GPON系统1588时间同步技术的研究与应用

电子设计工程

Electronic Design Engineering

第23卷Vol.23第20期No.202015年10月Oct.2015

收稿日期：2015－01－13

稿件编号：201501097

作者简介：汪坤（1989—），男，湖北黄冈人，硕士。研究方向：通信与信息系统、通信软件。

近年来，随着3G 技术的普及和4G 时代的来临，无线业务出现了爆炸式的增长。如果仍采用租用E1/T1的回传方式，网络的OPEX 将因为带宽业务的增长而不断上升，因此急需成本低廉而且业务安全和质量有保证的基站回传解决方案[1]。利用GPON 的多业务汇聚能力可以实现基站回传，并且相对于PTN 和IP RAN 方案有着巨大的成本优势，有望成为未来小型基站回传的主导模式。在现网的移动通信制式中，

3G 的CDMA2000、TD－SCDMA 制式以及4G 的WiMAX/LTE

制式，都使用了同步基站技术，基站工作的切换、漫游等都需要高精度的时间同步提供精确的时间控制。现阶段应用最为成熟和广泛的时间同步技术是GPS 卫星授时方式，但是存在成本高，选址施工困难，故障率高，政治不安全因素等问题，不是大规模使用的理想方案[2]。基于硬件时间戳技术和网络时间同步协议的IEEE1588v2时间同步可以达到ns 级的时间同步精度，克服了GPS 卫星授时的各种弊端，已经被运营商接受为未来的主流的时间同步技术。由此可见，PON 必须支持IEEE1588v2时间同步才能应用于回传网络中。

1IEEE1588v2时间同步技术简介

1.1

IEEE1588v2协议简介

IEEE1588中文全称是“网络测量和控制系统的精密时

钟同步协议标准”，它定义了一种精确时间协议PTP （Precision

Time Protocol ），用于实现网络中不同设备间的精确时间同

步。协议共有两个版本，v2版本针对通信网的特点进行了改进，更适合通信领域的应用。IEEE1588v2时间同步需要软件协议和硬件高精度时间戳技术结合实现。

1.2时延测量机制

时延测量机制是1588时间同步的最为核心的部分，基

本原理是采用主从时钟方式，通过节点之间交换PTP 协议报文测量对称网络之间的时延确定主从时钟之间的时间偏差，由此纠正从时钟的时间实现同步[3]。因此需要软件协议和硬件时间戳技术的结合才能完成。时延测量机制几种报文交换和时戳获取的一般过程如图1所示。

图中t 1是Master 时钟发送Sync 报文时，Master 时钟本地的时间；t 2是Slave 时钟接收Sync 报文时，Slave 时钟本地时间；t 3是Slave 时钟发送Delay_Req 报文时，Slave 时钟本地时间；t 4是Master 时钟接收Delay_Req 报文时，Master 时钟本地的时间，并写入Delay_Resp 报文中发送给Slave 时钟。假设主从时钟之间的链路时延是对称的，即报文交互的上下行所用时间相同时，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时延。设主从时钟之间的链路时延为Delay ，主从时钟之间的时间偏差为

Offset ，可以得到

GPON 系统1588时间同步技术的研究与应用

汪坤1，刘华2

（1.武汉邮电科学研究院湖北武汉430074；2.烽火通信科技股份有限公司湖北武汉430073）

摘要：GPON 作为移动通信的基站回传方案需要支持高精度的时间同步，本文首先简单介绍了IEEE 1588v2协议基本机制，然后分析了在GPON 系统中实现1588的几大难点，并介绍了烽火GPON 特殊系统框架下的时间同步实现方案架构，给出了可靠的测试数据，最后针对GPON 系统时间同步还存在的问题提出了针对性的建议。关键词：基站回传；时间同步；IEEE 1588v2；GPON ；内部同步机制中图分类号：TN929.11

文献标识码：A

文章编号：1674－6236（2015）20－0056－04

Research and application of 1588time synchronization technology in GPON system

WANG Kun 1，LIU Hua 2

（1.Wuhan Research Institute of Post and Telecommunications ，Wuhan 430074，China ；

2.Fiberhome Telecommunication Technologies Co.，Ltd.，Wuhan 430073，China ）

Abstract:As the solution of wireless backhaul ，GPON has to support high accuracy time synchronization.This paper briefly introduces the basic mechanism of IEEE 1588v2protocol firstly.Secondly ，it analyzes several major difficulties of realizing 1588in GPON system.Then it describes the time synchronization implementation schema of Fiberhome's special GPON system frame ，and provides reliable experimental data.At last ，this paper makes specific recommendations for existence problem of time synchronization in GPON system.

Key words:wireless backhaul ；time synchronization ；IEEE 1588v2；GPON ；internal synchronization mechanism

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