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/TDMA
CDMA 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 75µs
160µs 675µs
75µs
675µs
time
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。 – 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。
放大 器 同轴线缆 GPS天 线
l 施工问题
GPS接收机
– 安装施工比较困难。 – GPS天线安装要求较高，选址困难，尤 其是室内覆盖站。
GPS GPS馈线超过 馈线超过100 100米还需要增 米还需要增 加放大器 加放大器

GPS替代方案
GPS替代方案：卫星替代和有线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 有线替代----采用基于PTN的1588v2地面传送方案，解决施工难题。
时间源 时间接收 时间传输
北斗/GPS

北斗系统介绍
l 北斗一代卫星
北斗一代卫星目前已覆盖中国及周边地区
– 北斗一代卫星是同步轨道系统，有3颗卫星，采用2+1 互为备份的工作模式。2003年开始民用，工作频率为 2.49GHz 。 用户定位 需要主动发送 反馈信息 ，主控 站 收到后进行 计算再向用户发送定位信息。单向授时无 需授权，精度在200ns。
l 北斗二代卫星
– 目前 已发射 5 颗北斗 二代 导航卫星， 预计 在 2012年完 成大中国区域覆盖，形成5个同步轨道卫星、3个倾斜 轨道卫星、 4 个中轨卫星 的系统，2020 年将累计发射 35颗卫星完成全球覆盖。 – 北斗二代将提供与GPS相同的4星授时方式，工作频率 为 1.5GHz ，但北斗二代系统的5个 同步轨道卫星将继 续提供北斗一代的授时功能。

1588v2时间同步原理
PTP协议－IEEE 1588 V2 采用主从时钟方案，周期时 钟发布，接收方利用网络链 路的对称性进行时钟偏移测 量和延时测量，实现主从时 钟的频率、相位和绝对时间 的同步。
Ø IEEE的1588v2协议是今后分组网络中时间传送的重点技术、2007年12月 定稿，2008年3月正式发布。 Ø 1588v2能达到亚微秒级的同步精度，可同时提供频率同步和时间同步。 Ø 1588v2基于包交换网，容易在IP网上实现同步。

1588v2基于PTN/OTN网络传送的示意图
时间同步设备 时间同步设备
RNC 时间同步信 号流
PTN汇聚环 OTN/DWDM PTN 接入环 MSTP 接入环 PTN 接入环 PTN汇聚环
RNC
1、时间同步信号 流，需OTN支持 2、用PTN环贯通 1588v2同步信号
NODE B NODE B NODE B

同步网现状
时钟同步网 使用方式 服务对象 现网设备厂家 端口配置类型 安装地点 通过2Mb/s、2MHz端口，为业务网元 提供基准定时信号 交换网元、传输网元等需外时钟信号 的业务网元 骨干网包括华为、迅腾两家 本地网内以上述两家为主 2Mb/s，2MHz 全国以北京、武汉、广州、沈阳、西 安配置的带铯钟PRC为地面基准时钟 源，各省会城市配置带两套卫星接收 机的LPR，共同组成一级基准时钟源 其它各本地网内传输、交换节点安装 BITS设备 无法提供高精度时间同步 时间同步网 通过NTP接口，经IP网向业务网元提供基准 UTC时间信号 WAP、彩信、计算机系统设备等需基准时 间信号的网元 骨干网为华为V3设备，本地网内基本未建 时间同步设备 NTP接口，IRIG-B（DCLS）接口 各省会城市现有1台时间同步服务器，通过 GPS获取UTC基准时间
主要问题
精度在城域范围内仅100ms以内，无法满 足高精度时间同步要求
目前现网的时钟同步和时间同步均不能满足TD网络的时 间同步要求，部署1588v2时间同步解决方案需新建高精 度的时间同步设备。

1588V2时间同步方案研究进展
1588v2已完成的工作
实验室测试 现网试点 互通测试 扩大试点
• 2008年9-10 月，完成多种传 输设备的测试工 作，基本涵盖了 目前厂家支持的 各种1588v2模 式
• 2009年4月－5 月，在现网开展了地 面传送1588v2的现 网试点测试
• 2009年9月－11 月，在实验室完成 了PTN设备与TD设 备的时间同步接口 互通测试，实现了 不同厂家之间的互 通。
• 2009年11月－12月， 在现网6个城市组织开展 基于PTN设备的1588v2时 间同步现网扩大规模试 点，每城市TD基站规模在 50个左右。
性能测试
兼容性测试
规模应用
主要完成的测试项目 高精度时间服务器性能、主备时间服务器倒换性能、GPS/北斗时间源倒换性能、 PTN 1588路径倒换的影响、基站时间输出的长期性能（带内、带外连接）、基站 带内带外切换的影响、试点区域不同站点间业务测试等等。