TD-SCDMA系统高精度时间同步信号解决方案_培训资料

1、- -1 1- -1-TD-SCDMA系统高精度时间系统高精度时间同步信号解决方案同步信号解决方案2 2 目目 录录TDTD系统时间同步背景介绍系统时间同步背景介绍基本概念基本概念同步需求同步需求同步现状同步现状解决方案解决方案1588v21588v2地面传输技术介绍地面传输技术介绍时间同步组网可行性研究时间同步组网可行性研究TDTD系统时间同步整体解决方案系统时间同步整体解决方案3 3时间同步与频率同步时间同步与频率同步4 41963年，第13届国际计量大会决定，以铯原子Cs-133 基态的两个超精细能级之间跃迁所对应的辐射的9192631770个周期的持续时间。1971年10月，国际时间局

2、定义了国际原子时（TAI），以世界上大约100台铯原子钟进行对比，再由国际时间局进行数据处理，求出统一的原子时。我国陕西天文台的国家授时中心代表我国参加国际原子时合作。以天体运动的周期现象为标准源的时标统称为天文时。1820年法国科学院正式提出：一个太阳日的1/86400为一个太阳秒，称为世界时秒长。由于天文时和原子时存在差异，为了折衷，提出了协调世界时，即UTC时间（Coordinated Universal Time）。UTC时间采用国际原子时，但是通过闰秒调整的方法使得原子时与UT1时间的差距小于0.9秒。闰秒调整在6月30日或者12月31日通过加1秒或者减1秒的方式，来进行调整。基本概

3、念基本概念5 5TD-SCDMATD-SCDMA时间同步需求时间同步需求l TD-SCDMATD-SCDMA组网对时间同步要求较高组网对时间同步要求较高 TD-SCDMA/TD-LTE 均属于TDD时分双工系统，在相同的频率上发送上/下行数据，需要基站间同步，以避免时隙间和上/下行帧之间的干扰。 任意两个TD基站空口时间偏差不能超过3s。 TD基站时间同步精度要求为 1.5s。制式制式频率同步频率同步时间同步时间同步GSM50ppbNoneWCDMA50ppbNoneCDMA200050ppb小于3msTD-SCDMA50ppb小于1.5msFDD-LTE50ppbNoneTD-LTE50pp

4、b小于1.5ms各种无线通信系统的同步性能指标要求各种无线通信系统的同步性能指标要求MSRNCAccess network NODEBNODEB6 6原子钟守时能力原子钟守时能力各自独立的原子钟守时能力不能满足TD需求；网络中必须有统一的参考时间同步源。本振源本振源老化率老化率/ /最低准确度最低准确度变化变化 1ms1ms需用时间需用时间变化变化 1us1us需用时间需用时间移动频率同步网移动频率同步网PRC/LPRPRC/LPR 2 21010-12-12( (骨干网工程指标骨干网工程指标) )约约1616年年5.8天天G.811规定的规定的1 1级时钟级时钟 1 11010-11-11(

5、 (最低准确度最低准确度) )约约3.23.2年年1.17天天铷原子钟铷原子钟 5 51010-11-11( (月老化率月老化率) )约约7.57.5月月高稳晶体振荡器高稳晶体振荡器 1 11010-9-9( (天老化率天老化率) )约约11.511.5天天普通晶体振荡器普通晶体振荡器 1 11010-7-7( (天老化率天老化率) )约约2.82.8小时小时一般计算机一般计算机 1 11010-5-5( (天老化率天老化率) )约约100100秒秒7 7TD-SCDMATD-SCDMA时间同步现状时间同步现状8 8依赖依赖GPSGPS存在的问题存在的问题GPSGPS馈线超过馈线超过10010

6、0米还需要增米还需要增加放大器加放大器安全问题安全问题GPS系统存在安全隐患。GPS故障率： GPS部分已成为除射频模块外的第二高故障率设备，约占总故障数的15%左右。施工问题施工问题安装施工比较困难。GPS天线安装要求较高，选址困难，尤其是室内覆盖站。GPS天线放大器同轴线缆GPS接收机9 9GPSGPS替代解决方案替代解决方案时间源时间传输时间接收GPSGPS替代方案：卫星替代和传输替代分别解决安全隐患和施工问题替代方案：卫星替代和传输替代分别解决安全隐患和施工问题卫星替代-采用北斗/GPS双模卫星授时模块替代目前单GPS模块，解决安全隐患。 传输替代-采用1588v2地面传送方案，解决施

7、工难题。同时有效减少卫星接收机数量。北斗北斗/GPS1010 目目 录录TDTD系统时间同步背景介绍系统时间同步背景介绍1588v21588v2地面传输技术介绍地面传输技术介绍概况概况测量机制测量机制时钟模式时钟模式时间同步组网可行性研究时间同步组网可行性研究TDTD系统时间同步整体解决方案系统时间同步整体解决方案1111通讯网络对同步的需求 传统固网TDM业务对时钟同步的需求如果承载网络两端的时钟不一致，长期积累后会造成滑码无线IP RAN对同步的需求 不同基站之间的频率必须同步在一定精度之内，否则基站切换时会出现掉线专用时钟同步网（BITS）的需求 在传统的通讯网络结构中，除了业务承载网络

8、外，一般还会存在一个独立的时钟发布网络，采用PDH/SDH来分发时钟，需要满足接口指标 已有时间同步协议 NTP,SNTP精度ms级别，不能满足TD需求可提供时间和频率同步1588安捷伦实验室的John Eidson等开发PTP1588IEEE 2001年赞助、2002年成为IEEE 标准15881588概况概况121215881588版本版本IEEE 1588v1版本于2002年11月8日发布。IEEE在2008年3月27日通过了1588 v2草案，对v1进行了改进和提高，1588 v2版本于2008年7月24日发布。1588 v1协议为工业自动化测量和控制系统开发，适用于工业局域网应用。1

9、588 v2在原协议的基础上，针对通信网的特点进行了改进，提高了同步的精度，加入了故障容限等，使之更适合通信领域的应用。 引入透明时钟，包括E2E透明时钟和P2P透明时钟。新增端口间延时测量机制，为peer延时机制。新增支持故障容限，满足冗余和安全的需要。新增支持单播功能。精简了帧头，采用短帧，可以减少网络带宽开销，相应降低可能的网络排队延时。增加了安全认证，使用集成保护机制确认收到的消息来自经确认的源，保证未被修改和非重播。增加了TLV（类型长度值）扩展。提高了Sync报文发送频率。 1313M与S的时间偏移量(假设Tms=Tsm)：Offset=(t2-t1)-(t4-t3)/2M与S之间

10、的时间延迟：Delay=(t2-t1)+(t4-t3)/215881588测量机制测量机制假设主从时钟之间的链路延迟是对称的，从时钟根据已知的4个时间值，可以计算出与主时钟的时间偏移量和链路延迟。t2-t1-Offset=Delayt4-(t3-Offset)=Delay 1414整体流程整体流程v当一个时钟上线，它在系统指定的时间内监听来自主时钟的Sync 消息如果收到Sync消息，则根据最佳主时钟算法决定状态如果这段时间内没有收到Sync 消息，该时钟则假定自己为主时钟，状态为Pre_Master时钟的端口表现为主时钟的状态，但是不发送某种特定的消息（ Sync ）vPre_Master状

11、态会保持一定的时间如果在指定时间内没有收到Sync消息，则状态为主时钟，并发送Sync消息如果在指定时间内收到Sync消息，则根据最佳主时钟算法决定状态如果是主时钟，周期性地发送Sync消息如果是从时钟，周期性地与主时钟交互，纠正本地时钟v主时钟与从时钟的状态可能会不断转换由最佳主时钟算法决定Recommand_state=BMC_Msater 状态转换为主时钟Recommand_state=BMC_Slave 状态转换为从时钟151515881588时钟模式时钟模式1588有三种时钟模式：普通时钟OC、边界时钟BC和透明时钟TC。 普通时钟OCOC（Ordinary Clock）是网络始端或

12、终端设备，该设备只有一个1588端口，该端口只能作为SLAVE或MASTER。 边界时钟BC BC（Boundary Clock）是网络中间节点时钟设备，该设备有多个1588端口。其中一个端口可作为SLAVE，设备系统时钟的频率和时间同步于上一级设备，其他端口作为MASTER，可以实现逐级的时间传递。 透明时钟TC TC（Transparent Clock）是网络中间节点时钟设备，其可分为E2E TC（End to End TC）和P2P TC（Peer to Peer TC）两种 16161588v11588v1普通时钟普通时钟& &边界时钟边界时钟主时钟在一条PTP通信路径

13、中，这个时钟提供源时间供其它时钟同步从时钟根据主时钟校正时间的时钟逐跳支持，满足精度逐跳支持，满足精度边界时钟v一个时钟晶振v一个端口做为上级Master的SlavevN个端口为下级Slave的Masterv本地站点与上级Master的时钟同步v可连接不同协议网络边界时钟有两个以上PTP端口，每个端口可接入到不同的PTP通信路径普通时钟只有一个PTP端口的PTP时钟边界时钟、普通时钟都可以是主时钟或从时钟引入边界时钟穿越网络时，由于延时、抖动等原因，穿越网络时，由于延时、抖动等原因，时钟精度无法满足时钟精度无法满足17171588v21588v2增加增加E2EE2E透明时钟透明时钟vE2E透明

14、时钟像一个普通的桥、路由器或中继器那样转发所有的消息v对于PTP事件消息，测量PTP事件消息的驻留时间这个时间写入到这个PTP事件消息或者其后续follow up消息（Follow_Up或者Pdelay_Resp_Follow_Up)的特定字段:correctionFieldv驻留时间消息穿越透明时钟所需要的时间v在从时钟做同步校正时，会根据驻留时间修正时间，提高精确度Time_Offset=(t2-t1-correctionfield)-(t4-t3-correctionfield)/2Delay_ms=t2-t1-Time_OffsetDelay_sm=t4-t3-Time_Offset从

15、钟表T1到达：TS1离开：TS2到达：TS3离开：TS4到达：TS5离开：TS6到达：TS7离开：TS8T2correctionfield ( TS2-TS1) + (TS4-TS3) + (TS6-TS5) + (TS8 TS 7)主钟表Sync MessageDelay_Req MessageT4T3Correctionfield为Delay_Req消息在每个中间节点的驻留时间之和1818vP2P透明时钟计算每个端口和与它分享这条链接的另一端的链路延时链路延时的计算基于peer延时机制P2P时钟只能与支持peer延时机制的时钟工作vP2P只更正Sync和Follow_Up消息消息中的cor

16、rectionField字段会被Sync消息的驻留时间和链路延时时间更新E2E透明时钟是更正所有的PTP 事件消息vP2P测量驻留时间、链路延时E2E只测量驻留时间v链路延时已包含在correctionField，Master时钟不用对每个slave时钟的Delay_Req作回应Time_Offset=t2-t1- correctionFieldDelay_ms=correctionField从钟表T1correctionField= correctionField+TR1T2主钟表各节点自行测量链路时延correctionField= correctionField+TD1correctio

17、nField= correctionField+TD2correctionField= correctionField+TR2correctionField= correctionField+TD3correctionField= correctionField+TR3correctionField= correctionField+TR4correctionField= correctionField+TD4Sync MessageTDi: 上联线路的延时，通过peer延时测量机制获得Tri: 各中间节点的驻留时间 1588v21588v2增加增加P2PP2P透明时钟透明时钟1919BCBC

18、方式方式1588报文提取接口模块业务处理1588报文发送接口模块FE/GE/10GE事件消息精确观测和接收事件消息产生事件消息打戳延时补偿FE/GE/10GE时间处理模块BC方式：边界时钟，设备接收到方式：边界时钟，设备接收到1588报文后进行终结，重新产生新的报文后进行终结，重新产生新的1588报报文向下游传送文向下游传送2020TCTC方式方式1588报文提取接口模块业务处理1588报文发送接口模块FE/GE/10GE事件消息精确观测事件消息修正，延时补偿FE/GE/10GE时间处理模块TC方式：透明时钟，设备接收到方式：透明时钟，设备接收到1588报文后不进行终结，修正报文时间戳信息，报

19、文后不进行终结，修正报文时间戳信息，将其传送给下游设备。将其传送给下游设备。2121边界时钟的连接作用边界时钟的连接作用边界时钟可作为网桥互连不同网络支持网络协议的改变支持PTP特点改变（如更新率、时钟类型）保存PTP状态信息，支持主从分支例：E2E区域与P2P区域通过边界时钟互连2222 目目 录录TDTD系统时间同步背景介绍系统时间同步背景介绍1588v21588v2地面传输技术介绍地面传输技术介绍时间同步组网可行性研究时间同步组网可行性研究TDTD系统时间同步整体解决方案系统时间同步整体解决方案2323时间同步方案研究进展时间同步方案研究进展 2009 2009年年4 4月月5 5月，月

20、，在现网开展了地面传在现网开展了地面传送送1588v21588v2的现网试的现网试点测试点测试现网试点现网试点 2009 2009年年9 9月月1111月，在实验室完成月，在实验室完成了了PTNPTN设备与设备与TDTD设设备的时间同步接口备的时间同步接口互通测试，实现了互通测试，实现了不同厂家之间的互不同厂家之间的互通。通。互通测试互通测试 2008 2008年年9-109-10月，月，完成多种传输设完成多种传输设备的测试工作，备的测试工作，基本涵盖了目前基本涵盖了目前厂家支持的各种厂家支持的各种1588v21588v2模式模式实验室测试实验室测试 2009 2009年年1111月月2010

21、2010年年3 3月，在现网月，在现网6 6个城市组织个城市组织开展基于开展基于PTNPTN设备的设备的1588v21588v2时间同步现网扩时间同步现网扩大规模试点，每城市大规模试点，每城市TDTD基基站规模在站规模在5050个左右。个左右。扩大试点扩大试点已完成的工作已完成的工作兼容性测试兼容性测试性能测试性能测试规模应用规模应用主要完成的测试项目主要完成的测试项目高精度时间服务器性能、主备时间服务器倒换性能、GPS/北斗时间源倒换性能、PTN 1588路径倒换的影响、基站时间输出的长期性能（带内、带外连接）、基站带内带外切换的影响、试点区域不同站点间业务测试等等。2424 目目 录录TD

22、TD系统时间同步背景介绍系统时间同步背景介绍1588v21588v2地面传输技术介绍地面传输技术介绍时间同步组网可行性研究时间同步组网可行性研究北斗可行性研究北斗可行性研究组网方式组网方式组网影响时间精度的因素组网影响时间精度的因素不同传输技术对不同传输技术对15881588的支持情况的支持情况时间同步接口研究时间同步接口研究现网试点现网试点TDTD系统时间同步整体解决方案系统时间同步整体解决方案2525北斗卫星系统现状北斗卫星系统现状目前使用的是第一代北斗同步轨道系统，有3颗卫星，采用2+1互为备份的工作模式。2003年开始民用，授时功能为单星授时方式，单向授时精度100ns，无需军方授权，

23、广播式无用户容量限制。第二代北斗系统计划发射5颗静止轨道卫星30颗非静止轨道卫星（目前还未发射），将主要改进定位和通信功能，逐步扩展为全球卫星导航系统，授时功能将增加与GPS相同的4星授时方式，但北斗一代还将并存继续提供授时功能。北斗一代工作频段为2.49GHz，北斗二代工作频段为1.5GHz；一代和二代卫星会长期共存，授时系统不变，两种授时方式并存。2626北斗授时特点及基站侧接收要求北斗授时特点及基站侧接收要求时间来源是地面高精度氢原子钟组，保证了时间基准精度的准确性。北斗卫星授时性能指标可以与GPS媲美。第一代北斗为同步轨道卫星，信号传播路径相对固定，接收模块只需对准1颗卫星即可授时，要

24、求基站侧具备朝南指向赤道同步卫星的天线安装条件。（注：GPS为4星授时方式，接收模块需要搜到4颗卫星才能完成授时，要求基站侧接收天线满足120度净空的要求以保证同时搜索到4颗卫星。）4星授时方式2727北斗短期时间精度测试北斗短期时间精度测试利用时间测试仪（以GPS信号作为参考）测试北斗时间输出精度；测试时间超过4000秒，在测试过程中时间输出变化为20ns-25ns，从测试结果可以看到，北斗时间输出满足要求，但有比较频繁的幅度约为30ns的时间抖动。2828北斗长期性能指标测试北斗长期性能指标测试北斗厂家测试接口采样间隔测试时间测试结果神州天鸿1pps1秒秒93小时小时 变化约变化约200n

25、s四创电子1pps1秒秒72小时小时变化约变化约153ns郑州威科姆1pps1秒秒72小时小时变化约变化约150ns武汉天合1pps1秒秒72小时小时变化约变化约172ns 性能指标主要与时间变化量相关，固定偏差不影响性能 以铯钟输出的1PPS信号作为参考，由于铯钟存在约510-13频偏，导致测试曲线存在向上趋势测试验证，北斗一代具有和测试验证，北斗一代具有和GPS系统相同等级的长期授时精度，系统相同等级的长期授时精度，能够满足能够满足TD系统需要系统需要2929现网长期运行性能现网长期运行性能基站设备中北斗模块替换基站设备中北斗模块替换GPSGPS模块现网测试情况模块现网测试情况 共4个厂家

26、的北斗内嵌模块和3个厂家的基站设备实现了7个组合和10个基站的内嵌测试；在近两周的运行期间内，运行基本正常。北斗易受干扰问题北斗易受干扰问题部分站点由于无线干扰问题出现同步相关告警并导致基站时钟进入失锁状态。北斗目前使用的频段为2.49G，与WLAN、微波炉等其它常用视频系统的频段比较接近，因此与GPS相比，北斗接收机更易受到干扰。 通过提高天线抗干扰能力，使用地面传输选取有利安装站点可降低干扰问题。3030 目目 录录TDTD系统时间同步背景介绍系统时间同步背景介绍1588v21588v2地面传输技术介绍地面传输技术介绍时间同步组网可行性研究时间同步组网可行性研究北斗可行性研究北斗可行性研究

27、组网方式组网方式组网影响时间精度的因素组网影响时间精度的因素不同传输技术对不同传输技术对15881588的支持情况的支持情况时间同步接口研究时间同步接口研究现网试点现网试点TDTD系统时间同步整体解决方案系统时间同步整体解决方案313115881588网络可能应用方案网络可能应用方案纯透传方式纯透传方式MSTP/PTNFE/GESlaveGPS-1会聚会聚层层接入接入层层FE/GEFE/GEMasterABCDMasterFE/GEGPS-2SlaveFE/GEFE/GESlave1588报文方案说明方案说明v除Master和Slave外，所有中间节点均不支持1588，仅为1588报文的透传提

28、供高等级的QoS保障优点优点v无需对承载网络进行大的改造和升级缺点缺点v经研究，端到端时延受网络规模和负载影响，稳定性和对称性无法满足最终精度要求v无法采用无法采用323215881588网络可能应用方案网络可能应用方案边界时钟方式边界时钟方式MSTP/PTNFE/GESlaveGPS-1会聚会聚层层接入接入层层FE/GEFE/GEMasterABCDMasterFE/GEGPS-2SlaveFE/GEFE/GESlave1588报文方案说明方案说明v除Master和Slave外，所有中间节点均支持1588，并充当边界时钟的角色优点优点v在一定程度上解决了时延抖动的问题v网络分层，减轻了mas

29、ter同步负担v逐跳完成1588传送，每个节点可独立的进行时延补偿和输出v推荐方案推荐方案1588边界时钟333315881588网络可能应用方案网络可能应用方案透明时钟方式透明时钟方式MSTP/PTNFE/GESlaveGPS-1会聚会聚层层接入接入层层FE/GEFE/GEMasterABCDMasterFE/GEGPS-2SlaveFE/GEFE/GESlave1588报文方案说明方案说明v除Master和Slave外，所有中间节点均作为1588的透明时钟优点优点v在一定程度上解决了时延抖动的问题缺点缺点v中间节点独立的进行时延补偿和输出存在困难v不同网络或不同厂家设备互连仍建议采用边界时

30、钟1588 透明时钟3434 目目 录录TDTD系统时间同步背景介绍系统时间同步背景介绍1588v21588v2地面传输技术介绍地面传输技术介绍时间同步组网可行性研究时间同步组网可行性研究北斗可行性研究北斗可行性研究组网方式组网方式组网影响时间精度的因素组网影响时间精度的因素不同传输技术对不同传输技术对15881588的支持情况的支持情况时间同步接口研究时间同步接口研究现网试点现网试点TDTD系统时间同步整体解决方案系统时间同步整体解决方案3535时间链路中影响时间精度的因素时间链路中影响时间精度的因素跳数：跳数：经过传输节点处理而引起的时间偏差，主要是时间戳的处理误差，理论上符合随机分布时延

31、不对称：时延不对称：1588v2机制基于上下行时延对称，实际网络上下行时延不对称性（包括光缆长度、节点处理等）会引入时间偏差时间链路倒换：时间链路倒换：保护倒换会引起频率和相位跳变传输性能劣化和温度变化：传输性能劣化和温度变化：引起传输时延的变化业务负载变化：业务负载变化：网络负载量的变化导致1588v2传输和处理时延的变化，引入一定的时延抖动，理论上对BC和TC模式影响不大，对纯透传方式有一定影响频率同步：频率同步：频率的偏差和扰动会引起时间精度的变化36361 1、跳数对时间精度的影响、跳数对时间精度的影响10跳PTN设备：9小时内，时间变化为252ns(-120.3ns131.5ns)

32、20跳PTN设备：9小时内，时间变化为253ns （-61.1ns192.0ns）30跳PTN设备：4小时内，时间变化为266ns(-239.3ns26.8ns)时间精度与跳数没有正相关性37372 2、双向传输时延不一致对时间精度的影响、双向传输时延不一致对时间精度的影响测试结果：在正常配置环境下，测得末端时间输出精度为35.3ns，在一个方向加入一段长度约为60米的光纤，时间输出精度为151.6ns。结果分析：60米光纤的时延约为240ns，其引入的时间偏差为双向时延差的一半（120ns），与实际测试结果151.6-35.3=116.3ns基本一致；如果上下行光纤链路长度存在较大差别，应采

33、用网管进行固定补偿。38383 3、保护倒换对时间精度的影响、保护倒换对时间精度的影响时间变化时间变化频率变化频率变化拔纤倒换 ：时间变化幅度与频率变化幅度基本一致，约为26ns时钟交叉盘倒换 时间变化幅度与频率变化幅度基本一致，约为13ns时间源头倒换 时间变化幅度与频率变化幅度基本一致，约为6ns保护倒换引起的时间变保护倒换引起的时间变化满足精度要求化满足精度要求39394 4、传输性能劣化和温度变化对时间精度的影响、传输性能劣化和温度变化对时间精度的影响总体来看，时间精度受传输总体来看，时间精度受传输性能劣化和温度影响较小性能劣化和温度影响较小PTN设备：插入线路误码时，其输出的时间变化

34、约为110ns，与未插入误码时时间精度相当。在温度变化过程中，有约40ns时间调整，从测试结果看，时间调整趋势与温度变化趋势没有明显的对应关系40405 5、业务负载变化对时间精度的影响、业务负载变化对时间精度的影响业务负载对1588v2纯透传方式有影响，开始和结束时加载80%业务负载，引入约200ns的时间变化。传输的分组时延差(PDV)对1588v2纯透传方式影响较大T0540s，分布为以太网分布，时延抖动为110us，时间精度约为3us。T5401050s，时延抖动为2.512.5us，时间精度约为6us。T1050s之后，时延抖动为25125us，时间精度约为60us。41416 6、

35、频率不同步对时间精度的影响、频率不同步对时间精度的影响拔掉首网元外定时源使其进入保持状态，末端传输网元的输出频偏约5E-9，此时末端网元的时间精度，频繁出现幅度为100200ns的调整。强制首网元进入自由振荡状态，输出频偏约为3.8E-8，末端网元的时间同步丢失。 时间与频率同步紧耦合方式下频率同步丢失会导致时时间与频率同步紧耦合方式下频率同步丢失会导致时间同步丢失间同步丢失4242结论结论基于PTN技术的1588v2时间同步传送方案在正常情况下能够满足TD-SCDMA系统的时间同步需求。基于PTN技术的1588v2 BC和TC模式时间同步传送方案在多跳、保护倒换、传输性能劣化、温度变化、负载

36、变化等复杂条件下仍然能够满足需求。1588v2纯透传方式易受网络时延抖动的影响，风险较大。光纤双向传输时延不一致的网络，应采用网管设置进行补偿。4343 目目 录录TDTD系统时间同步背景介绍系统时间同步背景介绍1588v21588v2地面传输技术介绍地面传输技术介绍时间同步组网可行性研究时间同步组网可行性研究北斗可行性研究北斗可行性研究组网方式组网方式组网影响时间精度的因素组网影响时间精度的因素不同传输技术对不同传输技术对15881588的支持情况的支持情况时间同步接口研究时间同步接口研究现网试点现网试点TDTD系统时间同步整体解决方案系统时间同步整体解决方案4444不同传输技术对不同传输技

37、术对15881588的支持情况的支持情况l1588协议是基于包交换网的，容易在IP网上实现同步。因此，PTN技术适于传送1588。l目前已推动各厂家PTN设备支持1588。通过实验室测试和试点验证，基于PTN技术可实现1588v2时间同步组网。l在业务量大，距离远的网络，城域网有可能采用OTN/WDM。目前除个别厂家外，OTN/WDM还未支持1588。后续推动各主流厂家OTN/WDM设备支持1588v2时间传递45451588处理单元PHY/CDR系统同步时钟1588处理单元OTU/OSC开销切片/封装/映射/解映射FE/GEOTU/WDM线路侧Client Layer SignalODU O

38、HOPU OH1588时钟在OUT帧开销中的定义 （注：利用厂商自定义开销字节）OTNOTN支持方式支持方式1 1：利用：利用OTNOTN开销进行开销进行15881588传送（带内）传送（带内）外部时间接口1pps+时间信息46461 1、通过、通过1pps1ppsTODTOD或者或者专用专用FEFE接口接入接口接入OTNOTN承承载环的监控通道单板载环的监控通道单板2 2、OTNOTN承载环的监控通承载环的监控通道单板之间通过专用道单板之间通过专用1510nm1510nm波长对接，业务波长对接，业务类型是类型是FEFE，承载的是时，承载的是时间包和监控信息业务间包和监控信息业务3 3、通过监

39、控通道的互、通过监控通道的互连，使得连，使得OTNOTN承载环上承载环上所有的网元都进行了时所有的网元都进行了时间同步处理间同步处理4 4、此网元先从监控通、此网元先从监控通道中恢复出时间信息，道中恢复出时间信息，然后通过然后通过1pps1ppsTODTOD或或者专用者专用FEFE接口于接口于PTNPTN设设备进行对接备进行对接OTNOTN支持方式支持方式2 2：利用：利用OTNOTN的监控通道传送的监控通道传送15881588（带外）（带外）4747OTNOTN支持支持15881588的两种方式对比的两种方式对比传输方式带外传输（利用监控通道传送1588）带内传输（利用OTN开销传送1588

40、）互通问题带外方案避免不同厂家PTN设备&OTN设备的带内时间同步解决方案可能存在的互通问题。带内传输方式业界无统一标准，不同厂家采用不同的实现方案，可能存在互通问题；接口扩展PTN存在叠加多平面，这时汇聚层OTN需要提供多个带外1PPS+TOD或FE接口；可以有两种方式实现接口扩展：（1）一分多扇出1ppsTOD电缆实现；（2） 监控SOSC单板扩展实现和业务同传输，不存在和PTN多个接口对接问题OTN处理对延时的影响无复位时OTN成帧处理延时不固定，对1588V2协议收敛时间及精度产生影响通道和光纤保护的影响保护发生时上下行光纤改变，需要对路由改变新引入的上下行不对称性偏差重新进行

41、补偿。因此需要要求保护倒换状态对OTN管理平面可见。保护发生时上下行光纤改变，需要对路由改变新引入的上下行不对称性偏差重新进行补偿。因此需要要求保护倒换状态对OTN管理平面可见。色散对延时的影响无固定使用1510nm波长有，较小根据需要使用1555.52nm1560.61nm波长4848网络容量较小的城域网组网方案：在核心机房部网络容量较小的城域网组网方案：在核心机房部署时间源，采用署时间源，采用PTNPTN传送传送15881588信息信息10GE核心环核心环10GE汇聚环汇聚环PTNGE接入环接入环GE接入环接入环GE链链RNC核心层核心层汇聚层汇聚层接入层接入层Node BPTNPTNPT

42、NPTNPTNPTNPTNPTNPTNPTNPTNPTNNode B时间源 (备)时间源（主)网络规模较小的城市，核心层、汇聚层、接入层均采用网络规模较小的城市，核心层、汇聚层、接入层均采用PTN组网组网4949网络容量较大的城域网，具体组网方案待研究网络容量较大的城域网，具体组网方案待研究当本地网业务量大、传输距离远时，核心层当本地网业务量大、传输距离远时，核心层/汇聚层可引入汇聚层可引入OTN/WDM10GE汇聚环汇聚环GE接入环接入环10GE接入环接入环GE链链10GE汇聚环汇聚环GE接入环接入环GE链链GE/10GEGE/10GEOTN/WDM/光纤光纤RNCGE/10GE核心层核心层

43、汇聚层汇聚层接入层接入层Node BPTNPTNPTNPTNPTNPTNPTNPTNPTNPTNPTNPTNPTNPTNPTNPTNPTNPTNPTNPTNPTNPTNPTNPTNNode B5050 目目 录录TDTD系统时间同步背景介绍系统时间同步背景介绍1588v21588v2地面传输技术介绍地面传输技术介绍时间同步组网可行性研究时间同步组网可行性研究北斗可行性研究北斗可行性研究组网方式组网方式组网影响时间精度的因素组网影响时间精度的因素不同传输技术对不同传输技术对15881588的支持情况的支持情况时间同步接口研究时间同步接口研究现网试点现网试点TDTD系统时间同步整体解决方案系统时间

44、同步整体解决方案5151时间接口对接应用场景时间接口对接应用场景序号序号时间对接应用场时间对接应用场景景时间对接方式时间对接方式1卫星定位系统与时间同步设备之间通过1ppsTOD对接内置卫星接收模块2时间同步设备与传输设备之间通过1ppsTOD对接通过1588v2以太网接口对接3传输设备之间通过1ppsTOD对接通过1588v2以太网接口对接4传输设备与基站设备之间通过1ppsTOD对接通过1588v2以太网接口对接5卫星定位系统与基站设备之间通过1ppsTOD对接内置卫星接收模块关键问题：解决接口的一致性和时间协议格式的互通性关键问题：解决接口的一致性和时间协议格式的互通性5252带内和带外

45、时间接口带内和带外时间接口FANNodeBNodeB基带处理板基带处理板基带处理板时钟接口板传输板主控板串口信号线传输设备传输设备时钟接口板带外接口：带外接口： 支持支持1PPS1PPSTODTOD的串口的串口FANNodeBNodeB基带处理板基带处理板基带处理板时钟接口板传输板主控板FE接口传输设备传输设备传输板带内接口：带内接口： 支持支持1588V21588V2的以太网接口的以太网接口IubIub1PPS+TOD53531pps+TOD1pps+TOD接口规范接口规范中国移动高精度时间同步1ppsTOD时间接口规范lTOD信息应在1PPS上升沿1ms后开始传送TOD信息，并在500ms

46、内传完。l对于1PPS秒脉冲，采用上升沿作为准时沿，上升时间应小于50ns，脉宽应为20ms200ms。l1PPS和TOD信息传送采用422电平方式，物理接头采用RJ45或DB9lTOD消息采用校验和保护。lTOD消息定义：时间信息消息、时间状态消息。5454时间同步接口互通测试时间同步接口互通测试接口要求参照编写的中国移动高精度时间同步1PPSTOD时间接口规范、中国移动高精度时间同步1588v2时间接口规范，已推动PTN传输和基站厂商支持。2009年9月11月，在实验室组织开展PTN设备与TD设备的时间同步接口互通测试，确保不同厂家之间的兼容性。测试项目PTN厂家TD厂家不同厂家1ppsT

47、OD带外时间接口对接测试不同厂家1588v2带内时间接口对接测试华为中兴中兴华为烽火大唐阿朗普天UT斯达康新邮通5555时间接口互通测试总结时间接口互通测试总结带外接口（1pps+TOD）互通基本上所有不同厂家的PTN与TD基站基于带外（1ppsTOD）时间接口都能实现互通。存在问题：不同厂家在CRC校验算法方面存在差异，关闭CRC校验后能够保证互通正常。之前规范了CRC校验的算法，但不同厂家在实现方式上存在差异。后续已对CRC算法进行明确规定并推动厂家改进。5656时间接口互通测试总结时间接口互通测试总结带内接口（1588 FE电、FE光或GE光）互通大部分厂家的PTN和TD基站基于带内时间

48、接口能够实现互通，个别厂家的PTN和TD基站基于带内无法实现互通。存在问题：极个别厂家物理接口不匹配；模式不匹配： 1588的 one step和two step无法实现互通；CRC校验不匹配。后续明确，厂家已改进：传输适配基站接口，提供FE光、FE电；One step必选支持；CRC检验包含时间戳。5757 目目 录录TDTD系统时间同步背景介绍系统时间同步背景介绍1588v21588v2地面传输技术介绍地面传输技术介绍时间同步组网可行性研究时间同步组网可行性研究北斗可行性研究北斗可行性研究组网方式组网方式组网影响时间精度的因素组网影响时间精度的因素不同传输技术对不同传输技术对1588158

49、8的支持情况的支持情况时间同步接口研究时间同步接口研究现网试点现网试点TDTD系统时间同步整体解决方案系统时间同步整体解决方案585815881588扩大规模试点概述扩大规模试点概述试点省公司试点城市PTN厂家TD基站厂家浙江杭州华为华为广东深圳中兴中兴山西太原阿卡华为江苏南京中兴华为江苏泰州华为大唐江苏扬州烽火大唐集团计划部牵头组织试点时间：2009年11月2010年3月试点目的：验证1588时间同步技术在规模组网条件下的性能和稳定性；研究1588时间同步的组网原则595915881588扩大规模试点方案扩大规模试点方案l在两个汇聚机房分别设置两台时间同步设备，作为时间源的主备用。时间同步设

50、备的卫星接收机采用GPS/北斗双模。lPTN组网。传输系统需承载一定数量的现网业务。l区域内包含TD基站规模应在50个左右，Iub接口均通过PTN设备采用IP化方式接入。606015881588扩大规模试点拓扑扩大规模试点拓扑杭州杭州泰州泰州扬州扬州太原太原616115881588扩大规模试点拓扑扩大规模试点拓扑南京南京深圳深圳626215881588扩大规模试点测试项目扩大规模试点测试项目测试项目测试项目开通前补偿数据测试时延开通前补偿数据测试时延测试基站输出的偏差量并设置补偿测试基站输出的偏差量并设置补偿长期时间精度测试长期时间精度测试测试基站时间输出的长期性能（带内连接）测试基站时间输出

51、的长期性能（带内连接）测试基站时间输出的长期性能（带外连接）测试基站时间输出的长期性能（带外连接）测试北斗的长期性能测试北斗的长期性能倒换时间精度测试倒换时间精度测试测试主备时间同步设备软倒换性能测试主备时间同步设备软倒换性能测试主备时间同步设备硬倒换性能测试主备时间同步设备硬倒换性能测试基站带内带外切换的影响测试基站带内带外切换的影响测试测试PTN 1588PTN 1588时间路径倒换的影响时间路径倒换的影响测试测试PTN PTN 频率路径倒换的影响频率路径倒换的影响测试测试GPS/GPS/北斗时间源倒换性能北斗时间源倒换性能636315881588扩大规模试点测试项目扩大规模试点测试项目测

52、试项目测试项目TDTD业务路测业务路测试点区域不同站点间业务测试试点区域不同站点间业务测试试点区域和试点区域和GPSGPS非试点区域间的业务测试非试点区域间的业务测试 不同城市试点区域间的业务测试不同城市试点区域间的业务测试网管长期监控运行情况网管长期监控运行情况利用基站网管，长时间监测基站运行情况利用基站网管，长时间监测基站运行情况646415881588扩大规模试点情况扩大规模试点情况现网试点采用PTN进行1588时间传送，时间精度测试结果表明长期性能远优于规范要求的1500ns，切换时间精度性能优于规范要求的240ns，较2009年4月的现网测试有明显优化。现网试点TD业务路测结果表明1

53、588时间传送可满足TD业务需求，话音及数据业务的性能与使用GPS时相当。网管长期监测未发现1588异常。1588v2机制基于上下行时延对称，实际网络上下行光纤长度不对称会引入时间偏差。现网试点在1588开通之前，PTN设备和TD基站设备对光纤不对称进行了逐点测试和补偿。6565 目目 录录TDTD系统时间同步背景介绍系统时间同步背景介绍1588v21588v2地面传输技术介绍地面传输技术介绍时间同步组网可行性研究时间同步组网可行性研究TDTD系统时间同步整体解决方案系统时间同步整体解决方案6666TDTD系统时间同步地面传送方案组成部分系统时间同步地面传送方案组成部分TD-SCDMATD-S

54、CDMA时间同步地面传送解决方案由四个部分组成时间同步地面传送解决方案由四个部分组成时间源：时间源：双模卫星接收，用于接收卫星时间信号。高精度时间服务器：高精度时间服务器：时间同步信号输出和守时。传送网络：传送网络：传送1588v2时间同步信号流。TDTD基站：基站：接收时间同步信号时间源时间源-北斗北斗/GPS高精度时间服务器高精度时间服务器传送网络传送网络TD基站基站6767TDTD系统时间同步地面传送方案时间精度指标分配系统时间同步地面传送方案时间精度指标分配 按照按照TDTD的空口时间同步精度要求：的空口时间同步精度要求：T1T1 T2T2 T3 1.5usT3 1.5us 按照最差情况，要求：按照最差情况，要求： 时间源引入偏差T1 250ns 传输网引入偏差T2 1000ns 基站时间接口到空口的时间偏差 T3 250ns6868 目目 录录TDTD系统时间同步背景介绍系统时间同步背景介绍1588v21588v2地面传输技术介绍地面传输技术介绍时间同步组网可行性研究时间同步组网可行性研究TDTD系统时间同步整体解决方案系统时间同步整体解决方案时间源时间源高精度时间服务器高精度时间服务器传送网络