傳送網(wǎng)1588V2時(shí)鐘傳遞解決方案

陳琦睿

（長(zhǎng)安大學(xué)，陜西 西安 710000）

隨著5G網(wǎng)絡(luò)的深入建設(shè)，作為基礎(chǔ)支撐網(wǎng)絡(luò)的時(shí)鐘同步網(wǎng)，對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量保障、用戶體驗(yàn)、業(yè)務(wù)發(fā)展起到了非常重要的作用。本文將通過(guò)分析5G網(wǎng)絡(luò)目前組網(wǎng)發(fā)現(xiàn)時(shí)間同步問(wèn)題及相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)分析，論述傳送網(wǎng)1588v2部署實(shí)施方案及效果。

1 時(shí)間同步需求分析

1.1 4/5G時(shí)鐘協(xié)同需求分析

在5G網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)及測(cè)試時(shí)發(fā)現(xiàn)，在特定場(chǎng)景下5G性能速率受影響的問(wèn)題，問(wèn)題分析如下：

1.1.1 問(wèn)題現(xiàn)象

終端已經(jīng)添加SCG 5G后，在測(cè)量異頻時(shí)，大概率會(huì)出現(xiàn)6ms內(nèi)吞吐影響。

1.1.2 問(wèn)題分析

（1）5G NR站與4G錨點(diǎn)站時(shí)間不對(duì)齊。

（2）蘋(píng)果（高通芯片）不支持no gap測(cè)量。

1.1.3 影響范圍（場(chǎng)景）

（1）目前了解是使用了高通X55芯片的5G終端（如蘋(píng)果），在NSA網(wǎng)絡(luò)下成功占上5G后，在異頻測(cè)量時(shí)，對(duì)吞吐速率有較大的影響，約50%左右。

（2）根據(jù)華為網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步分析：①4G切換5G不及時(shí)，維持在4G體驗(yàn)上；②SA/NSA雙模終端，NSA切換SA不及時(shí)，仍是NSA體驗(yàn)。

1.2 時(shí)鐘同步部署方式分析

針對(duì)終端用戶在4G網(wǎng)絡(luò)與5G網(wǎng)絡(luò)相互訪問(wèn)切換時(shí)，保持4G基站與5G基站之間時(shí)鐘和頻率的同步，目前提出了三套解決方案：

（1）4G錨點(diǎn)站（所有4G站）與5GNR站都開(kāi)啟GNSS時(shí)間同步。

（2）推動(dòng)終端廠家都支持nogap測(cè)量。

（3）采用傳輸網(wǎng)絡(luò)1588V2標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間同步方案。

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)實(shí)際情況，方案（1）中部分4G錨點(diǎn)站因特定場(chǎng)景等原因限制，無(wú)法進(jìn)行GNSS天線安裝，同時(shí)采用衛(wèi)星同步接收方式雖然便捷，但也存在一些不可預(yù)見(jiàn)的風(fēng)險(xiǎn)（如人為干擾、接收丟失、投資巨大等）。方案（2）對(duì)于終端廠家推進(jìn)較為被動(dòng)。方案（3）要求傳輸網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性、可靠性高，具有一定局限性，但對(duì)于網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商而言是可主動(dòng)實(shí)施與維護(hù)的。

綜合目前網(wǎng)絡(luò)需求、安全性及主動(dòng)性方面考慮，基于現(xiàn)有無(wú)線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)先進(jìn)行GNSS同步天線查漏補(bǔ)缺同時(shí)，采用1588V2方式通過(guò)現(xiàn)有傳送網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行地面時(shí)鐘傳遞必要性較強(qiáng)，對(duì)提升網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性、可靠性及業(yè)務(wù)支撐具有十分重要的意義。

2 關(guān)鍵技術(shù)

中國(guó)聯(lián)通本地網(wǎng)時(shí)間同步傳遞由時(shí)間服務(wù)器至基站建議全程采用SyncE+PTP方式，其中SyncE傳遞同步頻率信號(hào)，PTP方式結(jié)合頻率進(jìn)行質(zhì)量等級(jí)變化及判斷，可以更好的利用網(wǎng)絡(luò)中更優(yōu)質(zhì)的頻率源產(chǎn)生更高精度地時(shí)間同步信號(hào)。

2.1 PTP協(xié)議同步原理

PTP同步協(xié)議工作方式如圖1所示。

圖1 PTP時(shí)鐘傳遞示意圖

計(jì)算出時(shí)鐘偏差為：Delta=(t2-t1+t3-t4)/2

2.2 PTP協(xié)議實(shí)現(xiàn)方式

1588v2根據(jù)最佳主時(shí)鐘算法（BMCA），可以自動(dòng)選擇最佳時(shí)鐘，全網(wǎng)跟蹤一個(gè)BITS，PTP狀態(tài)機(jī)制可結(jié)合更優(yōu)質(zhì)量頻率為網(wǎng)絡(luò)提供更高精度的時(shí)間同步，是一種更優(yōu)化的時(shí)間狀態(tài)機(jī)制。

3 實(shí)施部署方案

3.1 PTP時(shí)間同步傳遞方案

目前傳輸系統(tǒng)承載主體為分組+OTN網(wǎng)絡(luò)，整體移動(dòng)傳送網(wǎng)絡(luò)分為核心、匯聚及接入三層架構(gòu)。結(jié)合網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀，PTP時(shí)間同步傳遞整體方案如下：

（1）核心-匯聚：IPRAN在光纖上承載時(shí)，PTP可隨數(shù)據(jù)鏈路同時(shí)傳遞。

（2）核心-匯聚：IPRAN在OTN上承載時(shí)，PTP不能透?jìng)鳎W(wǎng)元之間須逐點(diǎn)處理。

3.1.1 場(chǎng)景一：純IPRAN傳遞方式

（1）BITS組網(wǎng)原則。兩個(gè)核心機(jī)房分別部署B(yǎng)ITS，直聯(lián)同機(jī)房核心RSG，BITS默認(rèn)采用GE光接口對(duì)接，輸出的信號(hào)中既包含時(shí)間，又包含頻率，每地市IPRAN兩個(gè)核心設(shè)備對(duì)接地市BITS設(shè)備。

圖3 OTN+IPRAN傳遞方式示意圖

（2）IPRAN組網(wǎng)總體原則。IPRAN網(wǎng)絡(luò)至少需要引入兩路基準(zhǔn)時(shí)鐘源，形成保護(hù)。網(wǎng)元之間的時(shí)間傳遞采用分組以太業(yè)務(wù)接口，接口須同時(shí)支持時(shí)間和頻率。

（3）時(shí)鐘模式原則。使用BC模式實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)時(shí)鐘同步，使用同步以太實(shí)現(xiàn)頻率同步。

（4）頻率跟蹤關(guān)系規(guī)劃。人工規(guī)劃并配置優(yōu)先級(jí)，并啟用標(biāo)準(zhǔn)SSM協(xié)議來(lái)避免時(shí)鐘成環(huán)。環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中的成員，每設(shè)備部署兩個(gè)可選外部時(shí)鐘源。鏈型網(wǎng)絡(luò)中的成員，跟蹤上游時(shí)鐘節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘源，通過(guò)多條鏈路形成保護(hù)，如圖2所示。

圖2 分組網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘跟蹤關(guān)系示意圖

（5）時(shí)間跟蹤關(guān)系規(guī)劃。按需使能端口的1588v2特性、配置master only的端口參考圖示，時(shí)間跟蹤關(guān)系由BMC算法自動(dòng)生成。

（6）涉及區(qū)域。城區(qū)未經(jīng)過(guò)OTN回傳的IPRAN網(wǎng)絡(luò)。

3.1.2 場(chǎng)景二：OTN+IPRAN傳遞方式

（1）BITS組網(wǎng)原則。兩個(gè)核心機(jī)房分別部署B(yǎng)ITS，直連同機(jī)房核心IPRAN/OTN，時(shí)間和時(shí)鐘同源。

（2）IPRAN/OTN組網(wǎng)和改造要求。OTN網(wǎng)絡(luò)至少需要引入兩路基準(zhǔn)時(shí)鐘源，形成保護(hù)。OTN和IPRAN之間布放線纜，采用GE光口傳遞時(shí)鐘信號(hào)郊縣IPRAN匯聚設(shè)備通過(guò)GE光口和郊縣OTN系統(tǒng)獲取時(shí)鐘信號(hào)。

（3）時(shí)鐘模式原則。全網(wǎng)時(shí)間同步的實(shí)現(xiàn)需使用BC模式，頻率同步的實(shí)現(xiàn)需使用同步以太。

（4）頻率跟蹤關(guān)系規(guī)劃。參考圖示規(guī)劃骨干匯聚及以上頻率跟蹤關(guān)系，匯聚接入層時(shí)鐘跟蹤關(guān)系可參考場(chǎng)景1，并啟用標(biāo)準(zhǔn)SSM協(xié)議來(lái)避免時(shí)鐘成環(huán)。環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中的成員，每設(shè)備部署兩個(gè)可選外部時(shí)鐘源；鏈型網(wǎng)絡(luò)中的成員，跟蹤上游時(shí)鐘節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘源，可通過(guò)多條鏈路形成保護(hù)。

（5）時(shí)間跟蹤關(guān)系規(guī)劃。按需使能端口的1588v2特性、配置master only的端口參考圖示，時(shí)間跟蹤關(guān)系由BMC算法自動(dòng)生成

（6）涉及區(qū)域。地市郊縣區(qū)域（經(jīng)過(guò)波分系統(tǒng)）。

3.2 設(shè)備能力分析及改造方案

聯(lián)通現(xiàn)有分組設(shè)備具備1588V2快速開(kāi)通能力，已通過(guò)同步以太的方式部署頻率同步，基于頻率同步基礎(chǔ)可進(jìn)行1588V2時(shí)間同步開(kāi)通數(shù)據(jù)配置。

現(xiàn)有OTN傳輸設(shè)備能力均支持時(shí)鐘信號(hào)傳遞，僅需進(jìn)行PTP時(shí)鐘信號(hào)傳遞改造，OTN系統(tǒng)目前改造方式有ESC方式和OSC方式。

從投資改造便捷性、傳遞精度方面可綜合考慮選取OSC方式部署，在OSC監(jiān)控信道中傳遞的PTP時(shí)間同步信息，考慮減少單纖雙向模塊的改造投資及后續(xù)故障維護(hù)，基于現(xiàn)有OTN承載光纜安全性、可靠性較高因素，可采用雙纖雙向方式部署改造。

圖4 華為OTN系統(tǒng)PTP傳遞方式

同步設(shè)備－OTN之間，通過(guò)GE分組業(yè)務(wù)接口輸入。

現(xiàn)有每個(gè)OTN匯聚節(jié)點(diǎn)原有1塊ST2供2個(gè)方向用，可以傳遞，但每個(gè)核心節(jié)點(diǎn)有多個(gè)光方向，為保證傳遞同步信息，需將多個(gè)光方向的ST2集中在同一個(gè)子架內(nèi)。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)某省華為網(wǎng)絡(luò)區(qū)域分組及OTN改后傳遞1588V2性能測(cè)試分析，結(jié)果符合預(yù)期。穩(wěn)態(tài)、時(shí)間路徑倒換、頻率路徑倒換后時(shí)間信號(hào)誤差不高于150ns，均優(yōu)于±1.1μs的要求。輸出頻率平穩(wěn)無(wú)頻偏，末端基站獲得時(shí)間同步精度滿足基本業(yè)務(wù)對(duì)時(shí)間同步的要求[1]。

1588V2時(shí)間同步傳遞技術(shù)是解決網(wǎng)絡(luò)4/5G協(xié)同有效手段，同時(shí)對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全承載具有重要意義。