PTN城域網1588v2時鐘部署

胡志濤

【摘要】 1588v2時鐘同步部署可有效提高無線選址成功率，降低無線選址難度。但現網建設情況的多樣性和復雜性使得1588v2時鐘同步的全網部署實施較為困難。針對PTN+OTN組網模式，可梳理為簡單樹形和分區分組兩種部署方式，實現1588V2時鐘同步部署的有效和高效部署。

【關鍵詞】 PTN 時鐘同步 時間同步 1588V2

一、概述

PTN （Packet Transport Network，分組傳送網）在實現傳統TDM、ATM等業務和高帶寬分組業務的承載時，也能實現時間同步信號的可靠傳送，滿足移動網絡特別是3G和4G網絡對同步的嚴格要求；時鐘同步傳送也是PTN網絡的重要指標之一。

二、時鐘同步需求

同步指兩個或兩個以上隨時間變化的量在變化過程中保持一定的相對關系。時鐘同步要求主要有兩個方面：頻率同步和時間同步。PTN主要用于2G GSM基站、3G TD-SCDMA基站以及4G TD-LTE基站回傳的應用場景，也用于重要集團客戶業務、互聯網大客戶、WLAN等多種高質分組業務接入和承載的應用場景。其中PTN承載的GSM基站回傳的TDM/IP業務需要提供頻率同步信號； TD-SCDMA、TD-LTE基站回傳的業務需要提供頻率同步和時間同步信號；部分專線業務需要提供時間同步信號。

各類業務對時鐘同步的需求如表1所示：

三、PTN時鐘同步技術實現

3.1 PTN傳送時鐘同步優勢

移動網絡基站提取同步信號源主要解決方式有兩種：碼流中攜帶穩定的時鐘和外部 GPS+GLONASS定時基準源。目前GSM基站以提取碼流中攜帶穩定的時鐘信號為主，TD-SCDMA和TD-LTE基站以接入外部GPS源為主。

GPS天線安裝需要滿足120°的凈空要求，工程安裝有難度；且相比PTN傳送時鐘同步信號，GPS成本更高，維護更困難。

兩種方式主要特點對比如表2：

出于工程安裝，成本以及維護等綜合因素的考慮，運營商和設備商都希望能在PTN分組網絡上提供高精度和高穩定度的時鐘和時間同步的解決方案。

通過PTN傳送同步信號，可避免移動網絡基站對GPS系統的依賴性，降低無線網絡部署難度，同時其完善的OAM能力可有效的提供整個網絡的穩定性和可靠性。

3.2 PTN時鐘同步技術

PTN實現對頻率和時間同步信號的傳送，有兩類可行技術：一是基于物理層的同步技術，如G.8261的同步以太網技術，二是基于分組包的同步技術，如IEEE1588 V2。

1、G.8261。

同步以太網G.8261通過物理層串行比特流提取時鐘，可以獲得類似SDH的時鐘精度，實現網絡時鐘同步，但無法實現精確時間同步。

2、IEEE1588 V2。

IEEE1588的核心思想是采用主從時鐘方式，對時間信息進行編碼，利用網絡的對稱性和延時測量技術，實現主從時間的同步。IEEE1588可以同時實現頻率同步和時間同步，時間傳遞的精度保證主要依賴于兩個條件一個是計數器頻率準確和鏈路的對稱性。

IEEE 1588v2實現時間同步的過程為：（1）主時鐘的PTP應用層向所有的從時鐘周期性的發送同步信息；（2）從時鐘記錄并存儲同步信息到達時刻，并計算出漂移量和延時；（3）從時鐘發送時鐘延時信息給主時鐘；（4）主時鐘記錄時間延時計算接收延時并發送給從時鐘。

同步系統采用分級傳送，由一個主時鐘將同步信息傳遞給一個或多個從設備，然后由這些從設備作為主設備傳遞給下游的一個或多個從設備。

IEEE 1588v2作為PTN關鍵技術之一，打破了分組化網絡無法傳送時鐘信號的歷史。支持IEEE 1588v2的新一代移動承載網只需要一個高精度時鐘源輸入，就可以將時鐘信號精準地傳送給各個基站，實現全網基站精準同步，滿足移動網絡特別是TD-LTE網絡需求。

四、PTN時鐘同步方案

城市城域網主要有PTN和PTN+OTN兩種組網方式，由骨干層、匯聚層和接入層三部分組成，網絡架構為圖1：

1588V2時鐘部署總體思路為：（1）1588V2時鐘源原則上與BITS時鐘源同節點部署。（2）純PTN組網，時鐘信號采取網內跟蹤方式傳送。（3）PNT+OTN組網，骨干PTN跟蹤時鐘源信號，OTN跟蹤時鐘源或骨干PTN時鐘信號，匯聚PTN跟蹤OTN時鐘信號，接入層PTN跟蹤匯聚PTN時鐘信號。PTN時鐘同步方案要求既要滿足系統參數要求，也要易于實現、方便管理。

4.1 純PTN組網

純PTN組網采用網內跟蹤方式如圖2。

4.2 PTN+OTN組網部署

PTN+OTN組網的主要特點為：（1）骨干PTN和匯聚OTN、匯聚OTN和匯聚PTN存在異廠家組網；（2）骨干、匯聚層規模大，網絡復雜，節點間互聯多；（3）接入點至骨干PTN需經接入層PTN、匯聚PTN、匯聚OTN多次轉接。

PTN+OTN組網同步方案思路的主要有簡單樹形部署和分區分組部署，如圖3。

簡單樹形方案時鐘路由為：時鐘源→時鐘節點骨干PTN →調度環骨干PTN→匯聚OTN→匯聚PTN→接入PTN→移動網絡基站。

簡單樹形方案建設規模小、易于實現，但結構復雜，時鐘路由規劃困難；且多場景存在異廠家對接，系統可靠性不高，維護困難。時鐘路由骨干層跳數較多，全網時鐘路由較長，不適于大型城域網。

分區分組方案時鐘路由有三種：（1）時鐘源→骨干PTN→樓內PTN；（2）時鐘源→骨干PTN→匯聚PTN→接入PTN→移動網絡基站； （3）時鐘源→匯聚OTN→接入PTN→移動網絡基站。

分區分組方案通過設置多對時鐘源節點，有效的實現了時鐘同步網的分域設置和管理。各域內組織同步方案，規劃方案簡單，且時鐘路由骨干層節點數少，適合大型城域網部署。

4.3 方案在現網中的應用

三種方案針對不同網絡類型，有效實現了PTN時鐘同步部署，但三者組網模式差別較大，其特點對比如表3：

在PTN+OTN組網中，分區分組方案采用分區分組管理，雖建設成本和部署難度有所增加，但有效的解決了大型城域網PTN骨干層網絡規模龐大、結構復雜的問題；且通過多時鐘節點部署，明顯減少了時鐘路由中骨干層節點數，降低全網規劃和部署難度，適用于大型城市城域網時鐘同步傳送。

簡單樹形方案建設成本小，網絡層次少，在骨干層規模較小時部署實現簡單，適用小型城域網時鐘同步傳送。

五、總結

隨著4G網絡建設的進入高峰期，無線站址需求也越來越大，選址難度越來越高，移動網絡對基于時鐘同步傳送的同步方案需求越來越迫切。純PTN方案、簡單樹形方案和分區分組方案部署策略各有特點，都能通過PTN有效的實現同步時鐘的全網傳送，但適用網絡差異較大，各地市可根據城域網實際情況，選擇上述三種方案中適合自己的方案或組合方案進行建設。