面向“单北斗”自主授时和算力网络低时延双重需求，河南联通在许昌鄢陵县率先完成“传输架构重构＋1588v2 地面授时”双栈试点。项目以全光承载底座为核心，通过OXC＋ROADM构建省市县乡Mesh化双平面，并依托县乡OTN统一承载移动网、宽带网、政企专线；同时创新采用OTN-OSC单纤双向通道端到端传递1588v2时间信号，实现4G/5G基站北斗地面授时精度≤±300ns，一次改造同时解决“网络架构老旧”和“GPS 关停”两大痛点。试点表明，网络可靠性达99.99%，业务开通时间由周级缩短至分钟级，年节约电费60万元，为县乡级全光目标网和单北斗授时规模部署提供了可复制、可推广的“河南样板”。
一、引言
国家《算力基础设施高质量发展行动计划》与《北斗规模应用中长期规划》同步提出：2025年底前，通信网络必须完成单北斗授时改造，并构建1ms/3 ms/5 ms时延圈。传统县乡传输环网存在“单节点脆弱、GPS 依赖、业务配置割裂”三大顽疾，难以同时满足“低时延＋高安全”双重要求。河南联通在许昌鄢陵县开展“网络架构＋时钟平面”双重构试点，首次验证全光承载底座与1588v2地面授时融合部署的可行性与经济性。
二、总体技术方案
2.1 目标架构
一张底座：省市县乡一体化Mesh化全光网络，光层一跳直达DC/核心网。
两个平面：市县异局址双核心＋县域第二汇聚，物理隔离抗多节点失效。
三种业务：移动网（4G/5G）、宽带网（OLT）、政企专线（PON/IPRAN）统一承载。
四维能力：低时延（<1 ms）、高可靠（99.99%）、智运维（SDN）、绿色节能（节电 30%）。
图2-1全光底座目标架构
2.2 1588v2授时架构
时钟源：市区双 PRTC（SM2000）北斗接收，主备热冗余。
传递路径：市县OTN↔县乡OTN ↔智能城域网（MCR-MER-MAR）↔基站。
关键技术：OSC单纤双向＋BC 时钟模式＋BMCA自动选源，消除光纤不对称误差。
三、网络重构与业务承载实践
3.1 Mesh化双平面部署
市区核心层部署OXC，县局采用20维ROADM，乡镇支局配置100GOTN，形成“核心-汇聚-接入”三级 Mesh。关键节点三路由互联，WSON控制面<4s自动重路由，可抗3处以上断纤。
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图3-1许昌市鄢陵县乡ROADM网络架构图
3.2 多业务统一承载
移动网：MAR→MER→MCR 由“环网”改为“V”型直连，4G/5G 业务县乡时延降低35%。
图3-2许昌市鄢陵县乡智能城域网MAR组网图
宽带网：OLT 上行由“光纤+OTN”混合调整为“OTN+OTN”双活，链路可用率提升至99.99%。
图3-3许昌市鄢陵县乡OLT组网图
政企专线：依托SDN控制器实现分钟级开通、客户门户自助带宽调整（BOD）。
3.3 绿色节能
老旧10GWDM整网退网，腾退机架373架，年节约电费 59.36万元，核心机房空间释放28%。
四、1588v2地面授时创新实践
4.1 实验设计
在鄢陵10个乡镇部署3种传递场景，对比GNSS与 1588v2 时间偏差。
场景一：MCR-MER-MAR带内传递（EOC）——测试基站内置时钟（GNSS）与地面时钟精度偏差。9乡镇≤500 ns，大马乡≈2000 ns（不满足基站时钟要求）。
图4-1许昌市鄢陵时钟传递场景一
场景二：市县OTN-OSC+县乡EOC——时钟源1588V2信号通过市县OTN监控通道(OSC)传递时，测试基站内置时钟（GNSS）与地面时钟精度偏差。精度提升20~70 ns，大马仍劣化。
图4-2许昌市鄢陵时钟传递场景二
场景三：市县OTN-OSC+县乡OTN-OSC——时钟源1588V2信号通过市县OTN监控通道（OSC）+县乡OTN监控通道（OSC）传递时，测试基站内置时钟（GNSS）与地面时钟精度偏差。大马乡偏差≤328ns，提升1655 ns，全部满足基站≤±1000ns要求。
图4-3许昌市鄢陵时钟传递场景三
4.2 实验结论
1、实验场景模式一下，张桥、望田、马坊、陶成、陈化店、马栏、南坞、彭店、只乐9个支局MAR下挂基站内置时钟与地面链路传递时间精度偏差≤-500ns（满足基站对时间精度的要求）；大马支局MAR下挂基站内置时钟与地面链路传递时钟精度偏差约-2000ns（不满足基站对时间精度的要求）。
分析原因：市县OTN、县乡OTN采用EOC方式传递1588v2信号时，非对称链路导致时间同步误差累积，精度下降。
2、实验场景模式二下，张桥、望田、马坊、陶成、陈化店、马栏、南坞、彭店、只乐下挂基站内置时钟与地面链路传递时间精度偏差≤-460ns（满足基站对时间精度的要求）;大马支局MAR下挂基站内置时钟与地面链路传递时钟精度偏差约-2000ns（不满足基站对时间精度的要求）。场景二与场景一相比，鄢陵10个乡镇的基站时间精度提高约20~70ns。
分析原因：市县OTN采用OSC(单纤双向)方式，县乡OTN仍采用ESC方式传递1588V2信号，MAR未通过OTN承载的时间精度有显著提升，而大马MAR通过县乡OTN承载时间精度较场景一时基本无变化。
3、实验场景模式三下，大马MAR下挂基站内置时钟与地面链路传递时间精度偏差≤-328ns（满足基站对时间精度的要求）。相较于场景一和场景二，时间精度提高约1655ns。
分析原因：市县OTN、县乡OTN均采用OSC(单纤双向)方式传递1588V2信号,OTN链路对称性有助于时间精度提升。
总结：在经过OTN在传递1588V2信号时，建议优选OSC(单纤双向)方式，并正确配置OTN时钟参数，OTN网元、智能城域网网元时钟类型均设置为BC模式，全时钟域开启BMCA。
三种场景下的1588v2地面授时测试数据
4.3 规模推广经济效益
单站改造费用：卫星模块更换≈1200元，1588v2地面链路≈120元，降低90%。全省4.8万座4G基站测算，可节约投资7467万元，工期缩短60%。
五、测试结果与效益分析
六、经验与展望
架构先行：县乡OTN统一承载是降低TC0、简化运维的前提，建议同步规划1588v2能力，避免二次上站。
时钟同部署：OSC单纤双向可天然解决光纤不对称问题，OTN与IP设备统一BC模式是精度保障关键。
SDN 赋能：控制面集中可实现“业务-时钟-性能”三维可视，为后续L3自动选路、算力切片奠定基础。
规模推广：2025年河南联通将以此试点为模板，完成 18 地市7600个乡镇节点复制，打造全国首个“单北斗+全光底座”示范省网。
七、结论
河南联通通过“全光承载架构重构”与 1588v2 地面授时深度融合，一次性解决网络演进与国家安全双重需求，实现“架构极简、运维极智、绿色极致、安全自主”四大目标，为通信行业县乡级全光网络和单北斗授时改造提供了可快速复制的工程范式，具有显著的经济与社会效益。
参考文献
[1] 工信部.《算力基础设施高质量发展行动计划》,2023.[2] 中国联通.《北斗规模应用专项行动方案》,2025.[3] ITU-TG.8275.1《Precision time protocol telecom profile for phase/time synchronization》.
