PTN城域網(wǎng)1588v2時(shí)鐘部署

胡志濤

【摘要】 1588v2時(shí)鐘同步部署可有效提高無線選址成功率，降低無線選址難度。但現(xiàn)網(wǎng)建設(shè)情況的多樣性和復(fù)雜性使得1588v2時(shí)鐘同步的全網(wǎng)部署實(shí)施較為困難。針對(duì)PTN+OTN組網(wǎng)模式，可梳理為簡單樹形和分區(qū)分組兩種部署方式，實(shí)現(xiàn)1588V2時(shí)鐘同步部署的有效和高效部署。

【關(guān)鍵詞】 PTN 時(shí)鐘同步 時(shí)間同步 1588V2

一、概述

PTN （Packet Transport Network，分組傳送網(wǎng)）在實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)TDM、ATM等業(yè)務(wù)和高帶寬分組業(yè)務(wù)的承載時(shí)，也能實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步信號(hào)的可靠傳送，滿足移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)特別是3G和4G網(wǎng)絡(luò)對(duì)同步的嚴(yán)格要求；時(shí)鐘同步傳送也是PTN網(wǎng)絡(luò)的重要指標(biāo)之一。

二、時(shí)鐘同步需求

同步指兩個(gè)或兩個(gè)以上隨時(shí)間變化的量在變化過程中保持一定的相對(duì)關(guān)系。時(shí)鐘同步要求主要有兩個(gè)方面：頻率同步和時(shí)間同步。PTN主要用于2G GSM基站、3G TD-SCDMA基站以及4G TD-LTE基站回傳的應(yīng)用場景，也用于重要集團(tuán)客戶業(yè)務(wù)、互聯(lián)網(wǎng)大客戶、WLAN等多種高質(zhì)分組業(yè)務(wù)接入和承載的應(yīng)用場景。其中PTN承載的GSM基站回傳的TDM/IP業(yè)務(wù)需要提供頻率同步信號(hào)； TD-SCDMA、TD-LTE基站回傳的業(yè)務(wù)需要提供頻率同步和時(shí)間同步信號(hào)；部分專線業(yè)務(wù)需要提供時(shí)間同步信號(hào)。

各類業(yè)務(wù)對(duì)時(shí)鐘同步的需求如表1所示：

三、PTN時(shí)鐘同步技術(shù)實(shí)現(xiàn)

3.1 PTN傳送時(shí)鐘同步優(yōu)勢

移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)基站提取同步信號(hào)源主要解決方式有兩種：碼流中攜帶穩(wěn)定的時(shí)鐘和外部 GPS+GLONASS定時(shí)基準(zhǔn)源。目前GSM基站以提取碼流中攜帶穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)為主，TD-SCDMA和TD-LTE基站以接入外部GPS源為主。

GPS天線安裝需要滿足120°的凈空要求，工程安裝有難度；且相比PTN傳送時(shí)鐘同步信號(hào)，GPS成本更高，維護(hù)更困難。

兩種方式主要特點(diǎn)對(duì)比如表2：

出于工程安裝，成本以及維護(hù)等綜合因素的考慮，運(yùn)營商和設(shè)備商都希望能在PTN分組網(wǎng)絡(luò)上提供高精度和高穩(wěn)定度的時(shí)鐘和時(shí)間同步的解決方案。

通過PTN傳送同步信號(hào)，可避免移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)基站對(duì)GPS系統(tǒng)的依賴性，降低無線網(wǎng)絡(luò)部署難度，同時(shí)其完善的OAM能力可有效的提供整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和可靠性。

3.2 PTN時(shí)鐘同步技術(shù)

PTN實(shí)現(xiàn)對(duì)頻率和時(shí)間同步信號(hào)的傳送，有兩類可行技術(shù)：一是基于物理層的同步技術(shù)，如G.8261的同步以太網(wǎng)技術(shù)，二是基于分組包的同步技術(shù)，如IEEE1588 V2。

1、G.8261。

同步以太網(wǎng)G.8261通過物理層串行比特流提取時(shí)鐘，可以獲得類似SDH的時(shí)鐘精度，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步，但無法實(shí)現(xiàn)精確時(shí)間同步。

2、IEEE1588 V2。

IEEE1588的核心思想是采用主從時(shí)鐘方式，對(duì)時(shí)間信息進(jìn)行編碼，利用網(wǎng)絡(luò)的對(duì)稱性和延時(shí)測量技術(shù)，實(shí)現(xiàn)主從時(shí)間的同步。IEEE1588可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)頻率同步和時(shí)間同步，時(shí)間傳遞的精度保證主要依賴于兩個(gè)條件一個(gè)是計(jì)數(shù)器頻率準(zhǔn)確和鏈路的對(duì)稱性。

IEEE 1588v2實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步的過程為：（1）主時(shí)鐘的PTP應(yīng)用層向所有的從時(shí)鐘周期性的發(fā)送同步信息；（2）從時(shí)鐘記錄并存儲(chǔ)同步信息到達(dá)時(shí)刻，并計(jì)算出漂移量和延時(shí)；（3）從時(shí)鐘發(fā)送時(shí)鐘延時(shí)信息給主時(shí)鐘；（4）主時(shí)鐘記錄時(shí)間延時(shí)計(jì)算接收延時(shí)并發(fā)送給從時(shí)鐘。

同步系統(tǒng)采用分級(jí)傳送，由一個(gè)主時(shí)鐘將同步信息傳遞給一個(gè)或多個(gè)從設(shè)備，然后由這些從設(shè)備作為主設(shè)備傳遞給下游的一個(gè)或多個(gè)從設(shè)備。

IEEE 1588v2作為PTN關(guān)鍵技術(shù)之一，打破了分組化網(wǎng)絡(luò)無法傳送時(shí)鐘信號(hào)的歷史。支持IEEE 1588v2的新一代移動(dòng)承載網(wǎng)只需要一個(gè)高精度時(shí)鐘源輸入，就可以將時(shí)鐘信號(hào)精準(zhǔn)地傳送給各個(gè)基站，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)基站精準(zhǔn)同步，滿足移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)特別是TD-LTE網(wǎng)絡(luò)需求。

四、PTN時(shí)鐘同步方案

城市城域網(wǎng)主要有PTN和PTN+OTN兩種組網(wǎng)方式，由骨干層、匯聚層和接入層三部分組成，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)為圖1：

1588V2時(shí)鐘部署總體思路為：（1）1588V2時(shí)鐘源原則上與BITS時(shí)鐘源同節(jié)點(diǎn)部署。（2）純PTN組網(wǎng)，時(shí)鐘信號(hào)采取網(wǎng)內(nèi)跟蹤方式傳送。（3）PNT+OTN組網(wǎng)，骨干PTN跟蹤時(shí)鐘源信號(hào)，OTN跟蹤時(shí)鐘源或骨干PTN時(shí)鐘信號(hào)，匯聚PTN跟蹤OTN時(shí)鐘信號(hào)，接入層PTN跟蹤匯聚PTN時(shí)鐘信號(hào)。PTN時(shí)鐘同步方案要求既要滿足系統(tǒng)參數(shù)要求，也要易于實(shí)現(xiàn)、方便管理。

4.1 純PTN組網(wǎng)

純PTN組網(wǎng)采用網(wǎng)內(nèi)跟蹤方式如圖2。

4.2 PTN+OTN組網(wǎng)部署

PTN+OTN組網(wǎng)的主要特點(diǎn)為：（1）骨干PTN和匯聚OTN、匯聚OTN和匯聚PTN存在異廠家組網(wǎng)；（2）骨干、匯聚層規(guī)模大，網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜，節(jié)點(diǎn)間互聯(lián)多；（3）接入點(diǎn)至骨干PTN需經(jīng)接入層PTN、匯聚PTN、匯聚OTN多次轉(zhuǎn)接。

PTN+OTN組網(wǎng)同步方案思路的主要有簡單樹形部署和分區(qū)分組部署，如圖3。

簡單樹形方案時(shí)鐘路由為：時(shí)鐘源→時(shí)鐘節(jié)點(diǎn)骨干PTN →調(diào)度環(huán)骨干PTN→匯聚OTN→匯聚PTN→接入PTN→移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)基站。

簡單樹形方案建設(shè)規(guī)模小、易于實(shí)現(xiàn)，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，時(shí)鐘路由規(guī)劃困難；且多場景存在異廠家對(duì)接，系統(tǒng)可靠性不高，維護(hù)困難。時(shí)鐘路由骨干層跳數(shù)較多，全網(wǎng)時(shí)鐘路由較長，不適于大型城域網(wǎng)。

分區(qū)分組方案時(shí)鐘路由有三種：（1）時(shí)鐘源→骨干PTN→樓內(nèi)PTN；（2）時(shí)鐘源→骨干PTN→匯聚PTN→接入PTN→移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)基站； （3）時(shí)鐘源→匯聚OTN→接入PTN→移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)基站。

分區(qū)分組方案通過設(shè)置多對(duì)時(shí)鐘源節(jié)點(diǎn)，有效的實(shí)現(xiàn)了時(shí)鐘同步網(wǎng)的分域設(shè)置和管理。各域內(nèi)組織同步方案，規(guī)劃方案簡單，且時(shí)鐘路由骨干層節(jié)點(diǎn)數(shù)少，適合大型城域網(wǎng)部署。

4.3 方案在現(xiàn)網(wǎng)中的應(yīng)用

三種方案針對(duì)不同網(wǎng)絡(luò)類型，有效實(shí)現(xiàn)了PTN時(shí)鐘同步部署，但三者組網(wǎng)模式差別較大，其特點(diǎn)對(duì)比如表3：

在PTN+OTN組網(wǎng)中，分區(qū)分組方案采用分區(qū)分組管理，雖建設(shè)成本和部署難度有所增加，但有效的解決了大型城域網(wǎng)PTN骨干層網(wǎng)絡(luò)規(guī)模龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問題；且通過多時(shí)鐘節(jié)點(diǎn)部署，明顯減少了時(shí)鐘路由中骨干層節(jié)點(diǎn)數(shù)，降低全網(wǎng)規(guī)劃和部署難度，適用于大型城市城域網(wǎng)時(shí)鐘同步傳送。

簡單樹形方案建設(shè)成本小，網(wǎng)絡(luò)層次少，在骨干層規(guī)模較小時(shí)部署實(shí)現(xiàn)簡單，適用小型城域網(wǎng)時(shí)鐘同步傳送。

五、總結(jié)

隨著4G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的進(jìn)入高峰期，無線站址需求也越來越大，選址難度越來越高，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)基于時(shí)鐘同步傳送的同步方案需求越來越迫切。純PTN方案、簡單樹形方案和分區(qū)分組方案部署策略各有特點(diǎn)，都能通過PTN有效的實(shí)現(xiàn)同步時(shí)鐘的全網(wǎng)傳送，但適用網(wǎng)絡(luò)差異較大，各地市可根據(jù)城域網(wǎng)實(shí)際情況，選擇上述三種方案中適合自己的方案或組合方案進(jìn)行建設(shè)。