傳送網1588V2時鐘傳遞解決方案

陳琦睿

（長安大學，陜西 西安 710000）

隨著5G網絡的深入建設，作為基礎支撐網絡的時鐘同步網，對5G網絡質量保障、用戶體驗、業務發展起到了非常重要的作用。本文將通過分析5G網絡目前組網發現時間同步問題及相關關鍵技術分析，論述傳送網1588v2部署實施方案及效果。

1 時間同步需求分析

1.1 4/5G時鐘協同需求分析

在5G網絡組網及測試時發現，在特定場景下5G性能速率受影響的問題，問題分析如下：

1.1.1 問題現象

終端已經添加SCG 5G后，在測量異頻時，大概率會出現6ms內吞吐影響。

1.1.2 問題分析

（1）5G NR站與4G錨點站時間不對齊。

（2）蘋果（高通芯片）不支持no gap測量。

1.1.3 影響范圍（場景）

（1）目前了解是使用了高通X55芯片的5G終端（如蘋果），在NSA網絡下成功占上5G后，在異頻測量時，對吞吐速率有較大的影響，約50%左右。

（2）根據華為網絡的進一步分析：①4G切換5G不及時，維持在4G體驗上；②SA/NSA雙模終端，NSA切換SA不及時，仍是NSA體驗。

1.2 時鐘同步部署方式分析

針對終端用戶在4G網絡與5G網絡相互訪問切換時，保持4G基站與5G基站之間時鐘和頻率的同步，目前提出了三套解決方案：

（1）4G錨點站（所有4G站）與5GNR站都開啟GNSS時間同步。

（2）推動終端廠家都支持nogap測量。

（3）采用傳輸網絡1588V2標準時間同步方案。

根據網絡實際情況，方案（1）中部分4G錨點站因特定場景等原因限制，無法進行GNSS天線安裝，同時采用衛星同步接收方式雖然便捷，但也存在一些不可預見的風險（如人為干擾、接收丟失、投資巨大等）。方案（2）對于終端廠家推進較為被動。方案（3）要求傳輸網絡穩定性、可靠性高，具有一定局限性，但對于網絡運營商而言是可主動實施與維護的。

綜合目前網絡需求、安全性及主動性方面考慮，基于現有無線網絡優先進行GNSS同步天線查漏補缺同時，采用1588V2方式通過現有傳送網絡進行地面時鐘傳遞必要性較強，對提升網絡穩定性、可靠性及業務支撐具有十分重要的意義。

2 關鍵技術

中國聯通本地網時間同步傳遞由時間服務器至基站建議全程采用SyncE+PTP方式，其中SyncE傳遞同步頻率信號，PTP方式結合頻率進行質量等級變化及判斷，可以更好的利用網絡中更優質的頻率源產生更高精度地時間同步信號。

2.1 PTP協議同步原理

PTP同步協議工作方式如圖1所示。

圖1 PTP時鐘傳遞示意圖

計算出時鐘偏差為：Delta=(t2-t1+t3-t4)/2

2.2 PTP協議實現方式

1588v2根據最佳主時鐘算法（BMCA），可以自動選擇最佳時鐘，全網跟蹤一個BITS，PTP狀態機制可結合更優質量頻率為網絡提供更高精度的時間同步，是一種更優化的時間狀態機制。

3 實施部署方案

3.1 PTP時間同步傳遞方案

目前傳輸系統承載主體為分組+OTN網絡，整體移動傳送網絡分為核心、匯聚及接入三層架構。結合網絡現狀，PTP時間同步傳遞整體方案如下：

（1）核心-匯聚：IPRAN在光纖上承載時，PTP可隨數據鏈路同時傳遞。

（2）核心-匯聚：IPRAN在OTN上承載時，PTP不能透傳，網元之間須逐點處理。

3.1.1 場景一：純IPRAN傳遞方式

（1）BITS組網原則。兩個核心機房分別部署BITS，直聯同機房核心RSG，BITS默認采用GE光接口對接，輸出的信號中既包含時間，又包含頻率，每地市IPRAN兩個核心設備對接地市BITS設備。

圖3 OTN+IPRAN傳遞方式示意圖

（2）IPRAN組網總體原則。IPRAN網絡至少需要引入兩路基準時鐘源，形成保護。網元之間的時間傳遞采用分組以太業務接口，接口須同時支持時間和頻率。

（3）時鐘模式原則。使用BC模式實現全網時鐘同步，使用同步以太實現頻率同步。

（4）頻率跟蹤關系規劃。人工規劃并配置優先級，并啟用標準SSM協議來避免時鐘成環。環形網絡中的成員，每設備部署兩個可選外部時鐘源。鏈型網絡中的成員，跟蹤上游時鐘節點的時鐘源，通過多條鏈路形成保護，如圖2所示。

圖2 分組網絡時鐘跟蹤關系示意圖

（5）時間跟蹤關系規劃。按需使能端口的1588v2特性、配置master only的端口參考圖示，時間跟蹤關系由BMC算法自動生成。

（6）涉及區域。城區未經過OTN回傳的IPRAN網絡。

3.1.2 場景二：OTN+IPRAN傳遞方式

（1）BITS組網原則。兩個核心機房分別部署BITS，直連同機房核心IPRAN/OTN，時間和時鐘同源。

（2）IPRAN/OTN組網和改造要求。OTN網絡至少需要引入兩路基準時鐘源，形成保護。OTN和IPRAN之間布放線纜，采用GE光口傳遞時鐘信號郊縣IPRAN匯聚設備通過GE光口和郊縣OTN系統獲取時鐘信號。

（3）時鐘模式原則。全網時間同步的實現需使用BC模式，頻率同步的實現需使用同步以太。

（4）頻率跟蹤關系規劃。參考圖示規劃骨干匯聚及以上頻率跟蹤關系，匯聚接入層時鐘跟蹤關系可參考場景1，并啟用標準SSM協議來避免時鐘成環。環形網絡中的成員，每設備部署兩個可選外部時鐘源；鏈型網絡中的成員，跟蹤上游時鐘節點的時鐘源，可通過多條鏈路形成保護。

（5）時間跟蹤關系規劃。按需使能端口的1588v2特性、配置master only的端口參考圖示，時間跟蹤關系由BMC算法自動生成

（6）涉及區域。地市郊縣區域（經過波分系統）。

3.2 設備能力分析及改造方案

聯通現有分組設備具備1588V2快速開通能力，已通過同步以太的方式部署頻率同步，基于頻率同步基礎可進行1588V2時間同步開通數據配置。

現有OTN傳輸設備能力均支持時鐘信號傳遞，僅需進行PTP時鐘信號傳遞改造，OTN系統目前改造方式有ESC方式和OSC方式。

從投資改造便捷性、傳遞精度方面可綜合考慮選取OSC方式部署，在OSC監控信道中傳遞的PTP時間同步信息，考慮減少單纖雙向模塊的改造投資及后續故障維護，基于現有OTN承載光纜安全性、可靠性較高因素，可采用雙纖雙向方式部署改造。

圖4 華為OTN系統PTP傳遞方式

同步設備－OTN之間，通過GE分組業務接口輸入。

現有每個OTN匯聚節點原有1塊ST2供2個方向用，可以傳遞，但每個核心節點有多個光方向，為保證傳遞同步信息，需將多個光方向的ST2集中在同一個子架內。

4 結束語

通過對某省華為網絡區域分組及OTN改后傳遞1588V2性能測試分析，結果符合預期。穩態、時間路徑倒換、頻率路徑倒換后時間信號誤差不高于150ns，均優于±1.1μs的要求。輸出頻率平穩無頻偏，末端基站獲得時間同步精度滿足基本業務對時間同步的要求[1]。

1588V2時間同步傳遞技術是解決網絡4/5G協同有效手段，同時對網絡安全承載具有重要意義。