无线网络对频率同步和相位同步的要求及原因
WiFi时间同步
Wi-fi 同步一、同步的意义1.1 什么是同步时钟同步的目的是维护一个全局一致的物理或逻辑时钟，时钟同步广义上称为时间同步，狭义上称为频率同步。
时间同步：指在对比时刻求得标准时钟与本地时钟的频率和相位偏移，并通过修正使本地时钟与参考时钟保持同步。
频率同步：指信号之间的频率或相位保持某种严格的特定关系，通信网络中频率同步用来保证所有的设备以相同的速率运行。
频率同步一般采用锁相环技术，频率调节具有连续性和周期性；而时间同步可以是非连续性的调控。
1.2 WiFi 同步的意义数字通信网中传递的信号是对源信息，比如模拟的语音信息，进行采样编码后得到的PCM （pulse Code Modulation ）离散脉冲。
如果两数字交换设备之间的时钟频率不一致产生采样时刻的偏差，或者由于数字比特流在传输中因码间干扰和各种噪声干扰的叠加产生相位偏移和频率偏移，接收端就会出现码元的丢失或重复，导致传输的比特流中出现滑码的现象。
Wifi 作为无线接入技术承载3G 基站业务时，由于3G 基站业务，例如一些基于WLAN 的宽带数据应用，流媒体、网络游戏等均需要优于50ppb 的频率同步，其中有些制式，如CDMA2000、TS-SCDMA ，WiMAX 等还有高精度的时间同步需求，所以要求WIFI 能够对时间和频率信号进行高精度稳定地传送，因此研究WIFI 时间同步有其必要性和迫切性。
二、802.11链路时钟同步层2.1 概述根据WiFi 的机制，在BSS 中利用TSF 来保证STAs 同步于一个时钟。
⎩⎨⎧ T SF T SF false BSS ST A true tivated dot11OCBAc 用来保持同步，来保持同步则需要用于同步外的其他目的步，的一员，所以不需要同不是TSF2.2 AP与AC的同步AP与AC的时间同步是基于的CAPWAP协议，该协议主要包括了AP自动发现AC，AC对AP进行安全认证，AP从AC获取软件映像，AP从AC获得初始和动态配置等。
无线通信中的同步技术研究
无线通信中的同步技术研究在现代通信系统中，数据传输的可靠性是一个至关重要的问题。
无线通信中的同步技术即是处理该问题的一个重要手段。
同步技术是一项研究如何使接收端与发送端在时间和频率上保持一致，以确保数据正确传输的技术。
本文将介绍无线通信中的同步技术及其研究进展。
一、同步技术的基本原理与分类同步技术资源非常重要，对于用户自身的使用也是非常好的。
所谓同步技术，就是确保发送及接收两端始终保持时间与频率一致的技术。
同步技术的基本原理是将时间和频率的差异反馈给发送端进行补偿，从而使发送端与接收端始终保持同步状态。
同步技术根据时间和频率的同步方式，可以分为粗同步和细同步两种。
粗同步是通过发送端发送同步信号，接收端接收信号后使用包含时间戳信息的帧同步信号进行同步。
这种同步方式精度相对较低，但对于某些应用如广播系统等仍有一定的使用价值。
而细同步则是通过发送端与接收端之间的精细相互协调使得两端保持同步状态，其同步精度相对较高。
细同步依据不同的原理可分为以下三种类型：1. 基于时钟同步的同步技术时钟同步是指通过时间信号将发送端和接收端的时钟同步到同一时间点，从而使得插入时间戳的消息在同一时间点被接收。
该技术主要用于时间同步比较重要的应用如高精度数据传输等。
2. 基于载波同步的同步技术载波同步是指通过将发送信号与接收端中的参考信号相互对准，并对接收信号进行相位和频率调整来保证载波同步的技术。
该技术应用更为广泛，主要可以应用与多通道的数据传输，多通道的多点通讯等领域。
3. 基于序列同步的同步技术序列同步是通过接收端与发送端之间的序列比对来实现同步，该技术可以应用于无线局域网(WLAN)、广域无线网络等领域，利用了信道的特性以保证数据传输的准确性。
二、同步技术在无线通信中的应用无线通信中的同步技术是至关重要的一环，其应用场景主要分为以下几个方面。
1. 无线接口的数据同步对于无线接口来说，由于信号路径的复杂性和信道变动等原因都增加了数据传输的难度，而同步技术正是用来处理这些问题的技术手段。
LTE无线知识点
LTE无线知识点：1、LTE系统中有两种类型的无线承载，即SRB 和 DRB。
2、正常CP下，每个无线子帧中包含有14个符号。
3、Uu接口协议栈中，PDCP协议实体在用户面实现IP头部压缩功能。
4、一个PRB在频域上由连续的12个子载波以及时域上持续1个时隙周期长度来组成的。
5、LTE中空中接口资源由eNodeB网元负责分配和调度的。
6、S1接口的传输协议采用的IP传输承载技术。
7、在LTE系统中，MME网元不承载用户面数据。
8、eNodeB之间是X2接口来进行连接的。
9、BCCH可映射到 BCH以及 DL-SCH，CCCH 映射到 DL-SCH。
10、LTE可支持的载波带宽的配置包括1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz以及20MHz。
12、SRB1以及SRB2无线承载可用于承载NAS层信令。
13、PBCH、PDCCH、PDSCH以及PCFICH等信道属于下行物理信道。
14、MIMO技术只应用于下行链路并支持发分集功能，且至少需要2根天线。
15、作为第四代移动通信的技术标准，LTE网络在空中接口的上行和下行分别采用了SC-FDMA 和OFDMA多址技术。
16、LTE 系统的语音解决方案为CSFB和SRVCC技术。
17、LTE FDD系统支持4种Random Access Preamble格式。
18、MIMO模式可以区分为空间复用模式和发射分集模式，但两者部室都能够成倍的提升用户速率。
19、LTE TDD系统与FDD系统同步精度的要求是不同的。
20、LTE网络是一个全IP网络。
21、FDD与TDD帧长为10ms。
22、资源单元RE是LTE系统中的最小时频资源单位。
23、根据CP长度不同，LTE的每个RB包含的OFDM符号个数不同。
Normal CP配置时，每个RB在时域上包含7个OFDM符号；而Extended CP配置时，每个RB在时域上包含 6 个OFDM 符号。
24、真正的4G（也即LTE-A）网络是在R10版本定义的。
频率同步理论
当定时到达终点时不同旳误差源业以累积而起
频率偏差
时钟噪音
复用抖动
再生抖动
每日漂移
分用抖动
PRS
互换
互换
经典旳传播通道
复用器
分用器
再生器
再生器
再生器
频率偏差
频率偏差是定时信号相对标称网络频率旳偏差曲线旳斜率表达“频率偏差”斜率愈陡，频率偏差愈大频率偏差将在网络中产生滑动
时间
相位偏差
X
电信网在发展中
数字传播继续向更高旳比特率发展网络旳基本拓扑构造正在从点到点向环路和 链路发展网络旳可靠性是最根本旳没有可靠旳网络基础,通讯网就不能发展网同步是通讯网旳基本要求
现行旳网同步
国际和国内互换中心现行措施采用参照于PRC 基按时钟旳等级构造方式 转接节点和枢纽节点在主枢纽由 PRC 馈送给 铷钟或石英二级钟二级石英钟在网末端接 入点本地和接入节点定时信号用 NE 时钟分配本图为一种复杂工程旳 简化图
全同步网 在全同步网内只有一种或几种基按时钟，其他全部旳时钟都同步到该基按时钟上。在这种类型旳同步网中，最高一级时钟为符合G.811要求性能旳时钟，即基按时钟，也称为一级时钟。它作为主钟为网络提供基准定时信号，该信号经过定时链路传递到全网。二级时钟是它旳从钟，从与之相连旳定时链路提取定时，并滤除因为传播带来旳损伤，然后将基准定时信号向下级传递。三级时钟从二级时钟中提取定时，形成主从全同步网构造。
Y
Y / X = 频率偏差
每天旳漂动
漂动是因为多种传播介质（如：光纤、铜线、 同轴电缆或空气）所不同旳传播速度以及温度旳 变化所引起旳
相位错误
午间
子夜
时间
一昼夜
时钟信号旳噪声
计算机网络通信原理同步技术课件
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计算机网络通信原理同步技术
2PSK的正频域频谱图
= A·AcSc(t) /2+ A·AcSc(t)/2+cos2cosωct+ ½ Ac2sin2ωct • 通过低通滤波器得到 A·AcSc(t)/2
• 如果用Accosωct时，得到 AcSc(t)/2+ Ac /2
注意：直流分量Ac /2对抽样判决有干扰。
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计算机网络通信原理同步技术
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计算机网络通信原理同步技术
SSB、DSB信号简介
• 假设无线电音频信号频率为500Hz，载波频率为10MHz， 那么调制后信号将产生的主要频率： 10MHz + 500Hz=10.0005MHz —— 上边带（USB） 10MHz - 500Hz= 9.9995MHz —— 下边带（LSB）
• 异步传输又称起止式传输，它采用独特的起始信号（起 始位）和终止信号（结束位）来限定每个字符，按位逐 次地传输，因此其传输效率较低。
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计算机网络通信原理同步技术
同步传输
• 在同步传输中以数据块为单位发送比特流。数据块加上前 缀、后缀和控制信息形成了帧。
• 为了防止时钟漂移，保证接收端接收的每一位数据都和发 送端准确地保持同步，常用的方式有内同步和外同步。
时域插入导频法接收端电路框图
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计算机网络通信原理同步技术
PTN同步知识介绍
同步以太网技术
同步以太网原理图
高精度时钟
Transmit PHY
1G/10G
Mast Clock
E1
TDM设备
TDM设 备
A
Ethernet
Receive PHY
MAC
系统时钟
线路提取时钟
外部时钟
背景知识： 数字通信网中传递的是对信息迚行编码后得到 的PCM （Pulse Code Modulation）离散脉冲。若两个数字 交换设备乊间的时钟频率丌一致，戒者由于数字比特流在传 输中因干扰损伤，而叠加了相位漂秱和抖劢，就会在数字交 换系统的缓冲存储器中产生码元的丢失戒重复，导致在传输 的比特流中出现滑劢损伤。
同步以太网技术
同步以太网是一种采用以太网链路码流恢复时钟的 技术, 简称SyncE
在 物 理 层 ， 以 太 网 采 用 不SDH 一 样 的 串 行 码流方式传输
编码采用4B/5B（FE）和8B/10B（GE）技术，平 均每4 个bit 就要插入一个附加比特，这样在其所传 输的数据码流中丌会出现连续4 个1 戒者4 个0，可 有效地包含时钟信息
因为TOP Server和TOP Client都有一个基准时钟，所以只要频率的差 值在一定的时间内能够传送到Client端，业务时钟就能够恢复出来。
时钟频率几乎丌受PSN网络的延时抖劢的影响。
TOP技术-自适应模式/Adaptive Mode
自适应模式因为TOP Server和TOP Client所在的网元设备时钟丌存在 同步关系，所以无法通过差分模式的机制迚行时钟频率的恢复. 同理自适应时钟频率恢复的难点也是在于找到TOP Server和TOP Client两个非同步网络间的PSN的延时抖劢变化规律，幵消除掉，以 达到时钟频率同步的目的
PTN光传输设备运行-分组传输网的同步机制
物理层时钟只能实现频率的同步，不能实现时间的同步
PTN设备支持的物理层同步方式为主从同步方式。每一级时钟都同步于其上一级时钟。在网络中最高一级的时钟称为基准主时钟或基准时钟（PRC）。
PTN的物理层同步方式
应用场景
BITS将基准时钟源的时钟信息提供给PTN设备和RNC/BSC PTN设备通过物理层同步将时钟信息传递到下游基站。
基于时戳原理恢复：从端根据业务报文中时戳信息恢复出频率
从端恢复时钟的方式：
一、PTN传输网的时钟同步 二、分组传送网的频率同步技术 三、 1588v2时钟原理 四、 实训项目配置
学习内容
TOP技术
同步以太网
CES电路仿真
PTP 技术
NTP 技术
一、分组传输网的同步技术
仿照SDH机制从以太网物理链路提取并恢复出时钟，送到时钟板上进行处理，将时钟送到各个单板，用于数据的发送。
同步时钟的互锁
正常工作时钟状态： NE A接受基PRC1作为全网基准时钟，并传给下游网元，此时NE D跟踪与NE A。
当PRC1故障时， NE A的次优先级的时钟来自NE D，于是NE A开始跟踪NE D；而NE D不会发生倒换，仍然跟踪NE A。 出现时钟互锁。
时钟互锁会使得时钟质量劣化，影响业务的正常通信。
通信网的主从同步
通信网络一般采用主从同步方式，上一级高精度、高稳定度的主时钟由设备传送给下游各设备，实现全网同步。
从时钟有三种模式：
二、同步需求
时隙交换时由于频率偏差导致滑码
为何要同步？
SDH业务出现指针调整
误码率急剧升高或断业务
……
时间和频率的偏差影响基站切换
LTE-M系统高稳定主从时间同步设计
LTE-M 系统高稳定主从时间同步设计王翔，魏佳鹏（河北远东通信系统工程有限公司，河北石家庄050200）收稿日期：2020-12-260引言当前，LTE-M 系统发展迅速，技术及产业链有了很大的发展，已经形成了规模产业，成为地铁领域车地无线通信系统建设的首要选择。
而LTE-M 系统要可靠运行和提供稳定的服务，首要条件是采用一个高稳定高精度的时间同步系统为整个系统提供频率和相位同步。
根据3GPP 标准的规定，频率同步精度达到0.05ppm 、相位同步精度达到2.5μs 内，才能保证系统长久地为用户提供高效、稳定和可靠的服务。
目前LTE-M 系统有2种同步方式可供选择，一种是使用GPS 同步方式；另一种是使用IEEE1588v2精确时间同步方式。
IEEE1588v2精确时间同步方式具有成本低廉、架设简便等优点，并且其同步精度已经与GPS 同步方式相差无几[1]。
而高稳定的IEEE1588v2时间同步方式可以同时满足LTE-M 系统对同步精度和同步可靠性的需求。
本文阐述了IEEE1588v2精确时间同步协议的基本原理，根据LTE-M 系统对于时间稳定性的需求提出了双环网双源异主主从时间同步解决方案。
1IEEE1588v2及LTE-M 稳定性1.1IEEE1588v2同步原理IEEE1588v2中存在主时间、从时间以及中间节点三部分，各部分通过网络连接彼此形成一个主从同步系统。
主时间将自身的时间转换成网络数据包时间戳T1的形式发送到网络中。
中间节点识别到时间数据包后将其转发给下一级节点，直到时间数据包被从节点捕获。
从节点捕获到时间数据包后通过提取发送时间戳T1和接收时间戳T2以及测量链路时延T3和T4后，通过计算可以得到链路延时Delay 和时间偏移Offset 。
从时间根据Delay 和Offset 修正本地时间达到与主时间时间同步的目的[2]，同步过程如图1所示。
图1IEEE1588v2时间同步过程1.2稳定性影响分析在使用IEEE1588v2同步方式的LTE-M系统中，时间同步的稳定性取决于IEEE1588v2时间同步的稳定性。
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各种无线通信系统的同步性能指标要求
总的来看，以GSM/WCDMA为代表的欧洲标准采用的是异步基站技术，此时只需要做频率同步，精度要求0.05ppm（或者50ppb）。
而以CDMA/CDMA2000代表的同步基站技术，需要做时钟的相位同步（也叫时间同步）
为什么各种接入制式对频率同步和相位同步有不同的要求？一般来说TDD需要频率/相位同步，FDD只需要频率同步。
1）TD-SCDMA，WiMAX，TDD LTE这三种制式都是TDD，为了避免收发干扰（相邻基站同频时出现上下行相互干
扰），所以基站必须严格同步（相位），即相邻基站同时收
发。
2）CDMA是个特例，虽然是FDD方式，但CDMA的长码短码都是m序列，m序列只有一个，不同的m序列通过不
同的相位来区别，所以各基站必须严格实现相位同步；3）欧洲为了甩开GPS的依赖，定义WCDMA使用的是Gold 码，Gold有多个，不要求相位同步，这样WCDMA就可
以采用异步基站方式（频率同步）。
另外，TD-SCDMA虽
然用的也是Gold码，但由于TDD的原因，还是需要相位同步；
4）GSM是FDD制式，也只需要频率同步即可；。