1588V2时间同步信号解决方案
1588v2,是怎样实现时钟同步的?

1588v2,是怎样实现时钟同步的?1什么是1588v2 ?对于⽆线通信来说,时钟同步⾄关重要,是基站正常⼯作的必要条件。
如果同步有问题,轻则切换成功率降低,重则系统⽆法运⾏。
从3G/4G以来,随着连接基站和控制器,核⼼⽹的传输⽹络的逐渐IP化,传统的TDM(时分复⽤,⽐如SDH等技术)⽹络承载的时钟功能,也必须在新的分组交换⽹中得以解决。
其实,在IT业界,这个问题早以太⽹的发展初期便被提了出来。
1985年,以太⽹被IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers,电⽓和电⼦⼯程师协会)标准化为802.3协议;⼗年之后的1995年,以太⽹的数据传输速率从10Mbps提⾼到了100Mbps,在此过程中,计算机和⽹络业界也在致⼒于解决以太⽹的定时同步能⼒不⾜的问题。
于是,IEEE便着⼿制定进⾏基于分组交换的精密时钟同步标准。
2000年底,⽹络精密时钟同步委员会成⽴。
2002年底,该委员会制定的同步标准获得IEEE标准委员会的认证,IEEE1588标准诞⽣,第⼀个版本就被称为1588v1。
2008年初,IEEE组织对1588进⾏了修订并重新发布,这个版本就是⽬前正在⼴泛使⽤的1588v2,可以提供⼩于100ns的时间同步精度。
IEEE 1588的全称是“IEEE P1588 DM2.2, Standard for a Precision Clock Synchronization Protocol for Networked Measurement and Control Systems”,翻译为中⽂就是:“⽹络测量和控制系统的精密时钟同步协议”。
因此1588协议也被简称作PTP(Precise Time Protocol )协议。
1588协议的基本构思是通过软硬件配合,记录同步时钟信息的发出时间和接收时间,并给每条信息都加上时间标签。
有了时间记录,接收⽅就可以计算出⾃⼰在⽹络中的时钟误差和延时,经过修正之后,就可以实现和⽹络时钟源同步的⽬的。
基于OTN的1588v2时间同步传送技术及其应用

2 0 年 4 ,浙 江 移 动 携 手 华 为 09 月
在 杭 州 移 动 TD— CDM A二 期 建 设 中 1 S
数 量庞大 ,需 增加 额外 投资和 维 护 力
量 。 另 一 方 面 ,BI 设 备 的 GP 接 收 TS S
采 用 BI 、PTN开 通 了 全 球 第 一 个 TS GP 时 问 同步 地 面 传 送 替 代 商 用 网络 , S
聚 和 接 入 层 ,提 供 高 可 靠 、 易维 护 的 弹 性 传
送管道 ,为不同基 站的业务提供接入 和汇聚 ; 0T N一 般 部 署在 网络 的核 心骨 干层 ,具 备 大 颗
粒 业 务 透 明 传 送 、调 度 和 保 护 功 能 ,以 节 省 光
目 GP S时间 同步地 面传 送 替代 解决 方案
么 0 TN是 否 同 样 可 以 解 决 时 间 同 步
传 送 问 题 呢 ? 答 案 是 肯 定 的 , 难 点 主 要 包 括 两 个 方 面 : 首 先 ,o TN采
用 的 是 透 明 、 异 步 复 用 技 术 ,并 不 需 要 复 杂 的 同 步 处 理 , 如 果 开 通 时 间 同 步 功 能 必 须 要 增 加 时 钟 处 理 模
目前 ,国 内TD— CDMA网 络 ,I ma0 0 S  ̄c d 2 0 网络
均 采 用 基 站 内 置 GP 来 实 现 时 间 同 步 ,但 一 直 S
存 在 故 障 率 高 、 成 本 高 、GP 3 线 安 装 寻 址 困 sv 难 、安 装 工 程 量 大 和 维 护 困 难 等 问题 ,越 来 越 多 的 密 集 城 区 基 站 和 室 内 覆盖 系 统 进 一 步 加 剧 了 GP 天 线 部 署 的 难 度 。 因 此 ,利 用北 斗 卫 星 s 替代 GP ,通 过 地 面 传 送 网 络 实现 GP 时 间 同步 S S 信 号 替 代 具 有 重 要意 义 。
(完整word)IEEE1588V2时钟同步方案

IEEE1588V2 PTP时钟同步方案介绍一实现原理1。
1 PTP系统概述PTP为Precise Time Protocol的简称,遵循IEEE 1588协议标准,1588协议是解决IP传输的基站之间同步问题的协议。
以前的NODEB基站从GPS获取同步信号1PPS和时间信息TOD,为保证时间同步,每个NODEB 都需要一个GPS。
而1588协议提出通过PTP消息进行时钟信息的传递,NODEB接受到同样的时钟信息作为本NODEB的同步时间信息,从而实现整个系统时钟的同步。
如1。
1,PTP系统的同步时钟系统。
同一个通路上(Path A, Path B , Path C和PathD)获取相同的时钟信息,这样只需要边界时钟(NODEB13和NODEB14;NODEB13和NODEB15;)实现同步即可以实现系统时钟的同步。
图1。
1 PTP同步时钟系统示意图在PTP系统中分为主/从两种时钟提取的方式.当本NODEB为主时钟方式,需要有GPS,通过GPS获取TOD 时间消息和1PPS同步信号。
然后将TOD消息和1PPS封装在UDP数据包中通过以太网连路进行传输。
当本NODEB 为从时钟方式,需要从以太网接受的数据中,解析出该UDP数据包,获取时间信息和同步信息.另外PTP系统之间的时间信息是通过MAC地址进行寻址传输的。
NodeB支持主从两种模式,选用SEMTECH的ACS9510时钟芯片,PTP系统的实现方式如图1.2.图1.2 PTP 系统的实现方式1。
2 PTP 时钟提取模块框图BBU1324A 设备支持IEEE1588 PTP HOST&SLAVE 的功能, BBU1327A 设备支持IEEE1588 PTP SLAVE,都采用SEMTECH 的ACS9510.ACS9510支持IEEE1588 V2.0协议,PTP 时钟提取模块的功能框图如图1。
3.SFPSFP88E1145NP前面板PHYPHYACS9510MPC8280SPIOCXO/TCXO1PPS TODCOPPERRGMIIMII2M SDRAMBBU1324A IEEE1588模块框图UARTRGMIIRGMIISGMIISGMII图1。
浅析1588V2时间同步部署方案

2020年第1期信息通信2020(总第205期)INFORMATION&COMMUNICATIONS(Sum.No205)浅析1588V2时间同步部署方案侯扬(中国移动通信集团设计院有限公司湖南分公司,湖南长沙410000)摘要:介绍1588V2时间同步部署的背景、必要性和基本原理,分析时间同步网现状,提出1588V2时间同步部署方案。
关键词:时钟同步;时间同步;GPS;1588V2等中图分类号:TN929.5文献标识码:A文章编号:1673-1131(2020)01-0201-021背景传统的时间同步链路采用的NTP方式,存在的主要问题是无法满足us级别的时间精度。
而在基站侧釆用GPS解决同步问题,也存在诸多的问题,具体如下:①每个基站均需配备一套GPS系统,维护、安装成本高。
②目前不配置1588V2时钟情况下,基站每站只配置1块星卡,无失效保护。
③GPS天线对安装环境有特殊要求,尤其是室分站点,选址困难;长距离下GPS天线馈线较粗,安装困难。
④GPS 失效需要现场硬件更换,无法远程维护。
⑤安全隐患高,依赖于GPS系统,紧急情况下整网可能因失步而瘫痪。
⑥GPS 干扰呈增多趋势,近期的欧洲伽利略停摆以及各种GPS停服的消息,说明只在一种时钟下工作有非常高的风险。
面对无线基站时间同步的高精度要求以及GPS解决方案存在的诸多问题,本文探讨一种高精度的地面传送时间同步解决方案即1588V2。
2同步的基本概念2.1同步的定义同步主要包括频率同步和时间同步。
频率同步一般指源端和宿端的时钟在一定精度内保持相同的频率,其相位不一定对齐或者保持恒定,特点是两个时钟速度一致,但起点可能不一致;时间同步即相位同步,其相位也要对齐,特点是两个时钟速度一致,并且起点也一致。
目前比较成熟的时钟技术中,只有GPS和1588V2同时支持频率同步和时间同步。
2.2无线业务对同步的要求各类无线业务对时间同步要求不同,5G时代对时间同步提出更高的要求。
一种基于IEEE_1588v2协议的SG时问同步方案

182一种基于IEEE 1588v2协议的5G 时间同步方案包其齐,连世龙(中电科普天科技股份有限公司,广东广州510310)摘要:5G 技术以其高带宽、低时延等特点,在交通、能源、工业、智慧城市等行业得到很多发展和应用。
文章针对5G 高精度时间同步方案,对基于IEEE 1588v2时间同步协议实现地面传输网络中高精度时间源信息传送的原理和过程进行了分析和说明,接着将IEEE 1588v2协议与其他同步协议与技术进行优劣分析,最后对5G 时间同步技术的下一步发展进行了展望。
关键词:时间同步;频率同步;IEEE 1588v2中图分类号:TN929.5文献标识码:A 文章编号:2096-9759(2023)03-0182-03A 5G Time Synchronization Scheme Based on IEEE 1588v2ProtocolBAO Qiqi ,LIAN Shilong(CETC Potevio Science &Technology Co.,Ltd.,Guangzhou 510310,China )Abstract:With its characteristics of high bandwidth and low delay,5G technology has been developed and applied in transpor-tation,energy,industry,smart city and other industries.Aiming at the high-precision time synchronization scheme of 5G,this paper analyzes and explains the principle and process of realizing high-precision time source information transmission in ground transmission network based on IEEE 1588v2time synchronization protocol,and then analyzes the advantages and disadvantages of IEEE 1588v2protocol and other synchronization protocols and technologies.Finally,the next development of 5G time syn-chronization technology is prospected.Keywords:time synchronization;frequency synchronization;IEEE 1588v20引言时间同步技术是通信网络中一项重要的基础支撑技术,通信网时间同步的精度对通信网的质量将产生直接的影响。
GNSS+1588v2高精度时间同步技术实现

现代电子技术Modern Electronics Technique2024年3月1日第47卷第5期Mar. 2024Vol. 47 No. 50 引 言目前国内电信运营商主要采用的时间同步技术是GNSS 卫星授时同步技术[1]。
这种方法主要是在各个基站上部署GNSS 信号接收器,从而获得高精度的时间基准源用于同步各个基站内的时间,实现各个基站的时间同步[2]。
然而随着5G 部署数量的增大,室内基站也呈现几何数量的增长,势必会存在卫星信号覆盖盲区[3]。
此外,GNSS 信号接收器的安装和维护成本相对较高,不利于5G 基站的大规模部署。
基于1588v2的本地高精度时间同步网络[4⁃5],通过网络中的时间链路传递承载设备配置1588v2功能,使得网络中间边界时钟节点的一个端口作为从时钟,与上级时钟保持同步,其他端口则作为下一级时钟系统的主时钟,生成新的1588v2报文向下游传递[6]。
通过该方式将时钟源时间基准信号逐点传递至5G 基站设备。
GNSS+1588v2高精度时间同步技术实现王潇禾, 李雪梅, 廖 麒(成都理工大学 机电工程学院, 四川 成都 610059)摘 要: 5G 高精度时间同步是作为5G 基站建设的重要要求之一,但随着5G 室内基站数量呈现几何级数增长,使用GNSS 授时同步时钟势必会存在很多限制,比如容易受场地环境的影响无法获取卫星信号、GNSS 接收机的成本突增,所以使用GNSS 时钟同步技术不适合5G 基站的大规模部署。
文中提出一种基于OCTEON Fusion 平台的GNSS+1588v2时间同步技术实现方案,其特点在于使用层次式同步,通过GNSS 给一个时钟系统同步授时,被授时的时钟系统作为主时钟系统通过1588v2地面链路给下一级时钟系统授时,实现一个GNSS 给多个基站同步授时。
文中对现有的GNSS 时钟同步授时进行分析,在此基础上提出一种基于OCTEON Fusion 平台的GNSS+1588v2时间同步方案,在对此方案的同步精度和同步稳定性的测试中,时钟同步精度达到10 ns 左右,同步稳定性达到10 ns 以内。
中移TD-SCDMA网络1588V2时间同步信号解决方案部-中兴

在OTN网络能够提供标准化1588V2功能情况下,PTN+OTN网络可以组建1588V2时间同步 网络。 在OTN网络不提供1588功能时,采用透传方式,需要进行精细的链路不对称性补偿。
内部公开▲
TD基站时钟同步接口
带外接口: 支持1PPS+TOD的串口
时钟接口板
串口信号线 1PPS+TOD 基 时传主基基 带带带 钟 处 接输控处处 理 口 FAN 理 理 板板板板板
n
边界时钟BC
l
n
透明时钟TC
l
内部公开▲
1588时钟方案与GPS方式对比
时间源 时间接收 时间传输
GPS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
Ø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。
Ø 传输替代----采用1588v2地面传送方案,解决施工难题。同时有效减少卫星
内部公开▲
高精度时钟服务器要求
n n n n
满足《中国移动高精度时间同步设备技术规范》。 每个本地网采用主备配置。 应配置满足2级节点从钟要求的铷钟或者高稳晶振 作为内部时钟。 输出接口
l l l
1588带内输出接口 1PPS+TOD带外接口 频率输出接口
内部公开▲
传输网络---整体建议
l
PTN设备已支持1588,可以部署基于PTN承载1588传输。未来可考虑进一步推进 WDM/OTN设备对1588的支持。
各种无线通信系统的同步性能指标要求
内部公开▲
TD-SCDMA时间同步现状
内部公开▲
依赖GPS存在的问题
n
安全问题
l l
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。
TD-SCDMA系统中1588v2时间同步技术探讨

接 口的 时 间 同步 指 标 为 ±15 S . ,基 站 空 中 接 口 载 波 频 率 稳 定 度 要 优 于 ±O0 p .5p m。如 果 采
用本 地 时 钟 授 时 ,将 无 法 满足 TD— CDM A高 S 精 度 时 间 同 步 要 求 ,因 此 TD— CDM A 络 需 S 网
www.i o .n 15 tm c m c
匝圈
打造新型时间同步网 支撑T — C M 跨越发展 D SD A
…
蔽
(a)
t
●
\ 由
b 58
达 到 0 1 m 1 8 v 在 原 协 议 的 基 . s 82 。 5 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
・设 备 不 稳 定 因 素 增 加 : 目前 GP 时 钟 模 S
块 已成 为 基 站 损 耗 率 较 高 的 主 要 模 块 ,据 广 东
移 动 和 北 京 移 动 的 设 备 故 障 率 统 计 ,GP m 钟 sY 已 成 为 除 射 频 模 块 外 的 第 二 高 故 障 率 设 备 , 占 总 故 障 数 1%左 右 。 5
电佑技 求
T — C MA融 D S D
韩柳燕 李 晗 王 磊 李 允博
中
中国移 动通信 研究 院
北 京 10 5 03 0
口 背 景
同 步 网 是 通 信 网 必 不 可 少 的 组成 部 分 ,是 保 证 网络 定 时 性 能 的 关 键 。 由 于 TD— CDM A S
・新 增 端 口 间 延 时 测 量 机 制— —
p e延 时 机制 。 er
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广东移动-上海贝尔 基于PTN网络的1588时间同步技术上海贝尔股份有限公司 2010年11月TD基站对于同步的要求和现状分析All Rights Reserved © Alcatel-Lucent 2008, XXXXXTD基站频率和时间同步要求对于TD-SCDMA同步性能的要求 TD-SCDMA 的同步需求由3GPP TR 25.836定义。
TD-SCDMA基站需要的频率 精度为±50 ppb(0.05ppm)。
此外,还需要相邻基站间的相位同步,误差要求在3 μs 以内,即基站和RNC (或PGW)之间的相位误差应该不超过1.5 μs。
TD-SCDMA空口时间同步精度要求: ∣△T1+ △T2+ △T3 ∣<±1.5usGPSMaster ClockIub Backhaul Node B△T2按照最坏情况,精度分配如下: ∣△T1∣< 200 ns ∣△T3∣1 BBU+1 RRU情况下为300ns,1 BBU+6 RRU情况下为500ns 因此要求∣△T2∣的范围:800~1000ns△T1△T3△T1:时间源精度△T2:回传网络偏差All Rights Reserved © Alcatel-Lucent 2008, XXXXX△T3:基站偏差目前 GPS 定时存在问题及替代方案目前基站通过GPS保证空口同步:GPSn n n对基站安装提出一定的要求 基站成本 安全性问题GPS替代方案:n n n单星方案 北斗 时间同步网 传输分配Node BIub BackhaulRNCn传输分配方案 (借助IEEE 1588):n n n通过MSTP开销 通过MSTP净荷 通过PTNAll Rights Reserved © Alcatel-Lucent 2008, XXXXX1588v2地面时间同步 vs GPS时间分配方案TD-SCDMA Node BIEEE 1588v2-Synch<1.5us <800ns (1PPS+ToD)GPS/北斗接收机(IEEE1588v2) TD-SCDMA Node B (IEEE1588v2) (1PPS+ToD)(1PPS+ToD)GPS/北斗接收机PTNPTN (Sync Eth) (Sync Eth) (1PPS+ToD)n 1588v2方案成本仅为GPS方案的10%左右成本(GPS方案中考虑100米左右的GPS馈线) n 1588v2方案避免了GPS方案所要求的安装 条件(120度净空角等)成本8000 6000 4000 2000 0 GPS 1588v2n 1588v2方案确保了较高的安全性All Rights Reserved © Alcatel-Lucent 2008, XXXXX基于PTN网络的1588 V2时间同步技术All Rights Reserved © Alcatel-Lucent 2008, XXXXX基站回传时钟同步需求:G.8261同步以太网 (频率同步)概念 § 采用以太网物理层来传送高质量的参考频率(类似 SDH) § 要采用类似于SDH的SSM同步算法进行时钟分发。
§ 传送频率,不支持传送时间。
§ 时钟性能满足G.813(or Stratum3)的要求,精度高 于1588v2,是新建网络。
同步以太网特性 § 从同步以太网物理层提取时钟送到EEC。
§ EEC时钟reference从以太网端口分发 § 所有在同步分配链上的节点必须都是同步以太网节 点,需要硬件支持时钟提取和分发。
All Rights Reserved © Alcatel-Lucent 2008, XXXXXIEEE 1588 - 精确时间协议n IEEE 1588又被称作PTP协议(精确时间协议);全称为“Precision Clock Synchronization Protocol for Networked Measurement and Control Systems” n 提供一种低成本的高精度(sub-us)的基于分组的时间同步技术,可以作为现 有的时间同步技术的改进技术,(例如,NTP和IRIG-B) n IEEE1588v1,发布于2002年,已经广泛应用于工业自动化,自动化测试测量和 测试,航空航天,以及AV(Audio & Video network) n IEEE1588v2 (IEEE 1588-2008 ),发布于2008年,已具备应用于较大网络以 及电信特性n 更短的Sync报文,更高的帧速 n 支持PTP over Ethernet n 提高了时戳的表示精度(1ns->15fs) n 支持透明钟,减少误差累积 n 支持单播MAC地址 n 支持基于TLV的协议扩展 …All Rights Reserved © Alcatel-Lucent 2008, XXXXXIEEE 1588v2名词术语IEEE 1588v2可以用于在分组网络中分配时钟(频率,相位,时间)。
其时钟具有以下一些基本概念:按主次分:§ Grandmaster:全网最高级时钟(比如来自GPS),必须作为Master,不能同步于任何其他时钟。
§ 主时钟Master :一个PTP同步域内只能同时有一个Master Clock(对应一个PTP端口),所有Slave Clock同步于此时钟。
§ 从时钟Slave: 对应一个PTP端口,同步于其域内的Master Clock。
按模式分:§ 普通钟 Ordinary Clock(OC):只具有一个PTP端口,只能同时作为Master或Slave § 透明钟 Transparent Clock (TC):中间节点,不必同步于Master Clock,只需要计算Syn message通 过该节点的时间,并在Syn Message中累计该时间,用于Slave时钟的offset计算。
§ 边界钟 Boundary Clock (BC):同时具有多个PTP端口,不同端口可作为Master或Slave. ,不同的同步 域靠边界钟分割。
All Rights Reserved © Alcatel-Lucent 2008, XXXXX1588v2主从同步的基本原理(1)MASTER t1 d1 SLAVE Sync Follow_up t2 t1, t2Switch/Router LayerTime stamp known by slaveFUNCTION-1: t2 – t1 = d1 + Offset t4 – t3 = d2 - Offset Delay=d1+d2;* d1=d2Offset=[(t2-t1)-(t4-t3)]/2 Delay_Req Delay_Respt1, t2, t3, t4t3t1, t2, t3Delay=[(t2-t1)+(t4-t3)]/2d2 t41588协议中对于 Delay的计算方式 决定了它对于网 络的基本前提: 主从之间双向时 延相等1588协议属于通信协议,(而 非网络协议),它运行在 Ethernet或IP协议之上10 | Presentation Title | Month 2009 All Rights Reserved © Alcatel-Lucent 2008, XXXXX1588v2主从同步的基本原理 (2)Master Clock Slave Clock Master Clock Slave ClockPTP UDP IPTime StampPTP UDP IPTime StampPTP UDP IPTime StampPTP UDP IPTime StampMAC PHYMAC PHYMAC PHYMAC PHY传送网(PTN/OTN)PTP message flow Switching Function Synchronization通信的两个对等1588实体之间并不关心,也无法获知1588报文的具体承载技术 和物理层信息All Rights Reserved © Alcatel-Lucent 2008, XXXXXBMC算法BMC算法- 最佳时钟算法(Best Master Clock Algorithm), 简称BMC算法, 本地时钟通过BMC算法来决策哪个时钟是最好的,并据此来决定端口的下一 个状态值。
在PTP子域中每个时钟独立运行BMC算法。
BMC算法由两个部分组成: § 数据集比较算法 ,(决定两个时钟端口中哪个更好 ) § 端口状态决策算法(提供每个端口的状态建议) BMC可用于判决最佳的时钟,也可以用来新发现时钟源 BMC可用于从网络通信中断以及时钟源失效中自动恢复,恢复的速度取决于 Announce报文的发送间隔和网络拓扑 BMC算法是在每个时钟的每个端口本地运行的,他规定数据比较的顺序和判 据,所使用的数据包括时钟级、时钟标识符、时钟变量、路径长度,是否边 界时钟等,通过比较可以得到每个时钟的每个端口当时应取的状态。
All Rights Reserved © Alcatel-Lucent 2008, XXXXX影响PTP1588时间恢复精度的主要因素1,时延变化 (DELAY VARIATION)2,双向不对称(ASYMMETRY)All Rights Reserved © Alcatel-Lucent 2008, XXXXX时延变化n在分组网络中,胶片所给出的公式中Delay和Offset并不是固定值,而是时间的 函数: § Delay =Delay(t) § Offset =Offset(t)n由于分组网络中,各个中间节点对分组的排队(Queue),整形(Shaping)等 处理,以及分组业务流量的波动特性,照成了时延变化。
通过各种设计方案以及 算法,例如采用透明钟(TC),本地的高稳晶振,伺服算法,锁相环技术, “Lucky Packet”等,努力克服由于时延变化带来的误差。
All Rights Reserved © Alcatel-Lucent 2008, XXXXX双向不对称n n1588PTP协议的最重要的前提是双向的对称。
但是,在实际网络中会带来各种不对称因素。
例如,光纤链路的不对称,双向 流量不对称造成的处理时延的不对称,某些网络保护倒换机制形成的双向路径 的不一致造成的不对称。