1588时间同步解决方案介绍
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 。
1588V2时间同步信号解决方案
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。
IEEE1588的高精度时间同步算法的分析与实现
IEEE1588的高精度时间同步算法的分析与实现IEEE1588，也被称为精确时间协议（PTP），是一种用于网络中实现高精度时间同步的协议。
它在各种工业应用和通信系统中被广泛采用，因为它可以提供微秒级甚至亚微秒级的精度，满足了许多应用的实时性要求。
首先，IEEE 1588协议需要在网络中选择一个主时钟（Master Clock），作为时间同步的源头。
主时钟拥有最高的时间精度，并将其时间信息通过数据包广播给其他时钟节点。
其他节点被称为从时钟（Slave Clock），它们通过接收到的时间数据来调整自身的时钟，并与主时钟保持同步。
在主时钟启动时，它会周期性地发送特殊的数据包，称为同步事件（Sync Event）。
这些数据包包含了主时钟的当前时间戳，从时钟接收到这些数据包后，会记录接收时间戳。
当从时钟收到一定数量的同步事件后，它会计算出与主时钟的相对时间差，并根据这个时间差来调整自身的时钟。
为了确保时间同步的准确性，IEEE 1588采用了两个重要的概念，即时钟同步和时间戳校准。
时钟同步通过周期性的同步事件来实现，从而减小网络延迟带来的时间误差。
而时间戳校准则通过周期性地发送延迟请求（Delay Request）和延迟响应（Delay Response）数据包来估计网络延迟，并相应地调整时间戳。
在实际的实现中，IEEE1588通常使用硬件支持或软件实现的方式。
硬件支持一般通过专用的电路芯片或FPGA来实现，它们能够提供更高的时间精度和更低的延迟。
而软件实现则是在通用的计算机上运行，通过操作系统和网络协议栈来实现时间同步功能。
在软件实现中，IEEE1588通常依赖于操作系统的时钟服务和网络协议栈。
操作系统的时钟服务提供了计算机系统的时间信息，并提供了时间戳的功能。
网络协议栈则负责封装和发送数据包，并处理收到的数据包以提取时间戳信息。
在实现中，需要考虑以下几个关键问题：1.时间同步精度：在实现中，需要根据具体应用的要求选择合适的时钟源和自适应算法，以达到所需的精度。
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。
时间同步和时钟同步原理及配置方法介绍
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时间同步实现机制
分为带内（1588协议接口）和带外（1PPS+TOD接口）两种接口。 ✓ 带外（1PPS+TOD接口）接口的帧格式规范遵从“中国移动 TD无线系统高精度时
间同步技术规范 1pps＋TOD时间接口规范”的要求。 ✓ 带内（1588协议接口，以太网业务接口）接口通过交换1588报文，并实现1588协
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时间同步网管参数配置（TIMA盘)
同步参数配置说明： 1. PTP模式:一般而言配置成BMC 2. 时间源选择:当源为1588V2配置为PORT, 源为1PPS+TOD配置为TOD 3. 时钟模型配置：OC/BC 4. 频率同步:时间同步方式为1588V2+SYCE配置为去使能, 同步方式为纯1588V2则
主钟表
Tri: 各中间节点的驻留时间
从钟表
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1588V2时钟模型
▪ PON系统的1588V2时钟模型？ ▪ 总体来看OLT+ONU为BC时钟模型 ▪ 单独来看OLT或者ONU其时钟模型都为OC
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提纲
同步概念 1588v2时钟模型 1588v2同步实现机制 时间同步网管参数配置 1588v2同步典型应用方案
1588V2时间同 步又可恢复出频 率实现时钟同步
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提纲
同步概念 1588v2时钟模型 1588v2同步实现机制 时间同步网管参数配置 1588v2同步典型应用方案
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1588V2时钟模型
时钟模型
普通时钟
（Ordinary clock）
透传时钟
（ Transparent clock ）
边界时钟
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
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n
透明时钟TC
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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
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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。
1588PTP网络时钟服务器（时间同步）技术应用方案
1588PTP⽹络时钟服务器（时间同步）技术应⽤⽅案1588PTP⽹络时钟服务器（时间同步）技术应⽤⽅案1588PTP⽹络时钟服务器（时间同步）技术应⽤⽅案京准电⼦科技官微——ahjzsz1. 概述1.1. PTP起源伴随着⽹络技术的不断增加和发展，尤其是以太⽹在测量和控制系统中应⽤越来越⼴泛，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，以减少采⽤其它技术，例如IRIG-B等带来的额外布线开销。
于是开发出⼀种软件⽅式的⽹络时间协议（NTP），来提⾼各⽹络设备之间的定时同步能⼒。
1992年NTP版本的同步准确度可以达到200µs，但是仍然不能满⾜测量仪器和⼯业控制所需的准确度。
为了解决这个问题，同时还要满⾜其它⽅⾯需求。
⽹络精密时钟同步委员会于2001年中获得IEEE仪器和测量委员会美国标准技术研究所（NIST）的⽀持，该委员会起草的规范在2002年底获得IEEE标准委员会通过，作为IEEE1588标准。
该标准定义的就是PTP协议（Precision Time Protocol）。
1.2. PTP应⽤环境PTP适合⽤于⽀持单播，组播消息的分布式⽹络通信系统，例如Ethernet。
同时提供单播消息的⽀持。
协议⽀持多种传输协议，例如UPD/IPv4，UDP/IPv6，Layer-2 Ethernet，DeviceNet。
协议采⽤短帧数据传输以减少对⽹络资源使⽤，算法简单，对⽹络资源使⽤少，对计算性能要求低，适合于在低端设备上应⽤。
1.3. PTP⽬标⽆需时钟专线传输时钟同步信号，利⽤现有的数据⽹络传输时钟同步消息。
降低组建时间同步系统的费⽤。
在提供和GPS相同的精度情况下，不需要为每个设备安装GPS那样昂贵的组件，只需要⼀个⾼精度的本地时钟和提供⾼精度时钟戳的部件，成本相对较低。
采⽤硬件与软件结合设计，并对各种影响同步精度的部分进⾏有效矫正，以提供亚微妙级的同步精度。
独⽴于具体的⽹络技术，可采⽤多种传输协议。
1588时间同步解决方案
5、1588时间同步解决方案TD-SCDMA时间同步现状l TD-SCDMA组网对时间同步要求较高ü 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。
ü TD基站时间同步精度要求为± 1.5μs。
l TD-SCDMA基站目前使用GPS作为唯一的授时时间源制式 GSM WCDMA CDMA2000 TD-SCDMA FDD-LTE TD-LTE 频率同步 50ppb 50ppb 50ppb 50ppb 50ppb 50ppb 时间同步 None None 小于3µs 小于1.5µs None 小于1.5µs各种无线通信系统的同步性能指标要求TD-SCDMA基站的时间同步需求TD-SCDMA无线组网要求同频相邻基站空口同步、时隙对齐，任意两个基 站之间帧头最大偏差不超过3μs，否则会产生：▪时隙干扰：前一个时隙的信号落在下一个时隙中，破坏了这两个时隙内的正交码的正交性，使这两个时隙内的基站或终端都无法正常解调。
▪上下行时隙干扰：一个基站发射的信号直接对另一个基站的接收造成强大的干扰，严重影响第二个基站的正常接收。
码频率TDD/TDMACDMA 1.6MHz本振源 PRC/LPR （铯钟） G.811时钟 铷原子钟准确度 ±2×10-12 ±1×10-11 ±5×10-11变化±1us 需用时间 115多天 17分钟 3.4分钟675µs 75µs160µs 675µs75µs675µstime本地时钟和频率同步网守时能力无法 满足TD需求，需要有时间同步机制依赖GPS存在的问题l 安全问题– GPS系统存在安全隐患。