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浅谈5G时代时钟同步方案
作者:张禹辉 日期:2021年03月18日 来源:研发部 浏览:

内容导读:现代通信网络对于同步的需求主要包括频率同步和时间同步两类需求。

同步概述

现代通信网络对于同步的需求主要包括频率同步和时间同步两类需求。

l 频率同步

频率同步, 大家通常称之为时钟同步, 是指信号之间的频率或相位上保持某种严格的特

定关系, 其相对应的有效瞬间以同一平均速率出现, 以维持通信网络中所有的设备以相同的速率运行。

数字通信网中传递的是对信息进行编码后得到的 PCMPulse Code Modulation )离散脉

冲。若两个数字交换设备之间的时钟频率不一致, 或者由于数字比特流在传输中因干扰损伤,而叠加了相位漂移和抖动, 就会在数字交换系统的缓冲存储器中产生码元的丢失或重复, 导致在传输的比特流中出现滑动损伤。

l 时间同步

一般所说的 “时间” 有两种含义: 时刻和时间间隔。 前者指连续流逝的时间的某一瞬间,

后者是指两个瞬间之间的间隔长度。时间同步的操作就是按照接收到的时间来调控设备内部的时钟和时刻。 时间同步的调控原理与频率同步对时钟的调控原理相似, 它既调控时钟的频率又调控时钟的相位, 同时将时钟的相位以数值表示,即时刻,表示当前的年、月、日、时、分、秒、毫秒、纳秒。时间同步接受非连续的时间参考源信息校准设备时间, 使时刻达到同步; 而时钟同步是跟踪时钟源达到频率同步。

时间同步有两个主要的功能:授时和守时。用通俗的语音描述,授时就是“对表” 。通

过不定期的对表动作, 将本地时刻与标准时刻相位同步; 守时就是前面提到的频率同步, 保证在对表的间隙里,本地时刻与标准时刻偏差不要太大。

 

GPS同步能够满足大多数系统的时钟精度要求,但GPS同步会有很多问题:

1、安装选址难,尤其是室内覆盖基站;

2、维护困难, GPS 系统故障率高,超过了 1%,出现故障时需要上站维护;

3、馈线铺设困难,馈线较长时需要加装放大器并考虑馈电,室内覆盖基站馈线长,情

况更加复杂;

4、安全隐患高,这种方法依赖于美国 GPS 系统,紧急情况下整网可能因失步而瘫痪,

GPS 系统目前存在失效的可能;

5、成本高,每一个基站均需要配置一套 GPS 系统,安装、维护成本更高(尤其是在海

外)。

 

IEEE 协议组织提出了 IEEE1588V2 精确时间传送协议,该协议可以实现亚微秒级精度

的时间同步,精度与当前的 GPS 实现方案类似,但是在成本、维护、安全等方面有一定的

优势,成为业界最热门的时间传递协议,其主要优势有:

1、空间本地化:应用于支持多播消息的局域网(包括但不限于以太网)通信;

2、高同步精度: ns 级别;免管理;协议完善的状态机和管理消息减少人工干预;

3、低成本:最小化网络资源和处理器计算资源需求,以实现低成本应用;

4、符合网络转型趋势: IP 网络 -承载未来的融合网络。

 

同步以太网是一种采用以太网链路码流恢复时钟的技术,简称SyncE

与现在的SONET/SDH链路一样,同步以太网通过OSI七层协议的第一层即物理层实

现网络同步。同步以太网方式称为PRC分配方式。

其特点是:

使用以太网物理层,仅能分配同步频率,不能分配同步时间;

不会因网络高层产生损伤而受到影响,同步质量好,可靠性高。

同步以太网实现原理:

同步以太网的时钟性能由物理层保证,与以太网链路层负载和包转发时延无关,其实

现过程如下

1. BITS(包含SSM信息的设备)等设备通过外部时钟接口向网元传递时钟信号

2. 网元间通过同步以太网传递时钟信号

3. 网元时钟同步处理模块从以太网端口提取以太网链路时钟,并选择时钟源

4. 系统时钟完成时钟锁定,产生系统时钟

 

交换机的syncE1588V2没有直接的关系。syncE是完成两台直连的设备的频率同步,1588V2是通过软件来实现时间的同步。但是如果syncE+1588那么得到的时间的同步结果更精确,误差最小。

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