wǎng)元外定時源使其進入保持狀態(tài)，末端傳輸網(wǎng)元的輸出頻偏約5E-9，此時末端網(wǎng)元的時間精度，頻繁出現(xiàn)幅度為100～200ns的調(diào)整。強制首網(wǎng)元進入自由振蕩狀態(tài)，輸出頻偏約為3.8E-8，末端網(wǎng)元的時間同步丟失。

時間與頻率同步緊耦合方式下頻率同步丟失會導致時間同步丟失結(jié)論基于PTN技術的1588v2時間同步傳送方案在正常情況下能夠滿足TD-SCDMA系統(tǒng)的時間同步需求?；赑TN技術的1588v2BC和TC模式時間同步傳送方案在多跳、保護倒換、傳輸性能劣化、溫度變化、負載變化等復雜條件下仍然能夠滿足需求。1588v2純透傳方式易受網(wǎng)絡時延抖動的影響，風險較大。光纖雙向傳輸時延不一致的網(wǎng)絡，應采用網(wǎng)管設置進行補償。目錄TD系統(tǒng)時間同步背景介紹1588v2地面?zhèn)鬏敿夹g介紹時間同步組網(wǎng)可行性研究北斗可行性研究組網(wǎng)方式組網(wǎng)影響時間精度的因素不同傳輸技術對1588的支持情況時間同步接口研究現(xiàn)網(wǎng)試點TD系統(tǒng)時間同步整體解決方案不同傳輸技術對1588的支持情況1588協(xié)議是基于包交換網(wǎng)的，容易在IP網(wǎng)上實現(xiàn)同步。因此，PTN技術適于傳送1588。目前已推動各廠家PTN設備支持1588。通過實驗室測試和試點驗證，基于PTN技術可實現(xiàn)1588v2時間同步組網(wǎng)。在業(yè)務量大，距離遠的網(wǎng)絡，城域網(wǎng)有可能采用OTN/WDM。目前除個別廠家外，OTN/WDM還未支持1588。后續(xù)推動各主流廠家OTN/WDM設備支持1588v2時間傳遞1588處理單元PHY/CDR系統(tǒng)同步時鐘1588處理單元OTU/OSC開銷切片/封裝/映射/解映射FE/GEOTU/WDM線路側(cè)ClientLayerSignalODUOHOPUOH1588時鐘在OUT幀開銷中的定義（注：利用廠商自定義開銷字節(jié)）OTN支持方式1：利用OTN開銷進行1588傳送（帶內(nèi)）外部時間接口1pps+時間信息1、通過1pps＋TOD或者專用FE接口接入OTN承載環(huán)的監(jiān)控通道單板2、OTN承載環(huán)的監(jiān)控通道單板之間通過專用1510nm波長對接，業(yè)務類型是FE，承載的是時間包和監(jiān)控信息業(yè)務3、通過監(jiān)控通道的互連，使得OTN承載環(huán)上所有的網(wǎng)元都進行了時間同步處理4、此網(wǎng)元先從監(jiān)控通道中恢復出時間信息，然后通過1pps＋TOD或者專用FE接口于PTN設備進行對接OTN支持方式2：利用OTN的監(jiān)控通道傳送1588（帶外）OTN支持1588的兩種方式對比傳輸方式帶外傳輸（利用監(jiān)控通道傳送1588）帶內(nèi)傳輸（利用OTN開銷傳送1588）互通問題帶外方案避免不同廠家PTN設備&OTN設備的帶內(nèi)時間同步解決方案可能存在的互通問題。帶內(nèi)傳輸方式業(yè)界無統(tǒng)一標準，不同廠家采用不同的實現(xiàn)方案，可能存在互通問題；接口擴展PTN存在疊加多平面，這時匯聚層OTN需要提供多個帶外1PPS+TOD或FE接口；可以有兩種方式實現(xiàn)接口擴展：（1）一分多扇出1pps＋TOD電纜實現(xiàn)；（2）監(jiān)控SOSC單板擴展實現(xiàn)和業(yè)務同傳輸，不存在和PTN多個接口對接問題OTN處理對延時的影響無復位時OTN成幀處理延時不固定，對1588V2協(xié)議收斂時間及精度產(chǎn)生影響通道和光纖保護的影響保護發(fā)生時上下行光纖改變，需要對路由改變新引入的上下行不對稱性偏差重新進行補償。因此需要要求保護倒換狀態(tài)對OTN管理平面可見。保護發(fā)生時上下行光纖改變，需要對路由改變新引入的上下行不對稱性偏差重新進行補償。因此需要要求保護倒換狀態(tài)對OTN管理平面可見。色散對延時的影響無固定使用1510nm波長有，較小根據(jù)需要使用1555.52nm～1560.61nm波長網(wǎng)絡容量較小的城域網(wǎng)組網(wǎng)方案：在核心機房部署時間源，采用PTN傳送1588信息10GE核心環(huán)10GE匯聚環(huán)PTNGE接入環(huán)GE接入環(huán)GE鏈RNC核心層匯聚層接入層NodeBPTNPTNPTNPTNPTNPTNPTNPTNPTNPTNPTNPTNNodeB時間源(備)時間源（主)網(wǎng)絡規(guī)模較小的城市，核心層、匯聚層、接入層均采用PTN組網(wǎng)網(wǎng)絡容量較大的城域網(wǎng)，具體組網(wǎng)方案待研究當本地網(wǎng)業(yè)務量大、傳輸距離遠時，核心層/匯聚層可引入OTN/WDM10GE匯聚環(huán)GE接入環(huán)10GE接入環(huán)GE鏈10GE匯聚環(huán)GE接入環(huán)GE鏈GE/10GEGE/10GEOTN/WDM/光纖RNCGE/10GE核心層匯聚層接入層NodeBPTNPTNPTNPTNPTNPTNPTNPTNPTNPTNPTNPTNPTNPTNPTNPTNPTNPTNPTNPTNPTNPTNPTNPTNNodeB目錄TD系統(tǒng)時間同步背景介紹1588v2地面?zhèn)鬏敿夹g介紹時間同步組網(wǎng)可行性研究北斗可行性研究組網(wǎng)方式組網(wǎng)影響時間精度的因素不同傳輸技術對1588的支持情況時間同步接口研究現(xiàn)網(wǎng)試點TD系統(tǒng)時間同步整體解決方案時間接口對接應用場景序號時間對接應用場景時間對接方式1衛(wèi)星定位系統(tǒng)與時間同步設備之間通過1pps＋TOD對接內(nèi)置衛(wèi)星接收模塊2時間同步設備與傳輸設備之間通過1pps＋TOD對接通過1588v2以太網(wǎng)接口對接3傳輸設備之間通過1pps＋TOD對接通過1588v2以太網(wǎng)接口對接4傳輸設備與基站設備之間通過1pps＋TOD對接通過1588v2以太網(wǎng)接口對接5衛(wèi)星定位系統(tǒng)與基站設備之間通過1pps＋TOD對接內(nèi)置衛(wèi)星接收模塊關鍵問題：解決接口的一致性和時間協(xié)議格式的互通性帶內(nèi)和帶外時間接口FANNodeB基帶處理板基帶處理板基帶處理板時鐘接口板傳輸板主控板串口信號線傳輸設備時鐘接口板帶外接口：支持1PPS＋TOD的串口FANNodeB基帶處理板基帶處理板基帶處理板時鐘接口板傳輸板主控板FE接口傳輸設備傳輸板帶內(nèi)接口：支持1588V2的以太網(wǎng)接口IubIub1PPS+TOD1pps+TOD接口規(guī)范《中國移動高精度時間同步1pps＋TOD時間接口規(guī)范》TOD信息應在1PPS上升沿1ms后開始傳送TOD信息，并在500ms內(nèi)傳完。對于1PPS秒脈沖，采用上升沿作為準時沿，上升時間應小于50ns，脈寬應為20ms～200ms。1PPS和TOD信息傳送采用422電平方式，物理接頭采用RJ45或DB9TOD消息采用校驗和保護。TOD消息定義：時間信息消息、時間狀態(tài)消息。時間同步接口互通測試接口要求參照編寫的《中國移動高精度時間同步1PPS＋TOD時間接口規(guī)范》、《中國移動高精度時間同步1588v2時間接口規(guī)范》，已推動PTN傳輸和基站廠商支持。2009年9月－11月，在實驗室組織開展PTN設備與TD設備的時間同步接口互通測試，確保不同廠家之間的兼容性。測試項目PTN廠家TD廠家不同廠家1pps＋TOD帶外時間接口對接測試不同廠家1588v2帶內(nèi)時間接口對接測試華為中興中興華為烽火大唐阿朗普天UT斯達康新郵通時間接口互通測試總結(jié)帶外接口（1pps+TOD）互通基本上所有不同廠家的PTN與TD基站基于帶外（1pps＋TOD）時間接口都能實現(xiàn)互通。存在問題：不同廠家在CRC校驗算法方面存在差異，關閉CRC校驗后能夠保證互通正常。之前規(guī)范了CRC校驗的算法，但不同廠家在實現(xiàn)方式上存在差異。后續(xù)已對CRC算法進行明確規(guī)定并推動廠家改進。時間接口互通測試總結(jié)帶內(nèi)接口（1588FE電、FE光或GE光）互通大部分廠家的PTN和TD基站基于帶內(nèi)時間接口能夠?qū)崿F(xiàn)互通，個別廠家的PTN和TD基站基于帶內(nèi)無法實現(xiàn)互通。存在問題：極個別廠家物理接口不匹配；模式不匹配：1588的onestep和twostep無法實現(xiàn)互通；CRC校驗不匹配。后續(xù)明確，廠家已改進：傳輸適配基站接口，提供FE光、FE電；Onestep必選支持；CRC檢驗包含時間戳。目錄TD系統(tǒng)時間同步背景介紹1588v2地面?zhèn)鬏敿夹g介紹時間同步組網(wǎng)可行性研究北斗可行性研究組網(wǎng)方式組網(wǎng)影響時間精度的因素不同傳輸技術對1588的支持情況時間同步接口研究現(xiàn)網(wǎng)試點TD系統(tǒng)時間同步整體解決方案1588擴大規(guī)模試點概述試點省公司試點城市PTN廠家TD基站廠家浙江杭州華為華為廣東深圳中興中興山西太原阿卡華為江蘇南京中興華為江蘇泰州華為大唐江蘇揚州烽火大唐集團計劃部牽頭組織試點時間：2009年11月~2010年3月試點目的：驗證1588時間同步技術在規(guī)模組網(wǎng)條件下的性能和穩(wěn)定性；研究1588時間同步的組網(wǎng)原則1588擴大規(guī)模試點方案在兩個匯聚機房分別設置兩臺時間同步設備，作為時間源的主備用。時間同步設備的衛(wèi)星接收機采用GPS/北斗雙模。PTN組網(wǎng)。傳輸系統(tǒng)需承載一定數(shù)量的現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務。區(qū)域內(nèi)包含TD基站規(guī)模應在50個左右，Iub接口均通過PTN設備采用IP化方式接入。1588擴大規(guī)模試點拓撲杭州泰州揚州太原1588擴大規(guī)模試點拓撲南京深圳1588擴大規(guī)模試點測試項目測試項目開通前補償數(shù)據(jù)測試時延測試基站輸出的偏差量并設置補償長期時間精度測試測試基站時間輸出的長期性能（帶內(nèi)連接）測試基站時間輸出的長期性能（帶外連接）測試北斗的長期性能倒換時間精度測試測試主備時間同步設備軟倒換性能測試主備時間同步設備硬倒換性能測試基站帶內(nèi)帶外切換的影響測試PTN1588時間路徑倒換的影響測試PTN頻率路徑倒換的影響測試GPS/北斗時間源倒換性能1588擴大規(guī)模試點測試項目測試項目TD業(yè)務路測試點區(qū)域不同站點間業(yè)務測試試點區(qū)域和GPS非試點區(qū)域間的業(yè)務測試不同城市試點區(qū)域間的業(yè)務測試網(wǎng)管長期監(jiān)控運行情況利用基站網(wǎng)管，長時間監(jiān)測基站運行情況1588擴大規(guī)模試點情況現(xiàn)網(wǎng)試點采用PTN進行1588時間傳送，時間精度測試結(jié)果表明長期性能遠優(yōu)于規(guī)范要求的1500ns，切換時間精度性能優(yōu)于規(guī)范要求的240ns，較2009年4月的現(xiàn)網(wǎng)測試有明顯優(yōu)化?，F(xiàn)網(wǎng)試點TD業(yè)務路測結(jié)果表明1588時間傳送可滿足TD業(yè)務需求，話音及數(shù)據(jù)業(yè)務的性能與使用GPS時相當。網(wǎng)管長期監(jiān)測未發(fā)現(xiàn)1588異常。1588v2機制基于上下行時延對稱，實際網(wǎng)絡上下行光纖長度不對稱會引入時間偏差?，F(xiàn)網(wǎng)試點在1588開通之前，PTN設備和TD基站設備對光纖不對稱進行了逐點測試和補償。目錄TD系統(tǒng)時間同步背景介紹1588v2地面?zhèn)鬏敿夹g介紹時間同步組網(wǎng)可行性研究TD系統(tǒng)時間同步整體解決方案TD系統(tǒng)時間同步地面?zhèn)魉头桨附M成部分TD-SCDMA時間同步地面?zhèn)魉徒鉀Q方案由四個部分組成時間源：雙模衛(wèi)星接收，用于接收衛(wèi)星時間信號。高精度時間服務器：時間同步信號輸出和守時。傳送網(wǎng)絡：傳送1588v2時間同步信號流。TD基站：接收時間同步信號時間源---北斗/GPS高精度時間服務器傳送網(wǎng)絡TD基站TD系統(tǒng)時間同步地面?zhèn)魉头桨笗r間精度指標分配按照TD的空口時間同步精度要求：∣△T1＋△T2＋△T3∣<1.5us按照最差情況，要求：時間源引入偏差∣△T1∣<250ns傳輸網(wǎng)引入偏差∣△T2∣<1000ns基站時間接口到空口的時間偏差∣△T3∣<250ns目錄TD系統(tǒng)時間同步背景介紹1588v2地面?zhèn)鬏敿夹g介紹時間同步組網(wǎng)可行性研究TD系統(tǒng)時間同步整體解決方案時間源高精度時間服務器傳送網(wǎng)絡時間源方案正常情況下，采用衛(wèi)星時間信號作為1588v2的時間源。采用

GPS/北斗雙模衛(wèi)星接收模塊GPS/北斗衛(wèi)