廣播電視傳輸系統同步研究

王心中 黑龍江省伊春市廣播電視臺

一、現有的兩種同步狀態的簡要介紹，以及未來發展趨勢

時間同步，時間主要有兩種含義，一是時刻和二是時間間隔。前者指連續流逝的時間的一個瞬間發生點，后者是指兩個瞬間點之間的間隔時差。

時間同步的主要作用就是按照接收到的時間來控制數字時鐘設備內部的時鐘與時刻。時間同步的調制原理與時鐘同步對時鐘的調制原理基本一樣，既調制時鐘的固有頻率又調制時鐘的固有相位，并且要將時鐘的相位用標準數值來表示，即時間時刻，標準寫法為某年、某月、某日、某時、某分、某秒、某毫秒、某納秒，最小位數為納秒。時間同步可以用不連續的時間參考標準源信息來校準本設備的基準時間，使時刻也達到同步程度。而時鐘同步的同步方式是接受時鐘源信息達到時鐘同步程度的。

鐘同步，就是大家平常說的時間一致，是指雙方的信號的頻率和相位保持及其嚴格的一致關系，其相對應的有效時差在以相同的速率發生，用以保持通信網中所有的在用設備以相同的頻率運行。保障設備運行平穩和流暢，與傳輸時間為零的共振有相似。

干線通信網中傳遞的是編碼后得到的PCM數據離散脈沖波形，如果兩個數字交換設備之間的固有時間同步不一致，或者波形在傳輸中被干擾損傷，而疊加了很多相位漂移和頻率抖動，就會在收端系統的緩沖器上產生傳輸碼元的重復或丟失，結果在傳輸的數據流中出現數據缺損和丟失。

時間同步有兩個及其主要功能，分別是守時與授時，授時就是“兩地相互對表”。通過兩端設備的不定期的對表方式，將A地時刻與B地的標準時刻達成相位同步。守時就是前面講過的時鐘同步，保證在兩地相互對表的時間間隙里，A地本地時間與B地的標準時刻誤差最小值。下面用圖例來講解時間同步與時間同步的區別，如圖。

如圖給出了時間同步與時間同步的區別。如果兩個時鐘（時間 A地與時間B地）所有時刻都保持絕對一致，這樣的狀態叫時間同步。如果兩地的時鐘時間完全不一樣，但走得速度一樣，始終保持一個穩定的恒差，比如半小時，那么這兩地的時鐘狀態稱為時鐘同步狀態。

根據廣大傳輸工作者的多年探索研究，時間同步方式能夠極大的提高無線空間頻譜使用效率，在干線系統中增加時間同步后，頻譜利用率相比之前有大幅提升，所以將來時間同步將會成為未來無線通信系統發展的主要趨勢。

二、現有設備中時間同步解決方案

2000年以來隨著同步技術的發展，時間同步通道是采用NTP模式傳送實現，該協議最大的缺點是僅僅能滿足毫秒級的時間精度，這對于無線通信時間同步基站所基本要求的微米級精度是不夠的。所以，在近幾年，多數基站設備端普遍采用的事美國全球衛星定位系統（就是GPS）來哦解決頻率和時間同步問題。然而GPS在使用中收到很多條件限制。

1.成本極高，每個通信基站都必須配置一套完整的GPS系統，包括天線、饋線、硬件單元、供電等。

2.饋線鋪設困難，饋線比較長的時候，需要在中途加裝放大器系統來中繼信號，室內安裝饋線需要延伸到室外，敷設工藝繁瑣。

3.保養維護困難，因為GPS系統是美國全球衛星定位系統，美國通過不斷地進行調時等操作，使得我國的維護難度加大。

4.安全隱患高，這種授時方式嚴重依賴于美國，在緊急情況下整個傳輸網可能因不能同步而整體潰網，且GPS系統目前在軌衛星數量不斷減少，美國公司沒有更換受損衛星，所以失效的風險逐步加大。

針對無線傳輸系統時間同步基站高精度需求，和現有美國GPS方案的以上4個重要弊端，骨干通信網迫切希望能夠有一種精度更高的地面傳送系統的時間同步方案。

三、不遠的將來的傳輸設備時間同步解決方案

近年，IEEE協議組織提出了最新的IEEE1588V2精確時間傳送協議，該協議可以實現亞微秒級精度的時間同步，精度與當前的GPS實現方案雖然類似，但是在成本維護和安全等方面有極大優勢，成為傳輸行業內最新最重要的時鐘傳遞框架協議，一下介紹其特有的主要優點：1.納秒級別精度，完善的協議的狀態，極大的減少了人工干預。2.符合網絡轉型趨勢，IP網絡是將來通信大融合的必然趨勢。3.低成本，最小化網絡資源需求，以實現其低成本時鐘應用。

最典型的1588v2同步傳送方案可以通過GPS、北斗、光纖網絡等多種方式進行承載，承設備通過1588v2協議傳送時間信息，基站可通過1588v2或1pps+TOD接口從接受設備上獲取時間信息，達到與時間源同步的目的。