广东移动-上海贝尔 基于PTN网络的1588时间同步技术上海贝尔股份有限公司 2010年11月TD基站对于同步的要求和现状分析All Rights Reserved © Alcatel-Lucent 2008, XXXXXTD基站频率和时间同步要求对于TD-SCDMA同步性能的要求 TD-SCDMA 的同步需求由3GPP TR 25.836定义。
TD-SCDMA基站需要的频率 精度为±50 ppb（0.05ppm)。
此外，还需要相邻基站间的相位同步，误差要求在3 μs 以内，即基站和RNC （或PGW)之间的相位误差应该不超过1.5 μs。
TD-SCDMA空口时间同步精度要求： ∣△T1＋ △T2＋ △T3 ∣<±1.5usGPSMaster ClockIub Backhaul Node B△T2按照最坏情况，精度分配如下： ∣△T1∣< 200 ns ∣△T3∣1 BBU+1 RRU情况下为300ns，1 BBU+6 RRU情况下为500ns 因此要求∣△T2∣的范围：800~1000ns△T1△T3△T1：时间源精度△T2：回传网络偏差All Rights Reserved © Alcatel-Lucent 2008, XXXXX△T3：基站偏差目前 GPS 定时存在问题及替代方案目前基站通过GPS保证空口同步：GPSn n n对基站安装提出一定的要求 基站成本 安全性问题GPS替代方案：n n n单星方案 北斗 时间同步网 传输分配Node BIub BackhaulRNCn传输分配方案 (借助IEEE 1588)：n n n通过MSTP开销 通过MSTP净荷 通过PTNAll Rights Reserved © Alcatel-Lucent 2008, XXXXX1588v2地面时间同步 vs GPS时间分配方案TD-SCDMA Node BIEEE 1588v2-Synch<1.5us <800ns (1PPS+ToD)GPS/北斗接收机(IEEE1588v2) TD-SCDMA Node B (IEEE1588v2) (1PPS+ToD)(1PPS+ToD)GPS/北斗接收机PTNPTN (Sync Eth) (Sync Eth) (1PPS+ToD)n 1588v2方案成本仅为GPS方案的10%左右成本（GPS方案中考虑100米左右的GPS馈线） n 1588v2方案避免了GPS方案所要求的安装 条件（120度净空角等）成本8000 6000 4000 2000 0 GPS 1588v2n 1588v2方案确保了较高的安全性All Rights Reserved © Alcatel-Lucent 2008, XXXXX基于PTN网络的1588 V2时间同步技术All Rights Reserved © Alcatel-Lucent 2008, XXXXX基站回传时钟同步需求：G.8261同步以太网 （频率同步)概念 § 采用以太网物理层来传送高质量的参考频率（类似 SDH） § 要采用类似于SDH的SSM同步算法进行时钟分发。
§ 传送频率，不支持传送时间。
§ 时钟性能满足G.813(or Stratum3)的要求，精度高 于1588v2，是新建网络。
同步以太网特性 § 从同步以太网物理层提取时钟送到EEC。
§ EEC时钟reference从以太网端口分发 § 所有在同步分配链上的节点必须都是同步以太网节 点，需要硬件支持时钟提取和分发。
All Rights Reserved © Alcatel-Lucent 2008, XXXXXIEEE 1588 - 精确时间协议n IEEE 1588又被称作PTP协议（精确时间协议）；全称为“Precision Clock Synchronization Protocol for Networked Measurement and Control Systems” n 提供一种低成本的高精度（sub-us）的基于分组的时间同步技术，可以作为现 有的时间同步技术的改进技术，（例如，NTP和IRIG-B） n IEEE1588v1，发布于2002年，已经广泛应用于工业自动化，自动化测试测量和 测试，航空航天，以及AV（Audio & Video network） n IEEE1588v2 （IEEE 1588-2008 ），发布于2008年，已具备应用于较大网络以 及电信特性n 更短的Sync报文，更高的帧速 n 支持PTP over Ethernet n 提高了时戳的表示精度（1ns->15fs) n 支持透明钟，减少误差累积 n 支持单播MAC地址 n 支持基于TLV的协议扩展 …All Rights Reserved © Alcatel-Lucent 2008, XXXXXIEEE 1588v2名词术语IEEE 1588v2可以用于在分组网络中分配时钟(频率，相位，时间)。
其时钟具有以下一些基本概念：按主次分：§ Grandmaster：全网最高级时钟（比如来自GPS），必须作为Master，不能同步于任何其他时钟。
§ 主时钟Master ：一个PTP同步域内只能同时有一个Master Clock（对应一个PTP端口），所有Slave Clock同步于此时钟。
§ 从时钟Slave: 对应一个PTP端口，同步于其域内的Master Clock。
按模式分：§ 普通钟 Ordinary Clock（OC)：只具有一个PTP端口,只能同时作为Master或Slave § 透明钟 Transparent Clock (TC)：中间节点，不必同步于Master Clock，只需要计算Syn message通 过该节点的时间，并在Syn Message中累计该时间，用于Slave时钟的offset计算。
§ 边界钟 Boundary Clock (BC)：同时具有多个PTP端口，不同端口可作为Master或Slave. ,不同的同步 域靠边界钟分割。
All Rights Reserved © Alcatel-Lucent 2008, XXXXX1588v2主从同步的基本原理（1）MASTER t1 d1 SLAVE Sync Follow_up t2 t1, t2Switch/Router LayerTime stamp known by slaveFUNCTION-1： t2 – t1 = d1 + Offset t4 – t3 = d2 - Offset Delay=d1+d2;* d1=d2Offset=[(t2-t1)-(t4-t3)]/2 Delay_Req Delay_Respt1, t2, t3, t4t3t1, t2, t3Delay=[(t2-t1)+(t4-t3)]/2d2 t41588协议中对于 Delay的计算方式 决定了它对于网 络的基本前提： 主从之间双向时 延相等1588协议属于通信协议，（而 非网络协议），它运行在 Ethernet或IP协议之上10 | Presentation Title | Month 2009 All Rights Reserved © Alcatel-Lucent 2008, XXXXX1588v2主从同步的基本原理 （2）Master Clock Slave Clock Master Clock Slave ClockPTP UDP IPTime StampPTP UDP IPTime StampPTP UDP IPTime StampPTP UDP IPTime StampMAC PHYMAC PHYMAC PHYMAC PHY传送网(PTN/OTN)PTP message flow Switching Function Synchronization通信的两个对等1588实体之间并不关心，也无法获知1588报文的具体承载技术 和物理层信息All Rights Reserved © Alcatel-Lucent 2008, XXXXXBMC算法BMC算法- 最佳时钟算法(Best Master Clock Algorithm), 简称BMC算法， 本地时钟通过BMC算法来决策哪个时钟是最好的，并据此来决定端口的下一 个状态值。
在PTP子域中每个时钟独立运行BMC算法。
BMC算法由两个部分组成： § 数据集比较算法 ，（决定两个时钟端口中哪个更好 ） § 端口状态决策算法（提供每个端口的状态建议） BMC可用于判决最佳的时钟，也可以用来新发现时钟源 BMC可用于从网络通信中断以及时钟源失效中自动恢复，恢复的速度取决于 Announce报文的发送间隔和网络拓扑 BMC算法是在每个时钟的每个端口本地运行的，他规定数据比较的顺序和判 据，所使用的数据包括时钟级、时钟标识符、时钟变量、路径长度，是否边 界时钟等，通过比较可以得到每个时钟的每个端口当时应取的状态。
All Rights Reserved © Alcatel-Lucent 2008, XXXXX影响PTP1588时间恢复精度的主要因素1，时延变化 （DELAY VARIATION）2，双向不对称（ASYMMETRY）All Rights Reserved © Alcatel-Lucent 2008, XXXXX时延变化n在分组网络中，胶片所给出的公式中Delay和Offset并不是固定值，而是时间的 函数： § Delay =Delay(t) § Offset =Offset(t)n由于分组网络中，各个中间节点对分组的排队（Queue），整形（Shaping）等 处理，以及分组业务流量的波动特性，照成了时延变化。
通过各种设计方案以及 算法，例如采用透明钟(TC)，本地的高稳晶振，伺服算法，锁相环技术， “Lucky Packet”等，努力克服由于时延变化带来的误差。
All Rights Reserved © Alcatel-Lucent 2008, XXXXX双向不对称n n1588PTP协议的最重要的前提是双向的对称。
但是，在实际网络中会带来各种不对称因素。
例如，光纤链路的不对称，双向 流量不对称造成的处理时延的不对称，某些网络保护倒换机制形成的双向路径 的不一致造成的不对称。