5G傳送網(wǎng)進(jìn)行1588v2同步改造研究

中興通訊股份有限公司 郭文佳

5G基站的建立與運(yùn)行對(duì)時(shí)鐘的精度提出了更高的要求，以往遇到類似問(wèn)題的時(shí)候，都會(huì)選擇通過(guò)衛(wèi)星來(lái)解決同步問(wèn)題，但衛(wèi)星在運(yùn)行的過(guò)程中很多時(shí)候會(huì)出現(xiàn)選址與維護(hù)難度大等困難?；诖?，本文提出地面同步網(wǎng)的建設(shè)方案，從1588v2同步的相關(guān)內(nèi)容入手，結(jié)合現(xiàn)階段存在的問(wèn)題對(duì)1588v2同步傳送方案展開(kāi)分析，并以5G傳送網(wǎng)為基礎(chǔ)提出合理的1588v2同步改造方案，進(jìn)一步為5G網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行提供更為安全、高效的時(shí)鐘網(wǎng)。

1 1588v2同步簡(jiǎn)述

1.1 同步的含義

針對(duì)同步的定義展開(kāi)分析，其中主要包括頻率同步以及時(shí)間同步，其中頻率同步主要指的是源端時(shí)鐘與宿端時(shí)鐘在精度一定的情況下保證頻率一致，其相位并不需要對(duì)齊，只保證兩個(gè)時(shí)鐘速度的一致即可；而時(shí)間同步主要指的是相位的一致，相較于頻率同步，時(shí)間同步在速度與起點(diǎn)上都需要保持一致，就當(dāng)前的技術(shù)發(fā)展情況來(lái)看，只有GPS和1588V2可以同時(shí)保持頻率同步和時(shí)間同步。

1.2 無(wú)線業(yè)務(wù)的同步需求

不同的無(wú)線業(yè)務(wù)對(duì)時(shí)間同步的需求也不一致，隨著5G時(shí)代的到來(lái)，對(duì)時(shí)間同步也提出了更高的要求。其中，5G基礎(chǔ)業(yè)務(wù)時(shí)間同步精度與4G是保持一致的，均為1.5us；而5G未來(lái)基站間高頻協(xié)同業(yè)務(wù)的時(shí)間同步精度為300ns/150ns。

1.3 當(dāng)前1588v2在規(guī)劃過(guò)程中存在的問(wèn)題

現(xiàn)階段，在開(kāi)展1588v2規(guī)劃的過(guò)程中往往會(huì)存在以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：第一，針對(duì)時(shí)鐘的規(guī)劃比較復(fù)雜，目前網(wǎng)管進(jìn)行時(shí)鐘規(guī)劃的時(shí)候需要完成同步路徑、保護(hù)路徑等的規(guī)劃，考慮到設(shè)備對(duì)1588v2的支持。與此同時(shí)，還需要針對(duì)各種情況進(jìn)行梳理，有效避免因人為規(guī)劃失誤而造成避免時(shí)鐘成環(huán)，因此這也對(duì)時(shí)鐘規(guī)劃的相關(guān)工作人員提出了更高的要求；第二，配置效率有待提升，當(dāng)前在開(kāi)展逐點(diǎn)逐站配置的過(guò)程中需要涉及到眾多參數(shù)這也會(huì)導(dǎo)致平均單站配置時(shí)間延長(zhǎng)，降低整體配置效率；第三，為進(jìn)一步保證接入設(shè)備提供的1588v2時(shí)間精度滿足5G基站的實(shí)際需求，需要在現(xiàn)場(chǎng)完成相關(guān)的補(bǔ)償測(cè)試，這也會(huì)導(dǎo)致測(cè)試工作量的顯著提升；第四，在PTN設(shè)備運(yùn)行的過(guò)程中，很有可能出現(xiàn)無(wú)法自動(dòng)校準(zhǔn)、監(jiān)控出現(xiàn)故障等問(wèn)題，一旦出現(xiàn)相關(guān)問(wèn)題就需要人工帶表上站測(cè)試，不僅顯著延長(zhǎng)的測(cè)試時(shí)間，還大大提升了站點(diǎn)開(kāi)通的難度；第五，1588v2運(yùn)行很大程度上會(huì)受到光纖不對(duì)稱因素的影響，日常開(kāi)展網(wǎng)絡(luò)修復(fù)、環(huán)路優(yōu)化以及OLP倒換等環(huán)節(jié)的過(guò)程中都會(huì)引發(fā)光纖不對(duì)稱的問(wèn)題，進(jìn)而對(duì)時(shí)間精度造成影響。面對(duì)這樣的問(wèn)題，需要相關(guān)人員開(kāi)展相關(guān)的補(bǔ)償測(cè)試；第六，就目前的情況來(lái)看，1588v2同步網(wǎng)絡(luò)并沒(méi)有可以參考的時(shí)鐘源，導(dǎo)致不能有效對(duì)時(shí)鐘信號(hào)質(zhì)量加以監(jiān)控，對(duì)時(shí)鐘緩慢偏移的問(wèn)題也無(wú)法進(jìn)行檢測(cè)。根據(jù)上文可以得出，5G系統(tǒng)同時(shí)具備微秒級(jí)基本業(yè)務(wù)同步要求與百納秒級(jí)協(xié)同增強(qiáng)技術(shù)同步要求，因此在開(kāi)展5G建設(shè)的過(guò)程中，對(duì)同步網(wǎng)的精度提出了更高的要求，在這樣的要求與環(huán)境下，基于1588v2的同步系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。

2 針對(duì)光纖不對(duì)稱問(wèn)題的解決方法

在上文當(dāng)前1588v2在規(guī)劃過(guò)程中存在的問(wèn)題提到，光纖不對(duì)稱的問(wèn)題將在很大程度上對(duì)1588v2運(yùn)行造成影響，因此尋求光纖不對(duì)稱的科學(xué)合理解決方法也是發(fā)展5G同步網(wǎng)絡(luò)的重要內(nèi)容，結(jié)合當(dāng)前的發(fā)展技術(shù)來(lái)看，最為常見(jiàn)的光纖不對(duì)稱問(wèn)題解決方法主要有：儀表逐點(diǎn)測(cè)量、單纖雙向改造、直接開(kāi)通以及二分定位。

2.1 儀表逐點(diǎn)測(cè)量法

借助1588v2儀表對(duì)時(shí)間同步精度進(jìn)行測(cè)量，在完成測(cè)量之后可以對(duì)其中存在光纖不對(duì)稱問(wèn)題的地方加以補(bǔ)償；也可以通過(guò)OTDR測(cè)試儀對(duì)相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行補(bǔ)償。在現(xiàn)網(wǎng)改造的情況下，使用OTDR測(cè)試儀需要將業(yè)務(wù)暫停且無(wú)法得到同步結(jié)果，因此會(huì)直接選擇1588v2儀表進(jìn)行測(cè)量。

2.2 單纖雙向改造法

借助單纖雙向光模塊對(duì)傳送網(wǎng)設(shè)備加以改造，將收發(fā)流程都集中于一條纖芯上，可以有效解決光纖不對(duì)稱的問(wèn)題。在此方案執(zhí)行的過(guò)程中，因收發(fā)波長(zhǎng)不一致而引發(fā)的延時(shí)不對(duì)稱問(wèn)題一般都比較小，直接通過(guò)設(shè)備自動(dòng)補(bǔ)償就可以解決。而通過(guò)進(jìn)一步的計(jì)算可以得出，F(xiàn)E單纖雙向引入以及GE單纖雙向引入的時(shí)間誤差要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于普通雙纖的時(shí)間誤差，因此采用單纖雙向光模塊可以從根本上解決光纖不對(duì)稱的問(wèn)題。

3 1588v2同步傳送方案分析

1588v2精確時(shí)間傳送協(xié)議的精度最高可以達(dá)到納秒級(jí)，與現(xiàn)階段衛(wèi)星的精度保持一致，同時(shí)在建設(shè)成本、后期維護(hù)以及安全管理等方面都具備著十分突出的優(yōu)勢(shì)，因此1588v2的推行也符合當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型趨勢(shì)。一個(gè)完整的1588v2同步無(wú)線網(wǎng)絡(luò)主要由時(shí)鐘源、傳送網(wǎng)以及無(wú)線基站等幾部分構(gòu)成，一般情況下會(huì)將時(shí)鐘源放在網(wǎng)絡(luò)核心層，而在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模比較大的情況下會(huì)將其放置在匯聚層。與傳統(tǒng)的時(shí)鐘網(wǎng)保持一致，1588v2同步網(wǎng)絡(luò)會(huì)配備兩個(gè)時(shí)鐘源設(shè)備來(lái)有效完成對(duì)信息的備份。傳送網(wǎng)的主要構(gòu)成為SDH、OTN等，其主要功能是完成對(duì)時(shí)鐘的傳送，與傳送網(wǎng)相同，同步網(wǎng)也可以分成核心、匯聚、接入三個(gè)層次。作為同步網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)末端節(jié)點(diǎn)，無(wú)線基站的同步質(zhì)量將會(huì)對(duì)無(wú)線通信業(yè)務(wù)質(zhì)量產(chǎn)生直接的影響，因此在加強(qiáng)掉話率、接通率等方面管理的同時(shí)，還需要關(guān)注無(wú)線基站的同步，進(jìn)而使得網(wǎng)絡(luò)末端也可以獲得良好的同步性，推動(dòng)整體運(yùn)行質(zhì)量的顯著提升。在確保網(wǎng)絡(luò)鏈路延時(shí)對(duì)稱的情況下，應(yīng)將1588v2時(shí)間同步鏈路網(wǎng)元數(shù)量控制在三十個(gè)以內(nèi)；而在無(wú)法判斷的時(shí)候則應(yīng)控制在二十個(gè)。

4 基于5G傳送網(wǎng)的1588v2同步改造方案

4.1 純IPRAN/PTN承載場(chǎng)景

純IPRAN/PTN承載場(chǎng)景是直接按照雙纖雙向的標(biāo)準(zhǔn)完成核心、匯聚以及接入環(huán)節(jié)的組環(huán)工作，并沒(méi)有考慮到可以通過(guò)傳送網(wǎng)傳送時(shí)鐘。在純IPRAN/PTN承載場(chǎng)景下完成1588V2同步網(wǎng)改造的過(guò)程中，可一直將在IPRAN/PTN將核心引入，匯聚層采用單纖雙向改造模式，而接入層則直接開(kāi)通。其中，單纖雙向改造的應(yīng)用主要可以分為兩種形式：第一種是用單纖雙向光模塊替換原有的光模塊，這種方法對(duì)光模塊的更換就導(dǎo)致投入成本的進(jìn)一步提升，但由于不需要額外增加線路纖芯提升了施工的便捷程度；第二種是在核心、匯聚層上安裝GE單纖雙向光模塊，這種方法因新建了獨(dú)立的時(shí)鐘環(huán)節(jié)約了光模塊的整體投資成本，但由于需要新增光纖，導(dǎo)致其工作量較第一種方法要多出很多。

4.2 IPRAN/PTNoverOTN的場(chǎng)景

在IPRAN/PTNoverOTN的場(chǎng)景下，核心環(huán)、匯聚環(huán)均是按照雙纖雙向的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行組環(huán)，由于并沒(méi)有考慮傳送網(wǎng)傳送時(shí)鐘，時(shí)鐘可以直接在基站側(cè)完成衛(wèi)星信號(hào)的接入。在IPRAN/PTNoverOTN的場(chǎng)景開(kāi)展1588V2同步網(wǎng)改造的過(guò)程中，在核心OTN引入時(shí)間源，核心、匯聚層應(yīng)用單纖雙向模式，而接入層則選擇直接開(kāi)通的方法。第一種方法是通過(guò)OTU進(jìn)行時(shí)鐘傳遞，進(jìn)而在OTN和分組設(shè)備連接點(diǎn)進(jìn)行單纖雙向改造，該方法主要適用于OTN和分組設(shè)備距離較長(zhǎng)的情況。在應(yīng)用這種方式的時(shí)候需要將原有的時(shí)鐘傳輸OTU板塊全都轉(zhuǎn)換為OTU單板，這不僅顯著提升了工程量，還大大增加了改造的成本費(fèi)用；而該方法的優(yōu)勢(shì)在于不需要進(jìn)行額外的時(shí)鐘對(duì)接，直接將核心匯聚層與時(shí)鐘源連接就可以完成改造。而第二種方法是對(duì)OSC信號(hào)進(jìn)行單纖雙向改造，同時(shí)通過(guò)OSC完成對(duì)OTN內(nèi)部時(shí)間的傳遞。這種方法在實(shí)際開(kāi)展的過(guò)程中，為實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘的單纖雙向傳遞，需要將FIU板卡更換為SFIU板卡，從而有效完成OSC信號(hào)的傳輸。這種方法應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)在于其整體改造并不需要投入過(guò)多的成本，同時(shí)相關(guān)技術(shù)手段的實(shí)現(xiàn)也較為簡(jiǎn)單，然而會(huì)受到OTN與分組設(shè)備傳遞距離的影響，如果二者不在一個(gè)機(jī)房里面的時(shí)候，整體的技術(shù)設(shè)想將很難實(shí)現(xiàn)。

4.3 IPRAN/PTNoverOTN，一對(duì)波分下掛多個(gè)IPRAN/PTN環(huán)場(chǎng)景

在這種場(chǎng)景下，開(kāi)展1588V2同步網(wǎng)建設(shè)以及改造的過(guò)程中主要可以使用兩種模式，第一種是直接按照IPRAN/PTNoverOTN場(chǎng)景模式進(jìn)行，借助OSC完成時(shí)鐘信號(hào)的傳遞，并在OTN設(shè)備和分組匯聚設(shè)備之間的位置通過(guò)時(shí)鐘板傳遞時(shí)鐘，同時(shí)在IPRAN/PTN承載場(chǎng)景分組設(shè)備匯聚環(huán)的基礎(chǔ)上疊加一個(gè)單纖雙向GE環(huán)，進(jìn)一步提升時(shí)鐘的傳遞效率；而第二種方法是在一對(duì)波分下掛多個(gè)IPRAN/PTN環(huán)的場(chǎng)景下，借助GE光口使得分組網(wǎng)的核心匯聚設(shè)備可以在原有的基礎(chǔ)上完成對(duì)單纖雙向同步時(shí)鐘環(huán)網(wǎng)的新建工作；與此同時(shí)，利用純IPRAN/PTN承載方式對(duì)不穿越OTN的核心環(huán)進(jìn)行單纖雙向改造，而且還可以借助相同的方法與原理對(duì)穿越OTN的匯聚環(huán)進(jìn)行有效的單纖雙向改造，從而可以進(jìn)一步保證不穿越OTN的核心層設(shè)備可以順利完成時(shí)鐘信號(hào)的接入工作。

結(jié)語(yǔ)：綜上所述，同步網(wǎng)的建設(shè)對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)起到了至關(guān)重要的作用，因此應(yīng)不斷以網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行需求以及實(shí)際的技術(shù)水平為基礎(chǔ)開(kāi)展新一輪的時(shí)鐘同步網(wǎng)建設(shè)創(chuàng)新，進(jìn)而提出合理、有效的改造方案。就當(dāng)前的情況來(lái)看，IPRAN及OTN組網(wǎng)建設(shè)為5G傳送網(wǎng)1588v2時(shí)鐘改造提供了更多可行的建議，為1588v2同步網(wǎng)絡(luò)布局的發(fā)展擴(kuò)展了更大的空間，有效減少后期的工作量，同時(shí)也有助于加強(qiáng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)狀況、工程難易程度及投資量等因素的考量。