5G传送网进行1588v2同步改造研究

中兴通讯股份有限公司 郭文佳

5G基站的建立与运行对时钟的精度提出了更高的要求，以往遇到类似问题的时候，都会选择通过卫星来解决同步问题，但卫星在运行的过程中很多时候会出现选址与维护难度大等困难。基于此，本文提出地面同步网的建设方案，从1588v2同步的相关内容入手，结合现阶段存在的问题对1588v2同步传送方案展开分析，并以5G传送网为基础提出合理的1588v2同步改造方案，进一步为5G网络运行提供更为安全、高效的时钟网。

1 1588v2同步简述

1.1 同步的含义

针对同步的定义展开分析，其中主要包括频率同步以及时间同步，其中频率同步主要指的是源端时钟与宿端时钟在精度一定的情况下保证频率一致，其相位并不需要对齐，只保证两个时钟速度的一致即可；而时间同步主要指的是相位的一致，相较于频率同步，时间同步在速度与起点上都需要保持一致，就当前的技术发展情况来看，只有GPS和1588V2可以同时保持频率同步和时间同步。

1.2 无线业务的同步需求

不同的无线业务对时间同步的需求也不一致，随着5G时代的到来，对时间同步也提出了更高的要求。其中，5G基础业务时间同步精度与4G是保持一致的，均为1.5us；而5G未来基站间高频协同业务的时间同步精度为300ns/150ns。

1.3 当前1588v2在规划过程中存在的问题

现阶段，在开展1588v2规划的过程中往往会存在以下几个方面的问题：第一，针对时钟的规划比较复杂，目前网管进行时钟规划的时候需要完成同步路径、保护路径等的规划，考虑到设备对1588v2的支持。与此同时，还需要针对各种情况进行梳理，有效避免因人为规划失误而造成避免时钟成环，因此这也对时钟规划的相关工作人员提出了更高的要求；第二，配置效率有待提升，当前在开展逐点逐站配置的过程中需要涉及到众多参数这也会导致平均单站配置时间延长，降低整体配置效率；第三，为进一步保证接入设备提供的1588v2时间精度满足5G基站的实际需求，需要在现场完成相关的补偿测试，这也会导致测试工作量的显著提升；第四，在PTN设备运行的过程中，很有可能出现无法自动校准、监控出现故障等问题，一旦出现相关问题就需要人工带表上站测试，不仅显著延长的测试时间，还大大提升了站点开通的难度；第五，1588v2运行很大程度上会受到光纤不对称因素的影响，日常开展网络修复、环路优化以及OLP倒换等环节的过程中都会引发光纤不对称的问题，进而对时间精度造成影响。面对这样的问题，需要相关人员开展相关的补偿测试；第六，就目前的情况来看，1588v2同步网络并没有可以参考的时钟源，导致不能有效对时钟信号质量加以监控，对时钟缓慢偏移的问题也无法进行检测。根据上文可以得出，5G系统同时具备微秒级基本业务同步要求与百纳秒级协同增强技术同步要求，因此在开展5G建设的过程中，对同步网的精度提出了更高的要求，在这样的要求与环境下，基于1588v2的同步系统应运而生。

2 针对光纤不对称问题的解决方法

在上文当前1588v2在规划过程中存在的问题提到，光纤不对称的问题将在很大程度上对1588v2运行造成影响，因此寻求光纤不对称的科学合理解决方法也是发展5G同步网络的重要内容，结合当前的发展技术来看，最为常见的光纤不对称问题解决方法主要有：仪表逐点测量、单纤双向改造、直接开通以及二分定位。

2.1 仪表逐点测量法

借助1588v2仪表对时间同步精度进行测量，在完成测量之后可以对其中存在光纤不对称问题的地方加以补偿；也可以通过OTDR测试仪对相关问题进行补偿。在现网改造的情况下，使用OTDR测试仪需要将业务暂停且无法得到同步结果，因此会直接选择1588v2仪表进行测量。

2.2 单纤双向改造法

借助单纤双向光模块对传送网设备加以改造，将收发流程都集中于一条纤芯上，可以有效解决光纤不对称的问题。在此方案执行的过程中，因收发波长不一致而引发的延时不对称问题一般都比较小，直接通过设备自动补偿就可以解决。而通过进一步的计算可以得出，FE单纤双向引入以及GE单纤双向引入的时间误差要远远小于普通双纤的时间误差，因此采用单纤双向光模块可以从根本上解决光纤不对称的问题。

3 1588v2同步传送方案分析

1588v2精确时间传送协议的精度最高可以达到纳秒级，与现阶段卫星的精度保持一致，同时在建设成本、后期维护以及安全管理等方面都具备着十分突出的优势，因此1588v2的推行也符合当前的网络转型趋势。一个完整的1588v2同步无线网络主要由时钟源、传送网以及无线基站等几部分构成，一般情况下会将时钟源放在网络核心层，而在网络规模比较大的情况下会将其放置在汇聚层。与传统的时钟网保持一致，1588v2同步网络会配备两个时钟源设备来有效完成对信息的备份。传送网的主要构成为SDH、OTN等，其主要功能是完成对时钟的传送，与传送网相同，同步网也可以分成核心、汇聚、接入三个层次。作为同步网的网络末端节点，无线基站的同步质量将会对无线通信业务质量产生直接的影响，因此在加强掉话率、接通率等方面管理的同时，还需要关注无线基站的同步，进而使得网络末端也可以获得良好的同步性，推动整体运行质量的显著提升。在确保网络链路延时对称的情况下，应将1588v2时间同步链路网元数量控制在三十个以内；而在无法判断的时候则应控制在二十个。

4 基于5G传送网的1588v2同步改造方案

4.1 纯IPRAN/PTN承载场景

纯IPRAN/PTN承载场景是直接按照双纤双向的标准完成核心、汇聚以及接入环节的组环工作，并没有考虑到可以通过传送网传送时钟。在纯IPRAN/PTN承载场景下完成1588V2同步网改造的过程中，可一直将在IPRAN/PTN将核心引入，汇聚层采用单纤双向改造模式，而接入层则直接开通。其中，单纤双向改造的应用主要可以分为两种形式：第一种是用单纤双向光模块替换原有的光模块，这种方法对光模块的更换就导致投入成本的进一步提升，但由于不需要额外增加线路纤芯提升了施工的便捷程度；第二种是在核心、汇聚层上安装GE单纤双向光模块，这种方法因新建了独立的时钟环节约了光模块的整体投资成本，但由于需要新增光纤，导致其工作量较第一种方法要多出很多。

4.2 IPRAN/PTNoverOTN的场景

在IPRAN/PTNoverOTN的场景下，核心环、汇聚环均是按照双纤双向的标准进行组环，由于并没有考虑传送网传送时钟，时钟可以直接在基站侧完成卫星信号的接入。在IPRAN/PTNoverOTN的场景开展1588V2同步网改造的过程中，在核心OTN引入时间源，核心、汇聚层应用单纤双向模式，而接入层则选择直接开通的方法。第一种方法是通过OTU进行时钟传递，进而在OTN和分组设备连接点进行单纤双向改造，该方法主要适用于OTN和分组设备距离较长的情况。在应用这种方式的时候需要将原有的时钟传输OTU板块全都转换为OTU单板，这不仅显著提升了工程量，还大大增加了改造的成本费用；而该方法的优势在于不需要进行额外的时钟对接，直接将核心汇聚层与时钟源连接就可以完成改造。而第二种方法是对OSC信号进行单纤双向改造，同时通过OSC完成对OTN内部时间的传递。这种方法在实际开展的过程中，为实现时钟的单纤双向传递，需要将FIU板卡更换为SFIU板卡，从而有效完成OSC信号的传输。这种方法应用的优势在于其整体改造并不需要投入过多的成本，同时相关技术手段的实现也较为简单，然而会受到OTN与分组设备传递距离的影响，如果二者不在一个机房里面的时候，整体的技术设想将很难实现。

4.3 IPRAN/PTNoverOTN，一对波分下挂多个IPRAN/PTN环场景

在这种场景下，开展1588V2同步网建设以及改造的过程中主要可以使用两种模式，第一种是直接按照IPRAN/PTNoverOTN场景模式进行，借助OSC完成时钟信号的传递，并在OTN设备和分组汇聚设备之间的位置通过时钟板传递时钟，同时在IPRAN/PTN承载场景分组设备汇聚环的基础上叠加一个单纤双向GE环，进一步提升时钟的传递效率；而第二种方法是在一对波分下挂多个IPRAN/PTN环的场景下，借助GE光口使得分组网的核心汇聚设备可以在原有的基础上完成对单纤双向同步时钟环网的新建工作；与此同时，利用纯IPRAN/PTN承载方式对不穿越OTN的核心环进行单纤双向改造，而且还可以借助相同的方法与原理对穿越OTN的汇聚环进行有效的单纤双向改造，从而可以进一步保证不穿越OTN的核心层设备可以顺利完成时钟信号的接入工作。

结语：综上所述，同步网的建设对5G网络起到了至关重要的作用，因此应不断以网络运行需求以及实际的技术水平为基础开展新一轮的时钟同步网建设创新，进而提出合理、有效的改造方案。就当前的情况来看，IPRAN及OTN组网建设为5G传送网1588v2时钟改造提供了更多可行的建议，为1588v2同步网络布局的发展扩展了更大的空间，有效减少后期的工作量，同时也有助于加强对网络状况、工程难易程度及投资量等因素的考量。