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PTN时间同步方案在移动网络中的应用0

时间:2019-04-25 15:42:37 来源:互联网 阅读:0次

移动技术从2G向3G、到LTE发展推动着移动传送络从传统的TDM技术向着更高带宽、更低成本、更加灵活的分组技术演进。PTN(Packettransportnetwork)作为一种面向连接的传送技术,基于分组架构,鉴戒了SDH完善的保护倒换、丰富的OAM、良好的同步性能,同时融会了MPLS/Ethernet技术分组交换、QoS管理和统计复用等思想,为运营商建设可管理、可运维的统一融会的传送提供了一个良好解决思路。

PTN满足移动络同步要求的战略意义

移动络对高精度同步有严格的要求,基站工作的切换、漫游等都需要精确的时间控制,避免用户在基站之间切换进程中出现掉线、影响其它用户的现象,目前各种无线技术对同步的要求如表所示。

目前已经部署的TD-SCDMA(以下简称TD)络,均采取GPS方案来解决移动络同步问题。但GPS天线安装需要满足120°的净空要求,工程安装有难度,且GPS本钱较高,维护困难。中国移动一直积极寻求替换GPS的新技术,一方面通过有线传输络传送精确时间同步信号;另一方面利用我国自主发射的北斗卫星作为时间信号源,使用北斗卫星与GPS卫星双模授时,并互为主备用。终究从时间信号的来源和传输两个方面相结合,完全摆脱对GPS的依赖。

目前业界纷纭把眼光投向PTN,通过PTN分组络上提供高精度同步的解决方案,从而实现GPS替换。

PTN络实现时间同步的相关技术

在基于PTN分组络中,同步技术可以通过同步以太G.8261和精确时间同步协议IEEE1588V2来实现。

G.8261通过以太物理层PHY芯片从串行数据码流中恢复出发送端的时钟,这类方式与SDH时钟恢复方式是相同的,并且可以获得类似SDH的时钟精度,实现络时钟同步。时钟同步质量接近SDH,不会遭到数据络梗塞、丢包、时延等影响。但目前同步以太只能支持频率信号的传送,不支持时间信号的传送,所以单纯的同步以太方案只适用于不需要时间同步要求的场景。

IEEE1588的核心思想是采取主从时钟方式,对时间信息进行编码,利用络的对称性和延时丈量技术,实现主从时间的同步,其关键在于延时丈量,如图1。IEEE1588V2进行频率同步时虽然可以独立于同步以太实现频率同步,但相对同步以太,PTP有较长的收敛时间,频率精确度依赖于时戳的颗粒度。

PTN时间同步方案络应用的几个关键问题

时间同步是3G移动制式提示的新需求,目前中国移动尚没有一张精确的时间同步,时间同步解决方案的部署应该采取逐渐建设的方式。

时间源首先部署在本地核心机房RNC侧,对RNC进行授时,RNC通过带外的方式将PPS(频率)和TOD(时间)信息传递给PTN装备,PTN装备运行1588V2协议,将同步信息传递到各个基站侧。由于目前现部署的基站绝大部分都不支持1588V2协议,如果要进行现改造,其本钱和工作量巨大,此时接入端PTN设备采取带外的方式将同步信息传递给基站。如果基站已支持1588V2协议,则接入端PTN设备通过带内FE/GE接口同时将业务和时间信息传递给基站(如图2所示)。

PTN络运行SSM和BMC的协议方式,实现时间链路的自动保护倒换,保证时间的可靠传送。

PTN时间同步方案在络中运用,有几个关键问题值得探讨。

精度问题

TD-SCDMA空口同步要求非常精确,频率精度为0.05ppm,时间同步精度为1.5us,这是空口端到端的指标要求,而分配到承载一般为900ns左右。如果络较大,穿通的节点数多,其精度是否是满足要求?

一般来说,基于物理层同步的G.8261可以提供较高质量的参考时钟,但不能实现时间的同步;而IEEE1588V2同步方式既可以实现频率同步,也可以实现时间同步,但1588报文经过复杂的数据路,抖动和非对称性的不可控,致使从1588报文中恢复时钟和时间精度难以保证。因此在实际运用中可以斟酌两种同步方式相结合的办法,通过G.8261完成精确的频率同步,在G.8261基础上实现1588V2时间同步,硬件实现1588协议中精确时戳的插入和提取,减少1588报文发包频率,加快收敛速度,有效提高时间同步精度。

补偿问题

这里谈到的补偿,涉及到两个方面:1PPS+TOD线缆延时补偿和光纤线路不对称补偿。

前面讲到1588的关键在于延时测量。同步时间源一般是通过带外线缆将1PPS和TOD信息传递给PTN设备,另外目前现中大部分基站都不具有1588能力,PTN设备也需要通过带外的方式,将1PPS和TOD传递基站。如果时间源和基站不具有延时补偿能力,需要PTN装备完成这部分线缆引入的延时补偿,将补偿结果加到TOD信息。

可靠性问题

为保证PTN络对时间信息的可靠传输,必须对输入时间源和传输链路实行可靠保护设计。

首先对PTN装备通过1PPS+TOD接口采用高精度时间源进行授时,保证系统在一定的时间内可靠稳定地运行,条件许可情况下,采取主备两个高精度时间源,增加时间原的冗余备份能力。

PTN传送物理链路一般采取环型组,集聚层和接入层采取相交环或相切环实现互联,每一个外时间源通过环形链路中不同两点接入主用链路和备用链路。在PTN络中启用BMC算法,BMC算法可基于时钟质量和短节点路径选择的时间源,有效减少时钟质量的累加误差,增加时钟源的冗余备份能力。

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