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同步網(wǎng)是通信網(wǎng)的一個(gè)必不可少的重要組成部分，是保證網(wǎng)絡(luò)定時(shí)性能質(zhì)量的關(guān)鍵。中國(guó)提出的TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)，由于采用了TDD模式對(duì)時(shí)鐘和時(shí)間同步提出了更高的要求。
TD-SCDMA支持同頻組網(wǎng)，前提是時(shí)隙必須對(duì)齊。如果相鄰NodeB之間空口不同步，會(huì)產(chǎn)生時(shí)隙間干擾和上下行時(shí)隙干擾。時(shí)隙干擾是指前一個(gè)時(shí)隙的信號(hào)落在下一個(gè)時(shí)隙中，破壞了這兩個(gè)時(shí)隙內(nèi)的正交碼的正交性，使這兩個(gè)時(shí)隙(內(nèi)的基站或手機(jī))都無(wú)法正常解調(diào)。上下行時(shí)隙干擾是指一個(gè)基站發(fā)射的信號(hào)直接對(duì)另一個(gè)基站的接收造成強(qiáng)大的干擾，嚴(yán)重影響第二個(gè)基站的正常接收。
TD-SCDMA基站的時(shí)間同步要求提供NodeB的物理層(碼、幀、時(shí)隙)同步，保證所有NodeB同時(shí)發(fā)送同時(shí)接收，相位精度為<1.5us；提供NodeB的SFN同步，現(xiàn)在的TD系統(tǒng)要求做到所有NodeB的SFN同步，SFN=(time*100)mod4096；其中time為從1980.1.600：00：00開始計(jì)數(shù)的秒時(shí)間，SFN號(hào)每隔1024秒循環(huán)一遍；提供TOD信息(年月日時(shí)分秒)；提供1pps，通過鎖相技術(shù)使NodeB保證輸出頻率穩(wěn)定度高于5×10-8。即要求：TD-SCDMA基站要求頻率準(zhǔn)確度滿足±50ppb，同時(shí)要求相鄰基站間時(shí)間誤差小于3μs。
在分組網(wǎng)絡(luò)上通過IEEE1588v2實(shí)現(xiàn)的時(shí)間同步傳遞方案
無(wú)線系統(tǒng)同步基站之間在軟切換中，如果基站管理器和基站沒有時(shí)間同步，將導(dǎo)致在選擇器中發(fā)生郵件指令不匹配，從而使通話連接不能建立起來(lái)。所以該類基站之間需要高精度時(shí)間行業(yè)頻率同步，時(shí)間精度要求小于3μs，頻率準(zhǔn)確度要求滿足+/-50PPb。
時(shí)間同步技術(shù)差異
時(shí)間同步的傳遞有兩種方法，即采用有線方式和無(wú)線方式。
有線方式包括采用局間地面鏈路進(jìn)行時(shí)間傳送，和采用局內(nèi)電纜/光纖進(jìn)行時(shí)間分配。局間地面鏈路傳送可基于多種傳輸技術(shù)，例如基于E1傳輸專線、基于SDH/MSTP網(wǎng)絡(luò)、基于PTN網(wǎng)絡(luò)等。局內(nèi)時(shí)間分配也包括多種方式：IRIG-B(以及DCLS)、1PPS、PTP(IEEE1588v2)、NTP(以及改進(jìn)型NTPv4)、UTI等。不同的局間時(shí)間傳送技術(shù)和局內(nèi)時(shí)間分配方式的組合可提供不同的時(shí)間精度，從微秒級(jí)、毫秒級(jí)甚至到秒級(jí)。PTP和UTI是未來(lái)統(tǒng)一提供時(shí)間同步和頻率同步的方法，其中PTP是適合于不同傳送平臺(tái)的局間時(shí)頻傳送方法，UTI是適合于局內(nèi)統(tǒng)一的時(shí)頻分配方法。
無(wú)線系統(tǒng)的時(shí)間同步解決方案
NTP(NetworkTimeProtocol)由IETF提出，目前的標(biāo)準(zhǔn)為RFC1305(NTPv3)，目前有NTPv4的草案。SNTP為NTP的簡(jiǎn)化版，標(biāo)準(zhǔn)為RFC2030(SNTPv4)。NTP主要用來(lái)同步網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)和路由器的時(shí)間。它的精度在廣域網(wǎng)上為數(shù)十毫秒；在局域網(wǎng)上則為亞毫秒級(jí)或者更高。
傳統(tǒng)的地面時(shí)間同步鏈路是采用NTP傳送方式實(shí)現(xiàn)，該協(xié)議最大的缺點(diǎn)只能滿足ms級(jí)別的時(shí)間傳遞精度，這對(duì)于無(wú)線時(shí)間同步基站所需的μs級(jí)時(shí)間精度是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。所以針對(duì)分組網(wǎng)絡(luò)傳遞高精度時(shí)間的需求，IEEE協(xié)議組織提出了PTPIEEE1588精確時(shí)間傳送協(xié)議，IEEE1588協(xié)議的全稱是“網(wǎng)絡(luò)測(cè)量和控制系統(tǒng)的精密時(shí)鐘同步協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)”，目前已發(fā)展到v2版本。
無(wú)線方式包括采用衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)，和采用各國(guó)自建的長(zhǎng)波授時(shí)系統(tǒng)。目前可以商用的衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)有美國(guó)的GPS、俄羅斯的GLONASS、中國(guó)的北斗系統(tǒng)，可以全天候進(jìn)行授時(shí)，時(shí)間精度可以達(dá)到百納秒量級(jí)。我國(guó)可以商用的長(zhǎng)波授時(shí)系統(tǒng)有國(guó)家授時(shí)中心(陜西天文臺(tái))發(fā)射系統(tǒng)，采用長(zhǎng)波、短波混合方式發(fā)播時(shí)間。其中短波授時(shí)臺(tái)每天24小時(shí)連續(xù)不斷地以四種頻率交替發(fā)播標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間、標(biāo)準(zhǔn)頻率信號(hào)，覆蓋半徑超過3000公里，授時(shí)精度為毫秒級(jí)；長(zhǎng)波授時(shí)臺(tái)每天定時(shí)發(fā)播高精度長(zhǎng)波時(shí)頻信號(hào)，作用距離1000公里-2000公里。長(zhǎng)波短波結(jié)合可基本覆蓋全國(guó)陸地和近海海域，授時(shí)精度為微秒級(jí)。
由此看出，目前的時(shí)間同步方法大致分為二類：一類是基于單程偽距測(cè)量定位原理的方法，如美國(guó)GPS衛(wèi)星、俄羅斯GLONASS衛(wèi)星和中國(guó)北斗導(dǎo)航衛(wèi)星，衛(wèi)星授時(shí)的優(yōu)點(diǎn)是時(shí)間同步的精度高、無(wú)需組建網(wǎng)絡(luò)，獲取方便；衛(wèi)星授時(shí)的缺點(diǎn)有價(jià)格高、施工難度大、失效率高。GPS等存在政治和安全風(fēng)險(xiǎn)。另一類是基于假設(shè)雙向通信的傳輸時(shí)延差值為零的方法，如IEEE1588和NTP。第一種方法的特點(diǎn)是：?jiǎn)蜗蛐诺溃煌叫盘?hào)的獲得穩(wěn)定可靠；費(fèi)用偏高；容易被衛(wèi)星擁有者控制。第二種方法的特點(diǎn)是：雙向信道；費(fèi)用低；雙向傳輸時(shí)延差值為零的條件不易獲得。
PTN時(shí)間同步方案受認(rèn)可
如果有線網(wǎng)絡(luò)特別是肩負(fù)2G、3G無(wú)線通信系統(tǒng)的承載職能的傳輸網(wǎng)絡(luò)可以提供時(shí)間同步傳遞功能，則可以從根本上解決在基站中配置衛(wèi)星接收機(jī)、在機(jī)房架設(shè)衛(wèi)星接收天線在工程安裝方面的難度。具體解決思路是在有線網(wǎng)絡(luò)如分組網(wǎng)或SDH網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步傳遞功能，同時(shí)在網(wǎng)絡(luò)的某個(gè)節(jié)點(diǎn)處注入時(shí)間同步信息，其他站點(diǎn)跟蹤該同步源，基站從相鄰的傳輸網(wǎng)元提取同步信息，從而達(dá)到所有基站之間的時(shí)間同步。
首先在分組網(wǎng)絡(luò)上游某節(jié)點(diǎn)注入時(shí)間源，然后通過PTP協(xié)議在分組網(wǎng)絡(luò)上傳遞時(shí)間信息到所有分組網(wǎng)絡(luò)的邊緣站點(diǎn)，基站從與之相連的分組網(wǎng)設(shè)備上接收時(shí)間同步信息，達(dá)到空口之間的同步目的。這時(shí)分組網(wǎng)絡(luò)提供的時(shí)間同步接口主要有帶外接口和帶內(nèi)接口兩種模式。
帶內(nèi)接口：支持PTP同步的以太網(wǎng)接口，包括百兆和千兆以太網(wǎng)，這種模式可傳較遠(yuǎn)的距離，但基站需要運(yùn)行PTP協(xié)議，需要對(duì)基站接口進(jìn)行改造。
帶外接口：支持TOD+1PPS的RJ45接口，這種接口對(duì)基站設(shè)備沒要求，不需基站運(yùn)行PTP協(xié)議，但只適合近距離傳輸，需人工補(bǔ)償固定延時(shí)。
這時(shí)就要在分組網(wǎng)絡(luò)中使用IEEE1588v2技術(shù)，通過IEEE1588V2協(xié)議報(bào)文實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步。1588v2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(cè)量技術(shù)，實(shí)現(xiàn)主從時(shí)鐘的同步，PTP的關(guān)鍵在于延時(shí)測(cè)量。IEEE1588V2的優(yōu)點(diǎn)主要有支持時(shí)間和頻率同步；同步精度高，可達(dá)亞微秒級(jí)；網(wǎng)絡(luò)PDV影響可通過逐級(jí)的恢復(fù)方式解決；是統(tǒng)一的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)。其缺點(diǎn)有不支持非對(duì)稱網(wǎng)絡(luò)，且需要硬件支持IEEE1588V2協(xié)議和工作原理。
隨著PTP技術(shù)以及TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，國(guó)內(nèi)的傳輸設(shè)備生產(chǎn)廠家已開展基于MSTP和基于PTN高精度時(shí)間傳送方面的相關(guān)研究和實(shí)驗(yàn)。國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究機(jī)構(gòu)早在本世紀(jì)初就開始研究基于SDH的1PPS高精度時(shí)間傳送，并在一定條件下，在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中得以實(shí)現(xiàn)。國(guó)內(nèi)外相關(guān)廠家也開始研究通過多種高精度時(shí)間接口，在多種傳輸平臺(tái)上進(jìn)行高精度時(shí)間傳送的研究和實(shí)驗(yàn)。目前國(guó)內(nèi)廠家在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中剛剛實(shí)現(xiàn)PTP時(shí)間接口、1PPS+TOD時(shí)間接口的基于MSTP和基于PTN的高精度傳送，但面對(duì)將來(lái)可能的實(shí)際應(yīng)用，仍急需解決許多問題，例如：控制雙向傳輸不對(duì)等造成的時(shí)間偏差、對(duì)于PTP邊界時(shí)鐘/透明時(shí)鐘/通道透?jìng)鞯娜嬷С峙c合理使用、提高相關(guān)功能和性能的穩(wěn)定性、權(quán)衡時(shí)間同步與頻率同步間采用緊耦合與松耦合的利弊等。此外，目前只有少部分國(guó)內(nèi)廠家的基站設(shè)備可以支持PTP的時(shí)間同步模式。
