5G傳送網進行1588v2同步改造研究

中興通訊股份有限公司 郭文佳

5G基站的建立與運行對時鐘的精度提出了更高的要求，以往遇到類似問題的時候，都會選擇通過衛星來解決同步問題，但衛星在運行的過程中很多時候會出現選址與維護難度大等困難。基于此，本文提出地面同步網的建設方案，從1588v2同步的相關內容入手，結合現階段存在的問題對1588v2同步傳送方案展開分析，并以5G傳送網為基礎提出合理的1588v2同步改造方案，進一步為5G網絡運行提供更為安全、高效的時鐘網。

1 1588v2同步簡述

1.1 同步的含義

針對同步的定義展開分析，其中主要包括頻率同步以及時間同步，其中頻率同步主要指的是源端時鐘與宿端時鐘在精度一定的情況下保證頻率一致，其相位并不需要對齊，只保證兩個時鐘速度的一致即可；而時間同步主要指的是相位的一致，相較于頻率同步，時間同步在速度與起點上都需要保持一致，就當前的技術發展情況來看，只有GPS和1588V2可以同時保持頻率同步和時間同步。

1.2 無線業務的同步需求

不同的無線業務對時間同步的需求也不一致，隨著5G時代的到來，對時間同步也提出了更高的要求。其中，5G基礎業務時間同步精度與4G是保持一致的，均為1.5us；而5G未來基站間高頻協同業務的時間同步精度為300ns/150ns。

1.3 當前1588v2在規劃過程中存在的問題

現階段，在開展1588v2規劃的過程中往往會存在以下幾個方面的問題：第一，針對時鐘的規劃比較復雜，目前網管進行時鐘規劃的時候需要完成同步路徑、保護路徑等的規劃，考慮到設備對1588v2的支持。與此同時，還需要針對各種情況進行梳理，有效避免因人為規劃失誤而造成避免時鐘成環，因此這也對時鐘規劃的相關工作人員提出了更高的要求；第二，配置效率有待提升，當前在開展逐點逐站配置的過程中需要涉及到眾多參數這也會導致平均單站配置時間延長，降低整體配置效率；第三，為進一步保證接入設備提供的1588v2時間精度滿足5G基站的實際需求，需要在現場完成相關的補償測試，這也會導致測試工作量的顯著提升；第四，在PTN設備運行的過程中，很有可能出現無法自動校準、監控出現故障等問題，一旦出現相關問題就需要人工帶表上站測試，不僅顯著延長的測試時間，還大大提升了站點開通的難度；第五，1588v2運行很大程度上會受到光纖不對稱因素的影響，日常開展網絡修復、環路優化以及OLP倒換等環節的過程中都會引發光纖不對稱的問題，進而對時間精度造成影響。面對這樣的問題，需要相關人員開展相關的補償測試；第六，就目前的情況來看，1588v2同步網絡并沒有可以參考的時鐘源，導致不能有效對時鐘信號質量加以監控，對時鐘緩慢偏移的問題也無法進行檢測。根據上文可以得出，5G系統同時具備微秒級基本業務同步要求與百納秒級協同增強技術同步要求，因此在開展5G建設的過程中，對同步網的精度提出了更高的要求，在這樣的要求與環境下，基于1588v2的同步系統應運而生。

2 針對光纖不對稱問題的解決方法

在上文當前1588v2在規劃過程中存在的問題提到，光纖不對稱的問題將在很大程度上對1588v2運行造成影響，因此尋求光纖不對稱的科學合理解決方法也是發展5G同步網絡的重要內容，結合當前的發展技術來看，最為常見的光纖不對稱問題解決方法主要有：儀表逐點測量、單纖雙向改造、直接開通以及二分定位。

2.1 儀表逐點測量法

借助1588v2儀表對時間同步精度進行測量，在完成測量之后可以對其中存在光纖不對稱問題的地方加以補償；也可以通過OTDR測試儀對相關問題進行補償。在現網改造的情況下，使用OTDR測試儀需要將業務暫停且無法得到同步結果，因此會直接選擇1588v2儀表進行測量。

2.2 單纖雙向改造法

借助單纖雙向光模塊對傳送網設備加以改造，將收發流程都集中于一條纖芯上，可以有效解決光纖不對稱的問題。在此方案執行的過程中，因收發波長不一致而引發的延時不對稱問題一般都比較小，直接通過設備自動補償就可以解決。而通過進一步的計算可以得出，FE單纖雙向引入以及GE單纖雙向引入的時間誤差要遠遠小于普通雙纖的時間誤差，因此采用單纖雙向光模塊可以從根本上解決光纖不對稱的問題。

3 1588v2同步傳送方案分析

1588v2精確時間傳送協議的精度最高可以達到納秒級，與現階段衛星的精度保持一致，同時在建設成本、后期維護以及安全管理等方面都具備著十分突出的優勢，因此1588v2的推行也符合當前的網絡轉型趨勢。一個完整的1588v2同步無線網絡主要由時鐘源、傳送網以及無線基站等幾部分構成，一般情況下會將時鐘源放在網絡核心層，而在網絡規模比較大的情況下會將其放置在匯聚層。與傳統的時鐘網保持一致，1588v2同步網絡會配備兩個時鐘源設備來有效完成對信息的備份。傳送網的主要構成為SDH、OTN等，其主要功能是完成對時鐘的傳送，與傳送網相同，同步網也可以分成核心、匯聚、接入三個層次。作為同步網的網絡末端節點，無線基站的同步質量將會對無線通信業務質量產生直接的影響，因此在加強掉話率、接通率等方面管理的同時，還需要關注無線基站的同步，進而使得網絡末端也可以獲得良好的同步性，推動整體運行質量的顯著提升。在確保網絡鏈路延時對稱的情況下，應將1588v2時間同步鏈路網元數量控制在三十個以內；而在無法判斷的時候則應控制在二十個。

4 基于5G傳送網的1588v2同步改造方案

4.1 純IPRAN/PTN承載場景

純IPRAN/PTN承載場景是直接按照雙纖雙向的標準完成核心、匯聚以及接入環節的組環工作，并沒有考慮到可以通過傳送網傳送時鐘。在純IPRAN/PTN承載場景下完成1588V2同步網改造的過程中，可一直將在IPRAN/PTN將核心引入，匯聚層采用單纖雙向改造模式，而接入層則直接開通。其中，單纖雙向改造的應用主要可以分為兩種形式：第一種是用單纖雙向光模塊替換原有的光模塊，這種方法對光模塊的更換就導致投入成本的進一步提升，但由于不需要額外增加線路纖芯提升了施工的便捷程度；第二種是在核心、匯聚層上安裝GE單纖雙向光模塊，這種方法因新建了獨立的時鐘環節約了光模塊的整體投資成本，但由于需要新增光纖，導致其工作量較第一種方法要多出很多。

4.2 IPRAN/PTNoverOTN的場景

在IPRAN/PTNoverOTN的場景下，核心環、匯聚環均是按照雙纖雙向的標準進行組環，由于并沒有考慮傳送網傳送時鐘，時鐘可以直接在基站側完成衛星信號的接入。在IPRAN/PTNoverOTN的場景開展1588V2同步網改造的過程中，在核心OTN引入時間源，核心、匯聚層應用單纖雙向模式，而接入層則選擇直接開通的方法。第一種方法是通過OTU進行時鐘傳遞，進而在OTN和分組設備連接點進行單纖雙向改造，該方法主要適用于OTN和分組設備距離較長的情況。在應用這種方式的時候需要將原有的時鐘傳輸OTU板塊全都轉換為OTU單板，這不僅顯著提升了工程量，還大大增加了改造的成本費用；而該方法的優勢在于不需要進行額外的時鐘對接，直接將核心匯聚層與時鐘源連接就可以完成改造。而第二種方法是對OSC信號進行單纖雙向改造，同時通過OSC完成對OTN內部時間的傳遞。這種方法在實際開展的過程中，為實現時鐘的單纖雙向傳遞，需要將FIU板卡更換為SFIU板卡，從而有效完成OSC信號的傳輸。這種方法應用的優勢在于其整體改造并不需要投入過多的成本，同時相關技術手段的實現也較為簡單，然而會受到OTN與分組設備傳遞距離的影響，如果二者不在一個機房里面的時候，整體的技術設想將很難實現。

4.3 IPRAN/PTNoverOTN，一對波分下掛多個IPRAN/PTN環場景

在這種場景下，開展1588V2同步網建設以及改造的過程中主要可以使用兩種模式，第一種是直接按照IPRAN/PTNoverOTN場景模式進行，借助OSC完成時鐘信號的傳遞，并在OTN設備和分組匯聚設備之間的位置通過時鐘板傳遞時鐘，同時在IPRAN/PTN承載場景分組設備匯聚環的基礎上疊加一個單纖雙向GE環，進一步提升時鐘的傳遞效率；而第二種方法是在一對波分下掛多個IPRAN/PTN環的場景下，借助GE光口使得分組網的核心匯聚設備可以在原有的基礎上完成對單纖雙向同步時鐘環網的新建工作；與此同時，利用純IPRAN/PTN承載方式對不穿越OTN的核心環進行單纖雙向改造，而且還可以借助相同的方法與原理對穿越OTN的匯聚環進行有效的單纖雙向改造，從而可以進一步保證不穿越OTN的核心層設備可以順利完成時鐘信號的接入工作。

結語：綜上所述，同步網的建設對5G網絡起到了至關重要的作用，因此應不斷以網絡運行需求以及實際的技術水平為基礎開展新一輪的時鐘同步網建設創新，進而提出合理、有效的改造方案。就當前的情況來看，IPRAN及OTN組網建設為5G傳送網1588v2時鐘改造提供了更多可行的建議，為1588v2同步網絡布局的發展擴展了更大的空間，有效減少后期的工作量，同時也有助于加強對網絡狀況、工程難易程度及投資量等因素的考量。