1、- -1 1- -1-TD-SCDMA系統高精度時間系統高精度時間同步信號解決方案同步信號解決方案2 2 目目 錄錄TDTD系統時間同步背景介紹系統時間同步背景介紹基本概念基本概念同步需求同步需求同步現狀同步現狀解決方案解決方案1588v21588v2地面傳輸技術介紹地面傳輸技術介紹時間同步組網可行性研究時間同步組網可行性研究TDTD系統時間同步整體解決方案系統時間同步整體解決方案3 3時間同步與頻率同步時間同步與頻率同步4 41963年，第13屆國際計量大會決定，以銫原子Cs-133 基態的兩個超精細能級之間躍遷所對應的輻射的9192631770個周期的持續時間。1971年10月，國際時間局

2、定義了國際原子時（TAI），以世界上大約100臺銫原子鐘進行對比，再由國際時間局進行數據處理，求出統一的原子時。我國陜西天文臺的國家授時中心代表我國參加國際原子時合作。以天體運動的周期現象為標準源的時標統稱為天文時。1820年法國科學院正式提出：一個太陽日的1/86400為一個太陽秒，稱為世界時秒長。由于天文時和原子時存在差異，為了折衷，提出了協調世界時，即UTC時間（Coordinated Universal Time）。UTC時間采用國際原子時，但是通過閏秒調整的方法使得原子時與UT1時間的差距小于0.9秒。閏秒調整在6月30日或者12月31日通過加1秒或者減1秒的方式，來進行調整。基本概

3、念基本概念5 5TD-SCDMATD-SCDMA時間同步需求時間同步需求l TD-SCDMATD-SCDMA組網對時間同步要求較高組網對時間同步要求較高 TD-SCDMA/TD-LTE 均屬于TDD時分雙工系統，在相同的頻率上發送上/下行數據，需要基站間同步，以避免時隙間和上/下行幀之間的干擾。 任意兩個TD基站空口時間偏差不能超過3s。 TD基站時間同步精度要求為 1.5s。制式制式頻率同步頻率同步時間同步時間同步GSM50ppbNoneWCDMA50ppbNoneCDMA200050ppb小于3msTD-SCDMA50ppb小于1.5msFDD-LTE50ppbNoneTD-LTE50pp

4、b小于1.5ms各種無線通信系統的同步性能指標要求各種無線通信系統的同步性能指標要求MSRNCAccess network NODEBNODEB6 6原子鐘守時能力原子鐘守時能力各自獨立的原子鐘守時能力不能滿足TD需求；網絡中必須有統一的參考時間同步源。本振源本振源老化率老化率/ /最低準確度最低準確度變化變化 1ms1ms需用時間需用時間變化變化 1us1us需用時間需用時間移動頻率同步網移動頻率同步網PRC/LPRPRC/LPR 2 21010-12-12( (骨干網工程指標骨干網工程指標) )約約1616年年5.8天天G.811規定的規定的1 1級時鐘級時鐘 1 11010-11-11(

5、 (最低準確度最低準確度) )約約3.23.2年年1.17天天銣原子鐘銣原子鐘 5 51010-11-11( (月老化率月老化率) )約約7.57.5月月高穩晶體振蕩器高穩晶體振蕩器 1 11010-9-9( (天老化率天老化率) )約約11.511.5天天普通晶體振蕩器普通晶體振蕩器 1 11010-7-7( (天老化率天老化率) )約約2.82.8小時小時一般計算機一般計算機 1 11010-5-5( (天老化率天老化率) )約約100100秒秒7 7TD-SCDMATD-SCDMA時間同步現狀時間同步現狀8 8依賴依賴GPSGPS存在的問題存在的問題GPSGPS饋線超過饋線超過10010

6、0米還需要增米還需要增加放大器加放大器安全問題安全問題GPS系統存在安全隱患。GPS故障率： GPS部分已成為除射頻模塊外的第二高故障率設備，約占總故障數的15%左右。施工問題施工問題安裝施工比較困難。GPS天線安裝要求較高，選址困難，尤其是室內覆蓋站。GPS天線放大器同軸線纜GPS接收機9 9GPSGPS替代解決方案替代解決方案時間源時間傳輸時間接收GPSGPS替代方案：衛星替代和傳輸替代分別解決安全隱患和施工問題替代方案：衛星替代和傳輸替代分別解決安全隱患和施工問題衛星替代-采用北斗/GPS雙模衛星授時模塊替代目前單GPS模塊，解決安全隱患。 傳輸替代-采用1588v2地面傳送方案，解決施

7、工難題。同時有效減少衛星接收機數量。北斗北斗/GPS1010 目目 錄錄TDTD系統時間同步背景介紹系統時間同步背景介紹1588v21588v2地面傳輸技術介紹地面傳輸技術介紹概況概況測量機制測量機制時鐘模式時鐘模式時間同步組網可行性研究時間同步組網可行性研究TDTD系統時間同步整體解決方案系統時間同步整體解決方案1111通訊網絡對同步的需求 傳統固網TDM業務對時鐘同步的需求如果承載網絡兩端的時鐘不一致，長期積累后會造成滑碼無線IP RAN對同步的需求 不同基站之間的頻率必須同步在一定精度之內，否則基站切換時會出現掉線專用時鐘同步網（BITS）的需求 在傳統的通訊網絡結構中，除了業務承載網絡

8、外，一般還會存在一個獨立的時鐘發布網絡，采用PDH/SDH來分發時鐘，需要滿足接口指標 已有時間同步協議 NTP,SNTP精度ms級別，不能滿足TD需求可提供時間和頻率同步1588安捷倫實驗室的John Eidson等開發PTP1588IEEE 2001年贊助、2002年成為IEEE 標準15881588概況概況121215881588版本版本IEEE 1588v1版本于2002年11月8日發布。IEEE在2008年3月27日通過了1588 v2草案，對v1進行了改進和提高，1588 v2版本于2008年7月24日發布。1588 v1協議為工業自動化測量和控制系統開發，適用于工業局域網應用。1

9、588 v2在原協議的基礎上，針對通信網的特點進行了改進，提高了同步的精度，加入了故障容限等，使之更適合通信領域的應用。 引入透明時鐘，包括E2E透明時鐘和P2P透明時鐘。新增端口間延時測量機制，為peer延時機制。新增支持故障容限，滿足冗余和安全的需要。新增支持單播功能。精簡了幀頭，采用短幀，可以減少網絡帶寬開銷，相應降低可能的網絡排隊延時。增加了安全認證，使用集成保護機制確認收到的消息來自經確認的源，保證未被修改和非重播。增加了TLV（類型長度值）擴展。提高了Sync報文發送頻率。 1313M與S的時間偏移量(假設Tms=Tsm)：Offset=(t2-t1)-(t4-t3)/2M與S之間

10、的時間延遲：Delay=(t2-t1)+(t4-t3)/215881588測量機制測量機制假設主從時鐘之間的鏈路延遲是對稱的，從時鐘根據已知的4個時間值，可以計算出與主時鐘的時間偏移量和鏈路延遲。t2-t1-Offset=Delayt4-(t3-Offset)=Delay 1414整體流程整體流程v當一個時鐘上線，它在系統指定的時間內監聽來自主時鐘的Sync 消息如果收到Sync消息，則根據最佳主時鐘算法決定狀態如果這段時間內沒有收到Sync 消息，該時鐘則假定自己為主時鐘，狀態為Pre_Master時鐘的端口表現為主時鐘的狀態，但是不發送某種特定的消息（ Sync ）vPre_Master狀

11、態會保持一定的時間如果在指定時間內沒有收到Sync消息，則狀態為主時鐘，并發送Sync消息如果在指定時間內收到Sync消息，則根據最佳主時鐘算法決定狀態如果是主時鐘，周期性地發送Sync消息如果是從時鐘，周期性地與主時鐘交互，糾正本地時鐘v主時鐘與從時鐘的狀態可能會不斷轉換由最佳主時鐘算法決定Recommand_state=BMC_Msater 狀態轉換為主時鐘Recommand_state=BMC_Slave 狀態轉換為從時鐘151515881588時鐘模式時鐘模式1588有三種時鐘模式：普通時鐘OC、邊界時鐘BC和透明時鐘TC。 普通時鐘OCOC（Ordinary Clock）是網絡始端或

12、終端設備，該設備只有一個1588端口，該端口只能作為SLAVE或MASTER。 邊界時鐘BC BC（Boundary Clock）是網絡中間節點時鐘設備，該設備有多個1588端口。其中一個端口可作為SLAVE，設備系統時鐘的頻率和時間同步于上一級設備，其他端口作為MASTER，可以實現逐級的時間傳遞。 透明時鐘TC TC（Transparent Clock）是網絡中間節點時鐘設備，其可分為E2E TC（End to End TC）和P2P TC（Peer to Peer TC）兩種 16161588v11588v1普通時鐘普通時鐘& &邊界時鐘邊界時鐘主時鐘在一條PTP通信路徑

13、中，這個時鐘提供源時間供其它時鐘同步從時鐘根據主時鐘校正時間的時鐘逐跳支持，滿足精度逐跳支持，滿足精度邊界時鐘v一個時鐘晶振v一個端口做為上級Master的SlavevN個端口為下級Slave的Masterv本地站點與上級Master的時鐘同步v可連接不同協議網絡邊界時鐘有兩個以上PTP端口，每個端口可接入到不同的PTP通信路徑普通時鐘只有一個PTP端口的PTP時鐘邊界時鐘、普通時鐘都可以是主時鐘或從時鐘引入邊界時鐘穿越網絡時，由于延時、抖動等原因，穿越網絡時，由于延時、抖動等原因，時鐘精度無法滿足時鐘精度無法滿足17171588v21588v2增加增加E2EE2E透明時鐘透明時鐘vE2E透明

14、時鐘像一個普通的橋、路由器或中繼器那樣轉發所有的消息v對于PTP事件消息，測量PTP事件消息的駐留時間這個時間寫入到這個PTP事件消息或者其后續follow up消息（Follow_Up或者Pdelay_Resp_Follow_Up)的特定字段:correctionFieldv駐留時間消息穿越透明時鐘所需要的時間v在從時鐘做同步校正時，會根據駐留時間修正時間，提高精確度Time_Offset=(t2-t1-correctionfield)-(t4-t3-correctionfield)/2Delay_ms=t2-t1-Time_OffsetDelay_sm=t4-t3-Time_Offset從

15、鐘表T1到達：TS1離開：TS2到達：TS3離開：TS4到達：TS5離開：TS6到達：TS7離開：TS8T2correctionfield ( TS2-TS1) + (TS4-TS3) + (TS6-TS5) + (TS8 TS 7)主鐘表Sync MessageDelay_Req MessageT4T3Correctionfield為Delay_Req消息在每個中間節點的駐留時間之和1818vP2P透明時鐘計算每個端口和與它分享這條鏈接的另一端的鏈路延時鏈路延時的計算基于peer延時機制P2P時鐘只能與支持peer延時機制的時鐘工作vP2P只更正Sync和Follow_Up消息消息中的cor

16、rectionField字段會被Sync消息的駐留時間和鏈路延時時間更新E2E透明時鐘是更正所有的PTP 事件消息vP2P測量駐留時間、鏈路延時E2E只測量駐留時間v鏈路延時已包含在correctionField，Master時鐘不用對每個slave時鐘的Delay_Req作回應Time_Offset=t2-t1- correctionFieldDelay_ms=correctionField從鐘表T1correctionField= correctionField+TR1T2主鐘表各節點自行測量鏈路時延correctionField= correctionField+TD1correctio

17、nField= correctionField+TD2correctionField= correctionField+TR2correctionField= correctionField+TD3correctionField= correctionField+TR3correctionField= correctionField+TR4correctionField= correctionField+TD4Sync MessageTDi: 上聯線路的延時，通過peer延時測量機制獲得Tri: 各中間節點的駐留時間 1588v21588v2增加增加P2PP2P透明時鐘透明時鐘1919BCBC

18、方式方式1588報文提取接口模塊業務處理1588報文發送接口模塊FE/GE/10GE事件消息精確觀測和接收事件消息產生事件消息打戳延時補償FE/GE/10GE時間處理模塊BC方式：邊界時鐘，設備接收到方式：邊界時鐘，設備接收到1588報文后進行終結，重新產生新的報文后進行終結，重新產生新的1588報報文向下游傳送文向下游傳送2020TCTC方式方式1588報文提取接口模塊業務處理1588報文發送接口模塊FE/GE/10GE事件消息精確觀測事件消息修正，延時補償FE/GE/10GE時間處理模塊TC方式：透明時鐘，設備接收到方式：透明時鐘，設備接收到1588報文后不進行終結，修正報文時間戳信息，報

19、文后不進行終結，修正報文時間戳信息，將其傳送給下游設備。將其傳送給下游設備。2121邊界時鐘的連接作用邊界時鐘的連接作用邊界時鐘可作為網橋互連不同網絡支持網絡協議的改變支持PTP特點改變（如更新率、時鐘類型）保存PTP狀態信息，支持主從分支例：E2E區域與P2P區域通過邊界時鐘互連2222 目目 錄錄TDTD系統時間同步背景介紹系統時間同步背景介紹1588v21588v2地面傳輸技術介紹地面傳輸技術介紹時間同步組網可行性研究時間同步組網可行性研究TDTD系統時間同步整體解決方案系統時間同步整體解決方案2323時間同步方案研究進展時間同步方案研究進展 2009 2009年年4 4月月5 5月，月

20、，在現網開展了地面傳在現網開展了地面傳送送1588v21588v2的現網試的現網試點測試點測試現網試點現網試點 2009 2009年年9 9月月1111月，在實驗室完成月，在實驗室完成了了PTNPTN設備與設備與TDTD設設備的時間同步接口備的時間同步接口互通測試，實現了互通測試，實現了不同廠家之間的互不同廠家之間的互通。通。互通測試互通測試 2008 2008年年9-109-10月，月，完成多種傳輸設完成多種傳輸設備的測試工作，備的測試工作，基本涵蓋了目前基本涵蓋了目前廠家支持的各種廠家支持的各種1588v21588v2模式模式實驗室測試實驗室測試 2009 2009年年1111月月2010

21、2010年年3 3月，在現網月，在現網6 6個城市組織個城市組織開展基于開展基于PTNPTN設備的設備的1588v21588v2時間同步現網擴時間同步現網擴大規模試點，每城市大規模試點，每城市TDTD基基站規模在站規模在5050個左右。個左右。擴大試點擴大試點已完成的工作已完成的工作兼容性測試兼容性測試性能測試性能測試規模應用規模應用主要完成的測試項目主要完成的測試項目高精度時間服務器性能、主備時間服務器倒換性能、GPS/北斗時間源倒換性能、PTN 1588路徑倒換的影響、基站時間輸出的長期性能（帶內、帶外連接）、基站帶內帶外切換的影響、試點區域不同站點間業務測試等等。2424 目目 錄錄TD

22、TD系統時間同步背景介紹系統時間同步背景介紹1588v21588v2地面傳輸技術介紹地面傳輸技術介紹時間同步組網可行性研究時間同步組網可行性研究北斗可行性研究北斗可行性研究組網方式組網方式組網影響時間精度的因素組網影響時間精度的因素不同傳輸技術對不同傳輸技術對15881588的支持情況的支持情況時間同步接口研究時間同步接口研究現網試點現網試點TDTD系統時間同步整體解決方案系統時間同步整體解決方案2525北斗衛星系統現狀北斗衛星系統現狀目前使用的是第一代北斗同步軌道系統，有3顆衛星，采用2+1互為備份的工作模式。2003年開始民用，授時功能為單星授時方式，單向授時精度100ns，無需軍方授權，

23、廣播式無用戶容量限制。第二代北斗系統計劃發射5顆靜止軌道衛星30顆非靜止軌道衛星（目前還未發射），將主要改進定位和通信功能，逐步擴展為全球衛星導航系統，授時功能將增加與GPS相同的4星授時方式，但北斗一代還將并存繼續提供授時功能。北斗一代工作頻段為2.49GHz，北斗二代工作頻段為1.5GHz；一代和二代衛星會長期共存，授時系統不變，兩種授時方式并存。2626北斗授時特點及基站側接收要求北斗授時特點及基站側接收要求時間來源是地面高精度氫原子鐘組，保證了時間基準精度的準確性。北斗衛星授時性能指標可以與GPS媲美。第一代北斗為同步軌道衛星，信號傳播路徑相對固定，接收模塊只需對準1顆衛星即可授時，要

24、求基站側具備朝南指向赤道同步衛星的天線安裝條件。（注：GPS為4星授時方式，接收模塊需要搜到4顆衛星才能完成授時，要求基站側接收天線滿足120度凈空的要求以保證同時搜索到4顆衛星。）4星授時方式2727北斗短期時間精度測試北斗短期時間精度測試利用時間測試儀（以GPS信號作為參考）測試北斗時間輸出精度；測試時間超過4000秒，在測試過程中時間輸出變化為20ns-25ns，從測試結果可以看到，北斗時間輸出滿足要求，但有比較頻繁的幅度約為30ns的時間抖動。2828北斗長期性能指標測試北斗長期性能指標測試北斗廠家測試接口采樣間隔測試時間測試結果神州天鴻1pps1秒秒93小時小時 變化約變化約200n

25、s四創電子1pps1秒秒72小時小時變化約變化約153ns鄭州威科姆1pps1秒秒72小時小時變化約變化約150ns武漢天合1pps1秒秒72小時小時變化約變化約172ns 性能指標主要與時間變化量相關，固定偏差不影響性能 以銫鐘輸出的1PPS信號作為參考，由于銫鐘存在約510-13頻偏，導致測試曲線存在向上趨勢測試驗證，北斗一代具有和測試驗證，北斗一代具有和GPS系統相同等級的長期授時精度，系統相同等級的長期授時精度，能夠滿足能夠滿足TD系統需要系統需要2929現網長期運行性能現網長期運行性能基站設備中北斗模塊替換基站設備中北斗模塊替換GPSGPS模塊現網測試情況模塊現網測試情況 共4個廠家

26、的北斗內嵌模塊和3個廠家的基站設備實現了7個組合和10個基站的內嵌測試；在近兩周的運行期間內，運行基本正常。北斗易受干擾問題北斗易受干擾問題部分站點由于無線干擾問題出現同步相關告警并導致基站時鐘進入失鎖狀態。北斗目前使用的頻段為2.49G，與WLAN、微波爐等其它常用視頻系統的頻段比較接近，因此與GPS相比，北斗接收機更易受到干擾。 通過提高天線抗干擾能力，使用地面傳輸選取有利安裝站點可降低干擾問題。3030 目目 錄錄TDTD系統時間同步背景介紹系統時間同步背景介紹1588v21588v2地面傳輸技術介紹地面傳輸技術介紹時間同步組網可行性研究時間同步組網可行性研究北斗可行性研究北斗可行性研究

27、組網方式組網方式組網影響時間精度的因素組網影響時間精度的因素不同傳輸技術對不同傳輸技術對15881588的支持情況的支持情況時間同步接口研究時間同步接口研究現網試點現網試點TDTD系統時間同步整體解決方案系統時間同步整體解決方案313115881588網絡可能應用方案網絡可能應用方案純透傳方式純透傳方式MSTP/PTNFE/GESlaveGPS-1會聚會聚層層接入接入層層FE/GEFE/GEMasterABCDMasterFE/GEGPS-2SlaveFE/GEFE/GESlave1588報文方案說明方案說明v除Master和Slave外，所有中間節點均不支持1588，僅為1588報文的透傳提

28、供高等級的QoS保障優點優點v無需對承載網絡進行大的改造和升級缺點缺點v經研究，端到端時延受網絡規模和負載影響，穩定性和對稱性無法滿足最終精度要求v無法采用無法采用323215881588網絡可能應用方案網絡可能應用方案邊界時鐘方式邊界時鐘方式MSTP/PTNFE/GESlaveGPS-1會聚會聚層層接入接入層層FE/GEFE/GEMasterABCDMasterFE/GEGPS-2SlaveFE/GEFE/GESlave1588報文方案說明方案說明v除Master和Slave外，所有中間節點均支持1588，并充當邊界時鐘的角色優點優點v在一定程度上解決了時延抖動的問題v網絡分層，減輕了mas

29、ter同步負擔v逐跳完成1588傳送，每個節點可獨立的進行時延補償和輸出v推薦方案推薦方案1588邊界時鐘333315881588網絡可能應用方案網絡可能應用方案透明時鐘方式透明時鐘方式MSTP/PTNFE/GESlaveGPS-1會聚會聚層層接入接入層層FE/GEFE/GEMasterABCDMasterFE/GEGPS-2SlaveFE/GEFE/GESlave1588報文方案說明方案說明v除Master和Slave外，所有中間節點均作為1588的透明時鐘優點優點v在一定程度上解決了時延抖動的問題缺點缺點v中間節點獨立的進行時延補償和輸出存在困難v不同網絡或不同廠家設備互連仍建議采用邊界時

30、鐘1588 透明時鐘3434 目目 錄錄TDTD系統時間同步背景介紹系統時間同步背景介紹1588v21588v2地面傳輸技術介紹地面傳輸技術介紹時間同步組網可行性研究時間同步組網可行性研究北斗可行性研究北斗可行性研究組網方式組網方式組網影響時間精度的因素組網影響時間精度的因素不同傳輸技術對不同傳輸技術對15881588的支持情況的支持情況時間同步接口研究時間同步接口研究現網試點現網試點TDTD系統時間同步整體解決方案系統時間同步整體解決方案3535時間鏈路中影響時間精度的因素時間鏈路中影響時間精度的因素跳數：跳數：經過傳輸節點處理而引起的時間偏差，主要是時間戳的處理誤差，理論上符合隨機分布時延

31、不對稱：時延不對稱：1588v2機制基于上下行時延對稱，實際網絡上下行時延不對稱性（包括光纜長度、節點處理等）會引入時間偏差時間鏈路倒換：時間鏈路倒換：保護倒換會引起頻率和相位跳變傳輸性能劣化和溫度變化：傳輸性能劣化和溫度變化：引起傳輸時延的變化業務負載變化：業務負載變化：網絡負載量的變化導致1588v2傳輸和處理時延的變化，引入一定的時延抖動，理論上對BC和TC模式影響不大，對純透傳方式有一定影響頻率同步：頻率同步：頻率的偏差和擾動會引起時間精度的變化36361 1、跳數對時間精度的影響、跳數對時間精度的影響10跳PTN設備：9小時內，時間變化為252ns(-120.3ns131.5ns)

32、20跳PTN設備：9小時內，時間變化為253ns （-61.1ns192.0ns）30跳PTN設備：4小時內，時間變化為266ns(-239.3ns26.8ns)時間精度與跳數沒有正相關性37372 2、雙向傳輸時延不一致對時間精度的影響、雙向傳輸時延不一致對時間精度的影響測試結果：在正常配置環境下，測得末端時間輸出精度為35.3ns，在一個方向加入一段長度約為60米的光纖，時間輸出精度為151.6ns。結果分析：60米光纖的時延約為240ns，其引入的時間偏差為雙向時延差的一半（120ns），與實際測試結果151.6-35.3=116.3ns基本一致；如果上下行光纖鏈路長度存在較大差別，應采

33、用網管進行固定補償。38383 3、保護倒換對時間精度的影響、保護倒換對時間精度的影響時間變化時間變化頻率變化頻率變化拔纖倒換 ：時間變化幅度與頻率變化幅度基本一致，約為26ns時鐘交叉盤倒換 時間變化幅度與頻率變化幅度基本一致，約為13ns時間源頭倒換 時間變化幅度與頻率變化幅度基本一致，約為6ns保護倒換引起的時間變保護倒換引起的時間變化滿足精度要求化滿足精度要求39394 4、傳輸性能劣化和溫度變化對時間精度的影響、傳輸性能劣化和溫度變化對時間精度的影響總體來看，時間精度受傳輸總體來看，時間精度受傳輸性能劣化和溫度影響較小性能劣化和溫度影響較小PTN設備：插入線路誤碼時，其輸出的時間變化

34、約為110ns，與未插入誤碼時時間精度相當。在溫度變化過程中，有約40ns時間調整，從測試結果看，時間調整趨勢與溫度變化趨勢沒有明顯的對應關系40405 5、業務負載變化對時間精度的影響、業務負載變化對時間精度的影響業務負載對1588v2純透傳方式有影響，開始和結束時加載80%業務負載，引入約200ns的時間變化。傳輸的分組時延差(PDV)對1588v2純透傳方式影響較大T0540s，分布為以太網分布，時延抖動為110us，時間精度約為3us。T5401050s，時延抖動為2.512.5us，時間精度約為6us。T1050s之后，時延抖動為25125us，時間精度約為60us。41416 6、

35、頻率不同步對時間精度的影響、頻率不同步對時間精度的影響拔掉首網元外定時源使其進入保持狀態，末端傳輸網元的輸出頻偏約5E-9，此時末端網元的時間精度，頻繁出現幅度為100200ns的調整。強制首網元進入自由振蕩狀態，輸出頻偏約為3.8E-8，末端網元的時間同步丟失。 時間與頻率同步緊耦合方式下頻率同步丟失會導致時時間與頻率同步緊耦合方式下頻率同步丟失會導致時間同步丟失間同步丟失4242結論結論基于PTN技術的1588v2時間同步傳送方案在正常情況下能夠滿足TD-SCDMA系統的時間同步需求。基于PTN技術的1588v2 BC和TC模式時間同步傳送方案在多跳、保護倒換、傳輸性能劣化、溫度變化、負載

36、變化等復雜條件下仍然能夠滿足需求。1588v2純透傳方式易受網絡時延抖動的影響，風險較大。光纖雙向傳輸時延不一致的網絡，應采用網管設置進行補償。4343 目目 錄錄TDTD系統時間同步背景介紹系統時間同步背景介紹1588v21588v2地面傳輸技術介紹地面傳輸技術介紹時間同步組網可行性研究時間同步組網可行性研究北斗可行性研究北斗可行性研究組網方式組網方式組網影響時間精度的因素組網影響時間精度的因素不同傳輸技術對不同傳輸技術對15881588的支持情況的支持情況時間同步接口研究時間同步接口研究現網試點現網試點TDTD系統時間同步整體解決方案系統時間同步整體解決方案4444不同傳輸技術對不同傳輸技

37、術對15881588的支持情況的支持情況l1588協議是基于包交換網的，容易在IP網上實現同步。因此，PTN技術適于傳送1588。l目前已推動各廠家PTN設備支持1588。通過實驗室測試和試點驗證，基于PTN技術可實現1588v2時間同步組網。l在業務量大，距離遠的網絡，城域網有可能采用OTN/WDM。目前除個別廠家外，OTN/WDM還未支持1588。后續推動各主流廠家OTN/WDM設備支持1588v2時間傳遞45451588處理單元PHY/CDR系統同步時鐘1588處理單元OTU/OSC開銷切片/封裝/映射/解映射FE/GEOTU/WDM線路側Client Layer SignalODU O

38、HOPU OH1588時鐘在OUT幀開銷中的定義 （注：利用廠商自定義開銷字節）OTNOTN支持方式支持方式1 1：利用：利用OTNOTN開銷進行開銷進行15881588傳送（帶內）傳送（帶內）外部時間接口1pps+時間信息46461 1、通過、通過1pps1ppsTODTOD或者或者專用專用FEFE接口接入接口接入OTNOTN承承載環的監控通道單板載環的監控通道單板2 2、OTNOTN承載環的監控通承載環的監控通道單板之間通過專用道單板之間通過專用1510nm1510nm波長對接，業務波長對接，業務類型是類型是FEFE，承載的是時，承載的是時間包和監控信息業務間包和監控信息業務3 3、通過監

39、控通道的互、通過監控通道的互連，使得連，使得OTNOTN承載環上承載環上所有的網元都進行了時所有的網元都進行了時間同步處理間同步處理4 4、此網元先從監控通、此網元先從監控通道中恢復出時間信息，道中恢復出時間信息，然后通過然后通過1pps1ppsTODTOD或或者專用者專用FEFE接口于接口于PTNPTN設設備進行對接備進行對接OTNOTN支持方式支持方式2 2：利用：利用OTNOTN的監控通道傳送的監控通道傳送15881588（帶外）（帶外）4747OTNOTN支持支持15881588的兩種方式對比的兩種方式對比傳輸方式帶外傳輸（利用監控通道傳送1588）帶內傳輸（利用OTN開銷傳送1588

40、）互通問題帶外方案避免不同廠家PTN設備&OTN設備的帶內時間同步解決方案可能存在的互通問題。帶內傳輸方式業界無統一標準，不同廠家采用不同的實現方案，可能存在互通問題；接口擴展PTN存在疊加多平面，這時匯聚層OTN需要提供多個帶外1PPS+TOD或FE接口；可以有兩種方式實現接口擴展：（1）一分多扇出1ppsTOD電纜實現；（2） 監控SOSC單板擴展實現和業務同傳輸，不存在和PTN多個接口對接問題OTN處理對延時的影響無復位時OTN成幀處理延時不固定，對1588V2協議收斂時間及精度產生影響通道和光纖保護的影響保護發生時上下行光纖改變，需要對路由改變新引入的上下行不對稱性偏差重新進行

41、補償。因此需要要求保護倒換狀態對OTN管理平面可見。保護發生時上下行光纖改變，需要對路由改變新引入的上下行不對稱性偏差重新進行補償。因此需要要求保護倒換狀態對OTN管理平面可見。色散對延時的影響無固定使用1510nm波長有，較小根據需要使用1555.52nm1560.61nm波長4848網絡容量較小的城域網組網方案：在核心機房部網絡容量較小的城域網組網方案：在核心機房部署時間源，采用署時間源，采用PTNPTN傳送傳送15881588信息信息10GE核心環核心環10GE匯聚環匯聚環PTNGE接入環接入環GE接入環接入環GE鏈鏈RNC核心層核心層匯聚層匯聚層接入層接入層Node BPTNPTNPT

42、NPTNPTNPTNPTNPTNPTNPTNPTNPTNNode B時間源 (備)時間源（主)網絡規模較小的城市，核心層、匯聚層、接入層均采用網絡規模較小的城市，核心層、匯聚層、接入層均采用PTN組網組網4949網絡容量較大的城域網，具體組網方案待研究網絡容量較大的城域網，具體組網方案待研究當本地網業務量大、傳輸距離遠時，核心層當本地網業務量大、傳輸距離遠時，核心層/匯聚層可引入匯聚層可引入OTN/WDM10GE匯聚環匯聚環GE接入環接入環10GE接入環接入環GE鏈鏈10GE匯聚環匯聚環GE接入環接入環GE鏈鏈GE/10GEGE/10GEOTN/WDM/光纖光纖RNCGE/10GE核心層核心層

43、匯聚層匯聚層接入層接入層Node BPTNPTNPTNPTNPTNPTNPTNPTNPTNPTNPTNPTNPTNPTNPTNPTNPTNPTNPTNPTNPTNPTNPTNPTNNode B5050 目目 錄錄TDTD系統時間同步背景介紹系統時間同步背景介紹1588v21588v2地面傳輸技術介紹地面傳輸技術介紹時間同步組網可行性研究時間同步組網可行性研究北斗可行性研究北斗可行性研究組網方式組網方式組網影響時間精度的因素組網影響時間精度的因素不同傳輸技術對不同傳輸技術對15881588的支持情況的支持情況時間同步接口研究時間同步接口研究現網試點現網試點TDTD系統時間同步整體解決方案系統時間

44、同步整體解決方案5151時間接口對接應用場景時間接口對接應用場景序號序號時間對接應用場時間對接應用場景景時間對接方式時間對接方式1衛星定位系統與時間同步設備之間通過1ppsTOD對接內置衛星接收模塊2時間同步設備與傳輸設備之間通過1ppsTOD對接通過1588v2以太網接口對接3傳輸設備之間通過1ppsTOD對接通過1588v2以太網接口對接4傳輸設備與基站設備之間通過1ppsTOD對接通過1588v2以太網接口對接5衛星定位系統與基站設備之間通過1ppsTOD對接內置衛星接收模塊關鍵問題：解決接口的一致性和時間協議格式的互通性關鍵問題：解決接口的一致性和時間協議格式的互通性5252帶內和帶外

45、時間接口帶內和帶外時間接口FANNodeBNodeB基帶處理板基帶處理板基帶處理板時鐘接口板傳輸板主控板串口信號線傳輸設備傳輸設備時鐘接口板帶外接口：帶外接口： 支持支持1PPS1PPSTODTOD的串口的串口FANNodeBNodeB基帶處理板基帶處理板基帶處理板時鐘接口板傳輸板主控板FE接口傳輸設備傳輸設備傳輸板帶內接口：帶內接口： 支持支持1588V21588V2的以太網接口的以太網接口IubIub1PPS+TOD53531pps+TOD1pps+TOD接口規范接口規范中國移動高精度時間同步1ppsTOD時間接口規范lTOD信息應在1PPS上升沿1ms后開始傳送TOD信息，并在500ms

46、內傳完。l對于1PPS秒脈沖，采用上升沿作為準時沿，上升時間應小于50ns，脈寬應為20ms200ms。l1PPS和TOD信息傳送采用422電平方式，物理接頭采用RJ45或DB9lTOD消息采用校驗和保護。lTOD消息定義：時間信息消息、時間狀態消息。5454時間同步接口互通測試時間同步接口互通測試接口要求參照編寫的中國移動高精度時間同步1PPSTOD時間接口規范、中國移動高精度時間同步1588v2時間接口規范，已推動PTN傳輸和基站廠商支持。2009年9月11月，在實驗室組織開展PTN設備與TD設備的時間同步接口互通測試，確保不同廠家之間的兼容性。測試項目PTN廠家TD廠家不同廠家1ppsT

47、OD帶外時間接口對接測試不同廠家1588v2帶內時間接口對接測試華為中興中興華為烽火大唐阿朗普天UT斯達康新郵通5555時間接口互通測試總結時間接口互通測試總結帶外接口（1pps+TOD）互通基本上所有不同廠家的PTN與TD基站基于帶外（1ppsTOD）時間接口都能實現互通。存在問題：不同廠家在CRC校驗算法方面存在差異，關閉CRC校驗后能夠保證互通正常。之前規范了CRC校驗的算法，但不同廠家在實現方式上存在差異。后續已對CRC算法進行明確規定并推動廠家改進。5656時間接口互通測試總結時間接口互通測試總結帶內接口（1588 FE電、FE光或GE光）互通大部分廠家的PTN和TD基站基于帶內時間

48、接口能夠實現互通，個別廠家的PTN和TD基站基于帶內無法實現互通。存在問題：極個別廠家物理接口不匹配；模式不匹配： 1588的 one step和two step無法實現互通；CRC校驗不匹配。后續明確，廠家已改進：傳輸適配基站接口，提供FE光、FE電；One step必選支持；CRC檢驗包含時間戳。5757 目目 錄錄TDTD系統時間同步背景介紹系統時間同步背景介紹1588v21588v2地面傳輸技術介紹地面傳輸技術介紹時間同步組網可行性研究時間同步組網可行性研究北斗可行性研究北斗可行性研究組網方式組網方式組網影響時間精度的因素組網影響時間精度的因素不同傳輸技術對不同傳輸技術對1588158

49、8的支持情況的支持情況時間同步接口研究時間同步接口研究現網試點現網試點TDTD系統時間同步整體解決方案系統時間同步整體解決方案585815881588擴大規模試點概述擴大規模試點概述試點省公司試點城市PTN廠家TD基站廠家浙江杭州華為華為廣東深圳中興中興山西太原阿卡華為江蘇南京中興華為江蘇泰州華為大唐江蘇揚州烽火大唐集團計劃部牽頭組織試點時間：2009年11月2010年3月試點目的：驗證1588時間同步技術在規模組網條件下的性能和穩定性；研究1588時間同步的組網原則595915881588擴大規模試點方案擴大規模試點方案l在兩個匯聚機房分別設置兩臺時間同步設備，作為時間源的主備用。時間同步設

50、備的衛星接收機采用GPS/北斗雙模。lPTN組網。傳輸系統需承載一定數量的現網業務。l區域內包含TD基站規模應在50個左右，Iub接口均通過PTN設備采用IP化方式接入。606015881588擴大規模試點拓撲擴大規模試點拓撲杭州杭州泰州泰州揚州揚州太原太原616115881588擴大規模試點拓撲擴大規模試點拓撲南京南京深圳深圳626215881588擴大規模試點測試項目擴大規模試點測試項目測試項目測試項目開通前補償數據測試時延開通前補償數據測試時延測試基站輸出的偏差量并設置補償測試基站輸出的偏差量并設置補償長期時間精度測試長期時間精度測試測試基站時間輸出的長期性能（帶內連接）測試基站時間輸出

51、的長期性能（帶內連接）測試基站時間輸出的長期性能（帶外連接）測試基站時間輸出的長期性能（帶外連接）測試北斗的長期性能測試北斗的長期性能倒換時間精度測試倒換時間精度測試測試主備時間同步設備軟倒換性能測試主備時間同步設備軟倒換性能測試主備時間同步設備硬倒換性能測試主備時間同步設備硬倒換性能測試基站帶內帶外切換的影響測試基站帶內帶外切換的影響測試測試PTN 1588PTN 1588時間路徑倒換的影響時間路徑倒換的影響測試測試PTN PTN 頻率路徑倒換的影響頻率路徑倒換的影響測試測試GPS/GPS/北斗時間源倒換性能北斗時間源倒換性能636315881588擴大規模試點測試項目擴大規模試點測試項目測

52、試項目測試項目TDTD業務路測業務路測試點區域不同站點間業務測試試點區域不同站點間業務測試試點區域和試點區域和GPSGPS非試點區域間的業務測試非試點區域間的業務測試 不同城市試點區域間的業務測試不同城市試點區域間的業務測試網管長期監控運行情況網管長期監控運行情況利用基站網管，長時間監測基站運行情況利用基站網管，長時間監測基站運行情況646415881588擴大規模試點情況擴大規模試點情況現網試點采用PTN進行1588時間傳送，時間精度測試結果表明長期性能遠優于規范要求的1500ns，切換時間精度性能優于規范要求的240ns，較2009年4月的現網測試有明顯優化。現網試點TD業務路測結果表明1

53、588時間傳送可滿足TD業務需求，話音及數據業務的性能與使用GPS時相當。網管長期監測未發現1588異常。1588v2機制基于上下行時延對稱，實際網絡上下行光纖長度不對稱會引入時間偏差。現網試點在1588開通之前，PTN設備和TD基站設備對光纖不對稱進行了逐點測試和補償。6565 目目 錄錄TDTD系統時間同步背景介紹系統時間同步背景介紹1588v21588v2地面傳輸技術介紹地面傳輸技術介紹時間同步組網可行性研究時間同步組網可行性研究TDTD系統時間同步整體解決方案系統時間同步整體解決方案6666TDTD系統時間同步地面傳送方案組成部分系統時間同步地面傳送方案組成部分TD-SCDMATD-S

54、CDMA時間同步地面傳送解決方案由四個部分組成時間同步地面傳送解決方案由四個部分組成時間源：時間源：雙模衛星接收，用于接收衛星時間信號。高精度時間服務器：高精度時間服務器：時間同步信號輸出和守時。傳送網絡：傳送網絡：傳送1588v2時間同步信號流。TDTD基站：基站：接收時間同步信號時間源時間源-北斗北斗/GPS高精度時間服務器高精度時間服務器傳送網絡傳送網絡TD基站基站6767TDTD系統時間同步地面傳送方案時間精度指標分配系統時間同步地面傳送方案時間精度指標分配 按照按照TDTD的空口時間同步精度要求：的空口時間同步精度要求：T1T1 T2T2 T3 1.5usT3 1.5us 按照最差情況，要求：按照最差情況，要求： 時間源引入偏差T1 250ns 傳輸網引入偏差T2 1000ns 基站時間接口到空口的時間偏差 T3 250ns6868 目目 錄錄TDTD系統時間同步背景介紹系統時間同步背景介紹1588v21588v2地面傳輸技術介紹地面傳輸技術介紹時間同步組網可行性研究時間同步組網可行性研究TDTD系統時間同步整體解決方案系統時間同步整體解決方案時間源時間源高精度時間服務器高精度時間服務器傳送網絡