【摘  要】本文主要介绍在无线移动业务运营中，时间同步解决方案。其中重点介绍采用PTN承载无线移动业务时间同步解决方案及当前的应用说明。

【关键词】  同步以太 1588v2 PTN

随着各大运营商3G业务的不断深入开展和LTE时代的开启，无线移动业务的时间同步问题不断凸显。

在以往的移动网络中，所有时间同步都采用基站直接外挂GPS接收器的方式，由接收器接收GPS系统提供的时间信息来实现所有基站的时间同步。目前的3G网络大部分采用基站直接外挂GPS接收器的方式解决基站时间同步问题，但此方式已经暴露出的一些较为严重的问题，如：建设成本较高，大规模建设3G基站时需要大量GPS接收器，直接导致建网成本过高；GPS接收天线安装施工困难，GPS接收天线安装要满足120度净空要求，这对于安装和选址提出了较高要求，尤其是室内覆盖站选址非常困难；GPS系统存在安全隐患，GPS资源受制于人，存在资源使用安全隐患。因此我们考虑采用地面时间同步系统，通过时间同步协议为无线侧提供精准时间同步，取代基站外挂GPS接收器的方式。目前，能够提供次微秒级时间同步的协议只有IEEE 1588v2。

当前对于无线移动IP化多业务的承载，需要一种能够满足高效承载分组业务及多业务，并能够提供电信级OAM、高效QoS、精确同步机制、全方位兼容方案、完善保护方案、构建智能化网络平台等要求的承载技术。对于上述要求只有PTN能够完全满足，PTN无疑是最佳无线移动IP化多业务的承载技术。

因此，在采用PTN网络承载移动业务的同时，将1588v2技术移植到PTN网络中，则可以把基准参考时钟，如GPS接收器，上移到RNC侧，只需要RNC侧设置主备GPS接收器，充分利用1588v2次微秒级的精度传递实现RNC侧到各基站的同步时间分发。这样不仅能降低系统组网成本，而且也大大降低了安装维护的困难，后期北斗系统成熟，可将无线授时系统轻松从GPS切换到北斗系统完成时间资源安全系统升级。

IEEE 1588v2 技术采用主从时钟方案，对时间进行编码采用握手报文传送，通过网络链路的对称补偿和延时测量技术，实现主从时钟的频率、相位和绝对时间的同步。因此精准时间同步系统要完成时间同步，首先要完成频率同步。目前在分组网络中完成频率同步有多种方式如：同步以太、IEEE 1588v2等。从应用效果上来看，从IEEE 1588v2报文中恢复频率定时效果不如同步以太方式稳定，而且从IEEE 1588v2报文中恢复频率定时增加了承载系统带宽的占用和处理的难度，承载网络处于拥塞状态会影响其频率精度。因此目前完成频率同步优选采用同步以太的方式。目前主流的PTN厂家均通过采用同步以太网技术和IEEE1588v2来解决网络中的频率同步和时间同步问题。同步以太技术可以很好的支持频率同步，通过以太物理层PHY实现同步，实现方式类似于传统的SDH网络，因此它不会受网络高层协议带来的延时影响，只要物理连接存在就可以实现同步，很好的满足了传送频率同步的需求，但是不能传递时间同步信息。IEEE 1588v2可以很好地支持时间同步，独立于物理层，通过在报文中加入时间标签来传递同步信息。

采用PTN网络构建精准时间同步网络如下图所示：

GPS或时间服务器将时间同步信息提供给RNC和PTN核心节点，PTN节点采用BC（Boundary Clock边界时钟）模式同步于上一节点，PTN网络采用同步以太（频率同步） 加1588v2的方式实现全网高精度的时间同步。当PTN网络中间节点发生故障时，BC模式支持1588v2时间同步信息的保护倒换，保障全网的时间同步不受影响。可采用主备时间源方式，实现时间源的保护，当主用时间源故障时，PTN设备将切换到备用时间同步路由，保障全网时间同步。本地时钟通过BMC算法（Best Master Clock Algorithm－简称BMC算法）来决策时钟的选择。

作为本地网，时间同步网不建议进行分层，分层会大量增加配置的复杂性。时间同步网络中，时间源设置不同优先级，时间源接入点设置在核心层，同步节点尽量配置多个1588接口以增加节点同步可靠性。时间源尽量处于网络中心位置，时间同步链路尽可能短，尽可能规划保护路径。时间同步网络中部署两个时间服务器，下游都可以获取时间主备用。一般建议在核心层部署一主一备两个时间服务器。

对于网络时间分等级部署的问题，从传送网络的角度来看，不需要将核心，汇聚，接入进行时间分等级部属。同源的情况下，这几个层面的设备提供的时间精度是一样的。分级部署增加规划的复杂性。从技术实现角度，是可以实现分层部署。例如可以给核心时间源分配最高的优先级，汇聚次之，接入最低。这样通过BMC算法，就能够进行自动选源。在不同层面相连的接口指定端口工作状态，可以避免时间源的倒传。

时间信息的接入方式有两种。从目前工程使用情况来看，时间服务器与传输设备之间，因没有业务传送，多采用带外1PPS+TOD接口连接。采用该方式PTN设备与其它专业界面清楚，便于网络规划和维护职责划分，在满足时间信息接入的同时，节约占用传输设备的接口。传输设备与基站之间主要采用带内模式。主要考虑传输设备与基站之间本身有业务接口连接以免再为1588而布连接线，而且基站设备有时离传输设备距离比较远，布线相对也困难，因此目前应用传输设备与基站之间多采用带内模式。

烽火科技作为业界主流PTN厂家积极推进1588时间同步技术在现网中的可行性研究和规模应用。2009年12月烽火科技参加中国移动1588时间同步扩大规模现网试点测试。这次测试是中国移动GPS替代现网试点的第二阶段，主要的目的是验证更大范围、更加复杂网络环境下采用1588地面传输技术替代GPS的可行性，以及多厂家环境下端到端时间传送的稳定性。

烽火科技本次测试采用35端PTN设备（如上图）构成汇聚、接入两层PTN网络，共接入扬州市区32个TD基站。PTN节点均配置为1588 BC模式；在两个汇聚机房（西楼站、东楼站）分别设置时间同步设备，保证PTN传输系统具有两个时间源注入点，作为时间源的主备用。时间同步设备的卫星接收机采用GPS模式，两个时间同步设备与PTN连接方式分别采用以下两种：汇聚机房1（西楼）的时间同步设备：主用1PPS+TOD接口连接，1588 v2以太接口作为备用；汇聚机房2（东楼）的时间同步设备：主用1588 v2以太接口连接，1PPS+TOD接口作为备用；基站定时接入方式应包括：通过带外方式（1PPS+TOD）接入定时、通过带内方式（FE）接入定时、同时接入带外方式（1PPS+TOD）和带内方式（FE），设置为主备用等三种方式；所有TD基站均承载现网业务。

测试主要内容包括：

1.时延补偿；

2.测试同步设备的倒换对TD基站性能的影响；

3.短路径和长路径切换对TD基站性能的影响；

4.频率切换对TD基站性能的影响；

5.利用时间分析仪对个别基站节点进行较长时间（约3～5天）的性能观测；

6.路测在不同站点之间进行路测，测试业务质量、在使用地面传输同步的试点区域和使用GPS的非试点区域站点之间进行路测，测试业务质量；

7.在不同城市的试点区域间，定时发起一定数量的呼叫，测试跨域的通话质量；

8.测试GPS/北斗时间输入源倒换对时间同步设备时钟性能的影响；

9.利用基站网管，长时间监测基站运行情况，观察是否存在时钟性能下降或时钟失锁的现象。

烽火科技各项测试均圆满通过，且各项测试指标均优于测试要求指标。

目前烽火科技PTN成功实现与主流基站厂家的1588时间同步对接，现网运行1588时间同步的网络有：江苏扬州、江苏常州、湖北黄石等地区。烽火科技将为光通信网络提供精准、完善的1588时间同步网络而不断努力！