TD-SCDMA系統(tǒng)高精度時(shí)間同步信號解決方案-培訓(xùn)資料

TD-SCDMA系統(tǒng)高精度時(shí)間

同步信號解決方案中國移動(dòng)通信研究院韓柳燕hanliuyan@2010年5月目錄TD系統(tǒng)時(shí)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(shù)介紹時(shí)間同步組網(wǎng)可行性研究TD系統(tǒng)時(shí)間同步整體解決方案時(shí)間同步與頻率同步秒：1963年，第13屆國際計(jì)量大會(huì)決定，以銫原子Cs-133基態(tài)的兩個(gè)超精細(xì)能級之間躍遷所對應(yīng)的輻射的9192631770個(gè)周期的持續(xù)時(shí)間。國際原子時(shí)：1971年10月，國際時(shí)間局定義了國際原子時(shí)（TAI），以世界上大約100臺(tái)銫原子鐘進(jìn)行對比，再由國際時(shí)間局進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，求出統(tǒng)一的原子時(shí)。我國陜西天文臺(tái)的國家授時(shí)中心代表我國參加國際原子時(shí)合作。國際天文時(shí)：以天體運(yùn)動(dòng)的周期現(xiàn)象為標(biāo)準(zhǔn)源的時(shí)標(biāo)統(tǒng)稱為天文時(shí)。1820年法國科學(xué)院正式提出：一個(gè)太陽日的1/86400為一個(gè)太陽秒，稱為世界時(shí)秒長。協(xié)調(diào)世界時(shí)（UTC）：由于天文時(shí)和原子時(shí)存在差異，為了折衷，提出了協(xié)調(diào)世界時(shí)，即UTC時(shí)間（CoordinatedUniversalTime）。UTC時(shí)間采用國際原子時(shí)，但是通過閏秒調(diào)整的方法使得原子時(shí)與UT1時(shí)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(jìn)行調(diào)整?；靖拍頣D-SCDMA時(shí)間同步需求TD-SCDMA組網(wǎng)對時(shí)間同步要求較高TD-SCDMA/TD-LTE均屬于TDD時(shí)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(shí)隙間和上/下行幀之間的干擾。任意兩個(gè)TD基站空口時(shí)間偏差不能超過3μs。TD基站時(shí)間同步精度要求為

1.5μs。制式頻率同步時(shí)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(biāo)要求MSRNCAccessnetwork

NODEBNODEB原子鐘守時(shí)能力各自獨(dú)立的原子鐘守時(shí)能力不能滿足TD需求；網(wǎng)絡(luò)中必須有統(tǒng)一的參考時(shí)間同步源。本振源老化率/最低準(zhǔn)確度變化1ms需用時(shí)間變化1us需用時(shí)間移動(dòng)頻率同步網(wǎng)PRC/LPR2×10-12(骨干網(wǎng)工程指標(biāo))約16年5.8天G.811規(guī)定的1級時(shí)鐘1×10-11(最低準(zhǔn)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(shí)一般計(jì)算機(jī)1×10-5(天老化率)約100秒TD-SCDMA時(shí)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(shè)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(jī)GPS替代解決方案時(shí)間源時(shí)間傳輸時(shí)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(shí)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(shí)有效減少衛(wèi)星接收機(jī)數(shù)量。北斗/GPS目錄TD系統(tǒng)時(shí)間同步背景介紹1588v2地面?zhèn)鬏敿夹g(shù)介紹概況測量機(jī)制時(shí)鐘模式時(shí)間同步組網(wǎng)可行性研究TD系統(tǒng)時(shí)間同步整體解決方案通訊網(wǎng)絡(luò)對同步的需求

傳統(tǒng)固網(wǎng)TDM業(yè)務(wù)對時(shí)鐘同步的需求如果承載網(wǎng)絡(luò)兩端的時(shí)鐘不一致，長期積累后會(huì)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(shí)會(huì)出現(xiàn)掉線專用時(shí)鐘同步網(wǎng)（BITS）的需求

在傳統(tǒng)的通訊網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，除了業(yè)務(wù)承載網(wǎng)絡(luò)外，一般還會(huì)存在一個(gè)獨(dú)立的時(shí)鐘發(fā)布網(wǎng)絡(luò)，采用PDH/SDH來分發(fā)時(shí)鐘，需要滿足接口指標(biāo)已有時(shí)間同步協(xié)議NTP,SNTP精度ms級別，不能滿足TD需求可提供時(shí)間和頻率同步1588安捷倫實(shí)驗(yàn)室的JohnEidson等開發(fā)PTP1588IEEE2001年贊助、2002年成為IEEE標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)行了改進(jìn)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(dòng)化測量和控制系統(tǒng)開發(fā)，適用于工業(yè)局域網(wǎng)應(yīng)用。1588v2在原協(xié)議的基礎(chǔ)上，針對通信網(wǎng)的特點(diǎn)進(jìn)行了改進(jìn)，提高了同步的精度，加入了故障容限等，使之更適合通信領(lǐng)域的應(yīng)用。引入透明時(shí)鐘，包括E2E透明時(shí)鐘和P2P透明時(shí)鐘。新增端口間延時(shí)測量機(jī)制，為peer延時(shí)機(jī)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(luò)帶寬開銷，相應(yīng)降低可能的網(wǎng)絡(luò)排隊(duì)延時(shí)。增加了安全認(rèn)證，使用集成保護(hù)機(jī)制確認(rèn)收到的消息來自經(jīng)確認(rèn)的源，保證未被修改和非重播。增加了TLV（類型－長度－值）擴(kuò)展。提高了Sync報(bào)文發(fā)送頻率。

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

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

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

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

普通時(shí)鐘OCOC（OrdinaryClock）是網(wǎng)絡(luò)始端或終端設(shè)備，該設(shè)備只有一個(gè)1588端口，該端口只能作為SLAVE或MASTER。邊界時(shí)鐘BCBC（BoundaryClock）是網(wǎng)絡(luò)中間節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘設(shè)備，該設(shè)備有多個(gè)1588端口。其中一個(gè)端口可作為SLAVE，設(shè)備系統(tǒng)時(shí)鐘的頻率和時(shí)間同步于上一級設(shè)備，其他端口作為MASTER，可以實(shí)現(xiàn)逐級的時(shí)間傳遞。透明時(shí)鐘TCTC（TransparentClock）是網(wǎng)絡(luò)中間節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘設(shè)備，其可分為E2ETC（EndtoEndTC）和P2PTC（PeertoPeerTC）兩種1588v1—普通時(shí)鐘&邊界時(shí)鐘主時(shí)鐘在一條PTP通信路徑中，這個(gè)時(shí)鐘提供源時(shí)間供其它時(shí)鐘同步從時(shí)鐘根據(jù)主時(shí)鐘校正時(shí)間的時(shí)鐘從屬時(shí)鐘主時(shí)鐘邊界時(shí)鐘逐跳支持，滿足精度邊界時(shí)鐘一個(gè)時(shí)鐘晶振一個(gè)端口做為上級Master的SlaveN個(gè)端口為下級Slave的Master本地站點(diǎn)與上級Master的時(shí)鐘同步可連接不同協(xié)議網(wǎng)絡(luò)邊界時(shí)鐘有兩個(gè)以上PTP端口，每個(gè)端口可接入到不同的PTP通信路徑普通時(shí)鐘只有一個(gè)PTP端口的PTP時(shí)鐘邊界時(shí)鐘、普通時(shí)鐘都可以是主時(shí)鐘或從時(shí)鐘引入邊界時(shí)鐘主時(shí)鐘從屬時(shí)鐘穿越網(wǎng)絡(luò)時(shí)，由于延時(shí)、抖動(dòng)等原因，時(shí)鐘精度無法滿足1588v2增加——E2E透明時(shí)鐘E2E透明時(shí)鐘像一個(gè)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(shí)間這個(gè)時(shí)間寫入到這個(gè)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(shí)間消息穿越透明時(shí)鐘所需要的時(shí)間在從時(shí)鐘做同步校正時(shí)，會(huì)根據(jù)駐留時(shí)間修正時(shí)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(dá)：TS1離開：TS2到達(dá)：TS3離開：TS4到達(dá)：TS5離開：TS6到達(dá)：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(gè)中間節(jié)點(diǎn)的駐留時(shí)間之和P2P透明時(shí)鐘計(jì)算每個(gè)端口和與它分享這條鏈接的另一端的鏈路延時(shí)鏈路延時(shí)的計(jì)算基于peer延時(shí)機(jī)制P2P時(shí)鐘只能與支持peer延時(shí)機(jī)制的時(shí)鐘工作P2P只更正Sync和Follow_Up消息消息中的correctionField字段會(huì)被Sync消息的駐留時(shí)間和鏈路延時(shí)時(shí)間更新E2E透明時(shí)鐘是更正所有的PTP事件消息P2P測量駐留時(shí)間、鏈路延時(shí)E2E只測量駐留時(shí)間鏈路延時(shí)已包含在correctionField，Master時(shí)鐘不用對每個(gè)slave時(shí)鐘的Delay_Req作回應(yīng)Time_Offset=t2-t1-correctionFieldDelay_ms=correctionField從鐘表T1correctionField=correctionField+TR1T2主鐘表各節(jié)點(diǎn)自行測量鏈路時(shí)延correctionField=correctionField+TD1correctionField=correctionField+TD2correctionField=correctionField+TR2correctionField=correctionField+TD3correctionField=correctionField+TR3correctionField=correctionField+TR4correctionField=correctionField+TD4SyncMessageTDi:上聯(lián)線路的延時(shí)，通過peer延時(shí)測量機(jī)制獲得Tri:各中間節(jié)點(diǎn)的駐留時(shí)間1588v2增加——P2P透明時(shí)鐘BC方式1588報(bào)文提取接口模塊業(yè)務(wù)處理1588報(bào)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(shí)補(bǔ)償FE/GE/10GE時(shí)間處理模塊BC方式：邊界時(shí)鐘，設(shè)備接收到1588報(bào)文后進(jìn)行終結(jié)，重新產(chǎn)生新的1588報(bào)文向下游傳送TC方式1588報(bào)文提取接口模塊業(yè)務(wù)處理1588報(bào)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(shí)補(bǔ)償FE/GE/10GE時(shí)間處理模塊TC方式：透明時(shí)鐘，設(shè)備接收到1588報(bào)文后不進(jìn)行終結(jié)，修正報(bào)文時(shí)間戳信息，將其傳送給下游設(shè)備。邊界時(shí)鐘的連接作用邊界時(shí)鐘可作為網(wǎng)橋互連不同網(wǎng)絡(luò)支持網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的改變支持PTP特點(diǎn)改變（如更新率、時(shí)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(shí)鐘互連目錄TD系統(tǒng)時(shí)間同步背景介紹1588v2地面?zhèn)鬏敿夹g(shù)介紹時(shí)間同步組網(wǎng)可行性研究TD系統(tǒng)時(shí)間同步整體解決方案時(shí)間同步方案研究進(jìn)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(diǎn)測試現(xiàn)網(wǎng)試點(diǎn)

2009年9月－11月，在實(shí)驗(yàn)室完成了PTN設(shè)備與TD設(shè)備的時(shí)間同步接口互通測試，實(shí)現(xiàn)了不同廠家之間的互通?；ネy試

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

2009年11月－2010年3月，在現(xiàn)網(wǎng)6個(gè)城市組織開展基于PTN設(shè)備的1588v2時(shí)間同步現(xiàn)網(wǎng)擴(kuò)大規(guī)模試點(diǎn)，每城市TD基站規(guī)模在50個(gè)左右。擴(kuò)大試點(diǎn)已完成的工作兼容性測試性能測試規(guī)模應(yīng)用主要完成的測試項(xiàng)目高精度時(shí)間服務(wù)器性能、主備時(shí)間服務(wù)器倒換性能、GPS/北斗時(shí)間源倒換性能、PTN1588路徑倒換的影響、基站時(shí)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(diǎn)區(qū)域不同站點(diǎn)間業(yè)務(wù)測試等等。目錄TD系統(tǒng)時(shí)間同步背景介紹1588v2地面?zhèn)鬏敿夹g(shù)介紹時(shí)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(shí)間精度的因素不同傳輸技術(shù)對1588的支持情況時(shí)間同步接口研究現(xiàn)網(wǎng)試點(diǎn)TD系統(tǒng)時(shí)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(shí)功能為單星授時(shí)方式，單向授時(shí)精度100ns，無需軍方授權(quán)，廣播式無用戶容量限制。第二代北斗系統(tǒng)計(jì)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(jìn)定位和通信功能，逐步擴(kuò)展為全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，授時(shí)功能將增加與GPS相同的4星授時(shí)方式，但北斗一代還將并存繼續(xù)提供授時(shí)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(huì)長期共存，授時(shí)系統(tǒng)不變，兩種授時(shí)方式并存。北斗授時(shí)特點(diǎn)及基站側(cè)接收要求時(shí)間來源是地面高精度氫原子鐘組，保證了時(shí)間基準(zhǔn)精度的準(zhǔn)確性。北斗衛(wèi)星授時(shí)性能指標(biāo)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(zhǔn)1顆衛(wèi)星即可授時(shí)，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(shí)方式，接收模塊需要搜到4顆衛(wèi)星才能完成授時(shí)，要求基站側(cè)接收天線滿足120度凈空的要求以保證同時(shí)搜索到4顆衛(wèi)星。）4星授時(shí)方式北斗短期時(shí)間精度測試?yán)脮r(shí)間測試儀（以GPS信號作為參考）測試北斗時(shí)間輸出精度；測試時(shí)間超過4000秒，在測試過程中時(shí)間輸出變化為20ns～-25ns，從測試結(jié)果可以看到，北斗時(shí)間輸出滿足要求，但有比較頻繁的幅度約為30ns的時(shí)間抖動(dòng)。北斗長期性能指標(biāo)測試北斗廠家測試接口采樣間隔測試時(shí)間測試結(jié)果神州天鴻1pps1秒93小時(shí)

變化約200ns四創(chuàng)電子1pps1秒72小時(shí)變化約153ns鄭州威科姆1pps1秒72小時(shí)變化約150ns武漢天合1pps1秒72小時(shí)變化約172ns性能指標(biāo)主要與時(shí)間變化量相關(guān)，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(dǎo)致測試曲線存在向上趨勢測試驗(yàn)證，北斗一代具有和GPS系統(tǒng)相同等級的長期授時(shí)精度，能夠滿足TD系統(tǒng)需要現(xiàn)網(wǎng)長期運(yùn)行性能基站設(shè)備中北斗模塊替換GPS模塊現(xiàn)網(wǎng)測試情況

共4個(gè)廠家的北斗內(nèi)嵌模塊和3個(gè)廠家的基站設(shè)備實(shí)現(xiàn)了7個(gè)組合和10個(gè)基站的內(nèi)嵌測試；在近兩周的運(yùn)行期間內(nèi)，運(yùn)行基本正常。北斗易受干擾問題部分站點(diǎn)由于無線干擾問題出現(xiàn)同步相關(guān)告警并導(dǎo)致基站時(shí)鐘進(jìn)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(jī)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(diǎn)可降低干擾問題。目錄TD系統(tǒng)時(shí)間同步背景介紹1588v2地面?zhèn)鬏敿夹g(shù)介紹時(shí)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(shí)間精度的因素不同傳輸技術(shù)對1588的支持情況時(shí)間同步接口研究現(xiàn)網(wǎng)試點(diǎn)TD系統(tǒng)時(shí)間同步整體解決方案1588網(wǎng)絡(luò)可能應(yīng)用方案——純透傳方式MSTP/PTNFE/GESlave~GPS-1會(huì)聚層接入層FE/GEFE/GEMasterABCDMasterFE/GE~GPS-2SlaveFE/GEFE/GESlave1588報(bào)文方案說明除Master和Slave外，所有中間節(jié)點(diǎn)均不支持1588，僅為1588報(bào)文的透傳提供高等級的QoS保障優(yōu)點(diǎn) 無需對承載網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行大的改造和升級缺點(diǎn) 經(jīng)研究，端到端時(shí)延受網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和負(fù)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(luò)可能應(yīng)用方案——邊界時(shí)鐘方式MSTP/PTNFE/GESlave~GPS-1會(huì)聚層接入層FE/GEFE/GEMasterABCDMasterFE/GE~GPS-2SlaveFE/GEFE/GESlave1588報(bào)文方案說明除Master和Slave外，所有中間節(jié)點(diǎn)均支持1588，并充當(dāng)邊界時(shí)鐘的角色優(yōu)點(diǎn) 在一定程度上解決了時(shí)延抖動(dòng)的問題網(wǎng)絡(luò)分層，減輕了master同步負(fù)擔(dān)逐跳完成1588傳送，每個(gè)節(jié)點(diǎn)可獨(dú)立的進(jìn)行時(shí)延補(bǔ)償和輸出推薦方案1588邊界時(shí)鐘1588網(wǎng)絡(luò)可能應(yīng)用方案——透明時(shí)鐘方式MSTP/PTNFE/GESlave~GPS-1會(huì)聚層接入層FE/GEFE/GEMasterABCDMasterFE/GE~GPS-2SlaveFE/GEFE/GESlave1588報(bào)文方案說明除Master和Slave外，所有中間節(jié)點(diǎn)均作為1588的透明時(shí)鐘優(yōu)點(diǎn) 在一定程度上解決了時(shí)延抖動(dòng)的問題缺點(diǎn) 中間節(jié)點(diǎn)獨(dú)立的進(jìn)行時(shí)延補(bǔ)償和輸出存在困難不同網(wǎng)絡(luò)或不同廠家設(shè)備互連仍建議采用邊界時(shí)鐘1588透明時(shí)鐘目錄TD系統(tǒng)時(shí)間同步背景介紹1588v2地面?zhèn)鬏敿夹g(shù)介紹時(shí)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(shí)間精度的因素不同傳輸技術(shù)對1588的支持情況時(shí)間同步接口研究現(xiàn)網(wǎng)試點(diǎn)TD系統(tǒng)時(shí)間同步整體解決方案時(shí)間鏈路中影響時(shí)間精度的因素跳數(shù)：經(jīng)過傳輸節(jié)點(diǎn)處理而引起的時(shí)間偏差，主要是時(shí)間戳的處理誤差，理論上符合隨機(jī)分布時(shí)延不對稱：1588v2機(jī)制基于上下行時(shí)延對稱，實(shí)際網(wǎng)絡(luò)上下行時(shí)延不對稱性（包括光纜長度、節(jié)點(diǎn)處理等）會(huì)引入時(shí)間偏差時(shí)間鏈路倒換：保護(hù)倒換會(huì)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(shí)延的變化業(yè)務(wù)負(fù)載變化：網(wǎng)絡(luò)負(fù)載量的變化導(dǎo)致1588v2傳輸和處理時(shí)延的變化，引入一定的時(shí)延抖動(dòng)，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(dòng)會(huì)引起時(shí)間精度的變化1、跳數(shù)對時(shí)間精度的影響10跳PTN設(shè)備：9小時(shí)內(nèi)，時(shí)間變化為252ns(-120.3ns～131.5ns)20跳PTN設(shè)備：9小時(shí)內(nèi)，時(shí)間變化為253ns（-61.1ns～192.0ns）30跳PTN設(shè)備：4小時(shí)內(nèi)，時(shí)間變化為266ns(-239.3ns～26.8ns)時(shí)間精度與跳數(shù)沒有正相關(guān)性2、雙向傳輸時(shí)延不一致對時(shí)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(shí)間輸出精度為35.3ns，在一個(gè)方向加入一段長度約為60米的光纖，時(shí)間輸出精度為151.6ns。結(jié)果分析：60米光纖的時(shí)延約為240ns，其引入的時(shí)間偏差為雙向時(shí)延差的一半（120ns），與實(shí)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(yīng)采用網(wǎng)管進(jìn)行固定補(bǔ)償。3、保護(hù)倒換對時(shí)間精度的影響時(shí)間變化頻率變化拔纖倒換：時(shí)間變化幅度與頻率變化幅度基本一致，約為26ns時(shí)鐘交叉盤倒換時(shí)間變化幅度與頻率變化幅度基本一致，約為13ns時(shí)間源頭倒換時(shí)間變化幅度與頻率變化幅度基本一致，約為6ns保護(hù)倒換引起的時(shí)間變化滿足精度要求4、傳輸性能劣化和溫度變化對時(shí)間精度的影響總體來看，時(shí)間精度受傳輸性能劣化和溫度影響較小PTN設(shè)備：插入線路誤碼時(shí)，其輸出的時(shí)間變化約為110ns，與未插入誤碼時(shí)時(shí)間精度相當(dāng)。在溫度變化過程中，有約40ns時(shí)間調(diào)整，從測試結(jié)果看，時(shí)間調(diào)整趨勢與溫度變化趨勢沒有明顯的對應(yīng)關(guān)系5、業(yè)務(wù)負(fù)載變化對時(shí)間精度的影響業(yè)務(wù)負(fù)載對1588v2純透傳方式有影響，開始和結(jié)束時(shí)加載80%業(yè)務(wù)負(fù)載，引入約200ns的時(shí)間變化。傳輸?shù)姆纸M時(shí)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(shí)延抖動(dòng)為1～10us，時(shí)間精度約為3us。T＝540～1050s，時(shí)延抖動(dòng)為2.5～12.5us，時(shí)間精度約為6us。T＝1050s之后，時(shí)延抖動(dòng)為25～125us，時(shí)間精度約為60us。6、頻率不同步對時(shí)間精度的影響拔掉首網(wǎng)元外定時(shí)源使其進(jìn)入保持狀態(tài)，末端傳輸網(wǎng)元的輸出頻偏約5E-9，此時(shí)末端網(wǎng)元的時(shí)間精度，頻繁出現(xiàn)幅度為100～200ns的調(diào)整。強(qiáng)制首網(wǎng)元進(jìn)入自由振蕩狀態(tài)，輸出頻偏約為3.8E-8，末端網(wǎng)元的時(shí)間同步丟失。

時(shí)間與頻率同步緊耦合方式下頻率同步丟失會(huì)導(dǎo)致時(shí)間同步丟失結(jié)論基于PTN技術(shù)的1588v2時(shí)間同步傳送方案在正常情況下能夠滿足TD-SCDMA系統(tǒng)的時(shí)間同步需求?；赑TN技術(shù)的1588v2BC和TC模式時(shí)間同步傳送方案在多跳、保護(hù)倒換、傳輸性能劣化、溫度變化、負(fù)載變化等復(fù)雜條件下仍然能夠滿足需求。1588v2純透傳方式易受網(wǎng)絡(luò)時(shí)延抖動(dòng)的影響，風(fēng)險(xiǎn)較大。光纖雙向傳輸時(shí)延不一致的網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)采用網(wǎng)管設(shè)置進(jìn)行補(bǔ)償。目錄TD系統(tǒng)時(shí)間同步背景介紹1588v2地面?zhèn)鬏敿夹g(shù)介紹時(shí)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(shí)間精度的因素不同傳輸技術(shù)對1588的支持情況時(shí)間同步接口研究現(xiàn)網(wǎng)試點(diǎn)TD系統(tǒng)時(shí)間同步整體解決方案不同傳輸技術(shù)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(shí)現(xiàn)同步。因此，PTN技術(shù)適于傳送1588。目前已推動(dòng)各廠家PTN設(shè)備支持1588。通過實(shí)驗(yàn)室測試和試點(diǎn)驗(yàn)證，基于PTN技術(shù)可實(shí)現(xiàn)1588v2時(shí)間同步組網(wǎng)。在業(yè)務(wù)量大，距離遠(yuǎn)的網(wǎng)絡(luò)，城域網(wǎng)有可能采用OTN/WDM。目前除個(gè)別廠家外，OTN/WDM還未支持1588。后續(xù)推動(dòng)各主流廠家OTN/WDM設(shè)備支持1588v2時(shí)間傳遞1588處理單元PHY/CDR系統(tǒng)同步時(shí)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(shí)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(jìn)行1588傳送（帶內(nèi)）外部時(shí)間接口1pps+時(shí)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(wù)類型是FE，承載的是時(shí)間包和監(jiān)控信息業(yè)務(wù)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(jìn)行了時(shí)間同步處理4、此網(wǎng)元先從監(jiān)控通道中恢復(fù)出時(shí)間信息，然后通過1pps＋TOD或者專用FE接口于PTN設(shè)備進(jìn)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(shè)備&OTN設(shè)備的帶內(nèi)時(shí)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(biāo)準(zhǔn)，不同廠家采用不同的實(shí)現(xiàn)方案，可能存在互通問題；接口擴(kuò)展PTN存在疊加多平面，這時(shí)匯聚層OTN需要提供多個(gè)帶外1PPS+TOD或FE接口；可以有兩種方式實(shí)現(xiàn)接口擴(kuò)展：（1）一分多扇出1pps＋TOD電纜實(shí)現(xiàn)；（2）監(jiān)控SOSC單板擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)和業(yè)務(wù)同傳輸，不存在和PTN多個(gè)接口對接問題OTN處理對延時(shí)的影響無復(fù)位時(shí)OTN成幀處理延時(shí)不固定，對1588V2協(xié)議收斂時(shí)間及精度產(chǎn)生影響通道和光纖保護(hù)的影響保護(hù)發(fā)生時(shí)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(jìn)行補(bǔ)償。因此需要要求保護(hù)倒換狀態(tài)對OTN管理平面可見。保護(hù)發(fā)生時(shí)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(jìn)行補(bǔ)償。因此需要要求保護(hù)倒換狀態(tài)對OTN管理平面可見。色散對延時(shí)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(luò)容量較小的城域網(wǎng)組網(wǎng)方案：在核心機(jī)房部署時(shí)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(shí)間源(備)時(shí)間源（主)網(wǎng)絡(luò)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(luò)容量較大的城域網(wǎng)，具體組網(wǎng)方案待研究當(dāng)本地網(wǎng)業(yè)務(wù)量大、傳輸距離遠(yuǎn)時(shí)，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(shí)間同步背景介紹1588v2地面?zhèn)鬏敿夹g(shù)介紹時(shí)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(shí)間精度的因素不同傳輸技術(shù)對1588的支持情況時(shí)間同步接口研究現(xiàn)網(wǎng)試點(diǎn)TD系統(tǒng)時(shí)間同步整體解決方案時(shí)間接口對接應(yīng)用場景序號時(shí)間對接應(yīng)用場景時(shí)間對接方式1衛(wèi)星定位系統(tǒng)與時(shí)間同步設(shè)備之間通過1pps＋TOD對接內(nèi)置衛(wèi)星接收模塊2時(shí)間同步設(shè)備與傳輸設(shè)備之間通過1pps＋TOD對接通過1588v2以太網(wǎng)接口對接3傳輸設(shè)備之間通過1pps＋TOD對接通過1588v2以太網(wǎng)接口對接4傳輸設(shè)備與基站設(shè)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(shè)備之間通過1pps＋TOD對接內(nèi)置衛(wèi)星接收模塊關(guān)鍵問題：解決接口的一致性和時(shí)間協(xié)議格式的互通性帶內(nèi)和帶外時(shí)間接口FANNodeB基帶處理板基帶處理板基帶處理板時(shí)鐘接口板傳輸板主控板串口信號線傳輸設(shè)備時(shí)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(shí)鐘接口板傳輸板主控板FE接口傳輸設(shè)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(dòng)高精度時(shí)間同步1pps＋TOD時(shí)間接口規(guī)范》TOD信息應(yīng)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(zhǔn)時(shí)沿，上升時(shí)間應(yīng)小于50ns，脈寬應(yīng)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(yàn)和保護(hù)。TOD消息定義：時(shí)間信息消息、時(shí)間狀態(tài)消息。時(shí)間同步接口互通測試接口要求參照編寫的《中國移動(dòng)高精度時(shí)間同步1PPS＋TOD時(shí)間接口規(guī)范》、《中國移動(dòng)高精度時(shí)間同步1588v2時(shí)間接口規(guī)范》，已推動(dòng)PTN傳輸和基站廠商支持。2009年9月－11月，在實(shí)驗(yàn)室組織開展PTN設(shè)備與TD設(shè)備的時(shí)間同步接口互通測試，確保不同廠家之間的兼容性。測試項(xiàng)目PTN廠家TD廠家不同廠家1pps＋TOD帶外時(shí)間接口對接測試不同廠家1588v2帶內(nèi)時(shí)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(dá)康新郵通時(shí)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(shí)間接口都能實(shí)現(xiàn)互通。存在問題：不同廠家在CRC校驗(yàn)算法方面存在差異，關(guān)閉CRC校驗(yàn)后能夠保證互通正常。之前規(guī)范了CRC校驗(yàn)的算法，但不同廠家在實(shí)現(xiàn)方式上存在差異。后續(xù)已對CRC算法進(jìn)行明確規(guī)定并推動(dòng)廠家改進(jìn)。時(shí)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(shí)間接口能夠?qū)崿F(xiàn)互通，個(gè)別廠家的PTN和TD基站基于帶內(nèi)無法實(shí)現(xiàn)互通。存在問題：極個(gè)別廠家物理接口不匹配；模式不匹配：1588的onestep和twostep無法實(shí)現(xiàn)互通；CRC校驗(yàn)不匹配。后續(xù)明確，廠家已改進(jìn)：傳輸適配基站接口，提供FE光、FE電；Onestep必選支持；CRC檢驗(yàn)包含時(shí)間戳。目錄TD系統(tǒng)時(shí)間同步背景介紹1588v2地面?zhèn)鬏敿夹g(shù)介紹時(shí)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(shí)間精度的因素不同傳輸技術(shù)對1588的支持情況時(shí)間同步接口研究現(xiàn)網(wǎng)試點(diǎn)TD系統(tǒng)時(shí)間同步整體解決方案1588擴(kuò)大規(guī)模試點(diǎn)概述試點(diǎn)省公司試點(diǎn)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(yáng)州烽火大唐集團(tuán)計(jì)劃部牽頭組織試點(diǎn)時(shí)間：2009年11月~2010年3月試點(diǎn)目的：驗(yàn)證1588時(shí)間同步技術(shù)在規(guī)模組網(wǎng)條件下的性能和穩(wěn)定性；研究1588時(shí)間同步的組網(wǎng)原則1588擴(kuò)大規(guī)模試點(diǎn)方案在兩個(gè)匯聚機(jī)房分別設(shè)置兩臺(tái)時(shí)間同步設(shè)備，作為時(shí)間源的主備用。時(shí)間同步設(shè)備的衛(wèi)星接收機(jī)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(wù)。區(qū)域內(nèi)包含TD基站規(guī)模應(yīng)在50個(gè)左右，Iub接口均通過PTN設(shè)備采用IP化方式接入。1588擴(kuò)大規(guī)模試點(diǎn)拓?fù)浜贾萏┲輷P(yáng)州太原1588擴(kuò)大規(guī)模試點(diǎn)拓?fù)淠暇┥钲?588擴(kuò)大規(guī)模試點(diǎn)測試項(xiàng)目測試項(xiàng)目開通前補(bǔ)償數(shù)據(jù)測試時(shí)延測試基站輸出的偏差量并設(shè)置補(bǔ)償長期時(shí)間精度測試測試基站時(shí)間輸出的長期性能（帶內(nèi)連接）測試基站時(shí)間輸出的長期性能（帶外連接）測試北斗的長期性能倒換時(shí)間精度測試測試主備時(shí)間同步設(shè)備軟倒換性能測試主備時(shí)間同步設(shè)備硬倒換性能測試基站帶內(nèi)帶外切換的影響測試PTN1588時(shí)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(shí)間源倒換性能1588擴(kuò)大規(guī)模試點(diǎn)測試項(xiàng)目測試項(xiàng)目TD業(yè)務(wù)路測試點(diǎn)區(qū)域不同站點(diǎn)間業(yè)務(wù)測試試點(diǎn)區(qū)域和GPS非試點(diǎn)區(qū)域間的業(yè)務(wù)測試不同城市試點(diǎn)區(qū)域間的業(yè)務(wù)測試網(wǎng)管長期監(jiān)控運(yùn)行情況利用基站網(wǎng)管，長時(shí)間監(jiān)測基站運(yùn)行情況1588擴(kuò)大規(guī)模試點(diǎn)情況現(xiàn)網(wǎng)試點(diǎn)采用PTN進(jìn)行1588時(shí)間傳送，時(shí)間精度測試結(jié)果表明長期性能遠(yuǎn)優(yōu)于規(guī)范要求的1500ns，切換時(shí)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(diǎn)TD業(yè)務(wù)路測結(jié)果表明1588時(shí)間傳送可滿足TD業(yè)務(wù)需求，話音及數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的性能與使用GPS時(shí)相當(dāng)。網(wǎng)管長期監(jiān)測未發(fā)現(xiàn)1588異常。1588v2機(jī)制基于上下行時(shí)延對稱，實(shí)際網(wǎng)絡(luò)上下行光纖長度不對稱會(huì)引入時(shí)間偏差?，F(xiàn)網(wǎng)試點(diǎn)在1588開通之前，PTN設(shè)備和TD基站設(shè)備對光纖不對稱進(jìn)行了逐點(diǎn)測試和補(bǔ)償。目錄TD系統(tǒng)時(shí)間同步背景介紹1588v2地面?zhèn)鬏敿夹g(shù)介紹時(shí)間同步組網(wǎng)可行性研究TD系統(tǒng)時(shí)間同步整體解決方案TD系統(tǒng)時(shí)間同步地面?zhèn)魉头桨附M成部分TD-SCDMA時(shí)間同步地面?zhèn)魉徒鉀Q方案由四個(gè)部分組成時(shí)間源：雙模衛(wèi)星接收，用于接收衛(wèi)星時(shí)間信號。高精度時(shí)間服務(wù)器：時(shí)間同步信號輸出和守時(shí)。傳送網(wǎng)絡(luò)：傳送1588v2時(shí)間同步信號流。TD基站：接收時(shí)間同步信號時(shí)間源---北斗/GPS高精度時(shí)間服務(wù)器傳送網(wǎng)絡(luò)TD基站TD系統(tǒng)時(shí)間同步地面?zhèn)魉头桨笗r(shí)間精度指標(biāo)分配按照TD的空口時(shí)間同步精度要求：∣△T1＋△T2＋△T3∣<1.5us按照最差情況，要求：時(shí)間源引入偏差∣△T1∣<250ns傳輸網(wǎng)引入偏差∣△T2∣<1000ns基站時(shí)間接口到空口的時(shí)間偏差∣△T3∣<250ns目錄TD系統(tǒng)時(shí)間同步背景介紹1588v2地面?zhèn)鬏敿夹g(shù)介紹時(shí)間同步組網(wǎng)可行性研究TD系統(tǒng)時(shí)間同步整體解決方案時(shí)間源高精度時(shí)間服務(wù)器傳送網(wǎng)絡(luò)時(shí)間源方案正常情況下，采用衛(wèi)星時(shí)間信號作為1588v2的時(shí)間源。采用

GPS/北斗雙模衛(wèi)星接收模塊GPS/北斗衛(wèi)