移动回传网中时钟同步IEEE 1588v2的同步原理
摘要 分析了当前移动回传网络对同步的要求，结合IEEE 1588v2标准和原理，结合网络实际应用模型详细阐述了如何满足移动回传网的要求以及逐步替代GPS的大量部署。
结合第一个商用局点探讨了当前IEEE 1588v2部署的注意事项，如何能够更有部署以满足移动回传网的需求。
毕业论文网 /2/view—12262820.htm 关键词 IEEE 1588v2 移动回传 同步 BMC 时间 频率 一、IEEE 1588v2介绍 IEEE标准组织定义的1588协议，即“联网测量和控制系统的精确时间同步协议”（Precision Clock Synchronization Protocol for Networked Measurement and Control Systems），是网络测量和控制系统的精密时钟同步协议标准，采用PTP（精密时钟同步），精度能够达到亚μs水平。
能够同时实现Frequency Synchronization 和Time Synchronization。
1588v2主要是用于设备之间的高精度时间同步；但也可以被借用来进行设备之间的时钟同步。
每个时钟域都有一个同步时间，域内设备都同步到该时间；不同时钟域各有自己的同步时间，相互之间独立。
二、IEEE 1588v2的同步原理 IEEE 1588V2技术即可以实现相位（时间）同步，也可以实现频率同步。
1588v2协议定义了三种基本的时钟节点类型： OC（Ordinary Clock，普通时钟）：OC只有一个1588v2时钟端口，设备通过该端口从上游节点同步时间，或者向下游节点发布时间。
BC（Boundary Clock，边界时钟）：BC有多个1588v2时钟端口，其中一个端口从上游设备同步时间，其余多个端口向下游设备发布时间。
对于一些特殊情况，比如：设备直接从BITS设备获得标准时间（非1588v2协议），并通过另外两个端口向下游发布时间（1588v2协议）。
此时，因为设备有多于一个的1588v2端口，也被称之为BC节点。
TC（Transparent clock，透明时钟）：TC和BC/OC最大的不同在于：BC/OC都要保持本设备与其他设备的时间同步；但TC则不与其他设备保持时间同步。
TC有多个1588v2端口，它只是在这些1588v2端口之间转发1588v2报文，对其进行转发时延校正，并不从任何一个端口同步时间。
TC包括以下两种类型，E2E TC和P2P TC。
端到端透明时钟E2E TC（End—to—End Transparent Clock）：直接转发网络中的所有1588v2报文，参与计算整条链路延时。
点到点透明时钟P2P TC（Peer—to—Peer Transparent Clock）：直接传输Sync和Announce报文，终结其余1588v2报文，参与计算整条链路的每一段链路的延时。
在1588v1的基础上，1588v2新引入了一种模型，即TC模型。
时钟报文在网络中每一个设备的处理时间都不一致，而且整个移动回传网络的设备数量都比较多，多个设备的驻留时间叠加对时间质量影响非常明显，增加TC模型就是来解决这个问题，消除设备本身的处理时间以及不确定性。
P2P TC即点到点的TC，对于网络中的每个设备都会计算设备内部以及每条链路的时延，能够实现快速故障切换，这种技术建议在全链接的网络中应用。
三、IEEE 1588v2替代GPS 为了解决GPS在建网和运营维护中中遇到的困难和问题，基于IEEE 1588v2协议定义实现PTP（Precision Time Protocol）时钟技术，来满足移动回传网络需求。
此过程需要三种操作，首先是所有节点识别并认可系统的主时钟；其次主时钟将其时间和时钟同步信息通过传输设备，发送给网络所有节点；最后节点计算它们与主时钟之间的传输时延，并进行响应的修正，以保持与主时钟在时间和时钟上的同步。
IEEE 1588v2 协议的BMC 算法（参考前面针对BMC算法的描述）是分散在每个时钟，每个端口独立运行的，能适应时钟和端口的变化，更容易实现最佳主时钟识别。
在网络时钟部署中，引入TC模式能够有效避免在大规模网络部署阶段，全BC模式累积引入的时钟偏差。
因此在网络部署的时候考虑结合BC、TC以及端到端的TC模式和点到点的TC，以实现贴合大规模的网络部署的形成的大的时钟网络的精度和质量。
在实际部署中建议把TC划分为多个时钟域，控制每个时钟域的设备数量，这样可以有效的降低时钟网络的复杂度，避免复杂的时钟组网引入死锁，成环等问题。
结合移动的实际应用经验，在组建时钟网张的时候一般使用TC和OC模式或者使用TC和BC模式。
TC和OC模式，采用这种组合部署时钟网络，需要无线侧的基站能够支持1PP秒和TOD接口。
中间的传输设备均配置为TC方式，末端的基站可以配置TC和OC模式。
这样配置可以让1588v2的时钟信息在首端输入的信息逐跳传递，在末端边缘的传输接入设备上把1PP秒和TOD信息直接输出给各个基站。
网络设备配置时钟和业务配置是不同的业务，时钟的优先级配置为高优先级。
即使在网络拥塞的情况下也保证时钟质量可用，网络部署安全性高。
TC和BC模式，如果部署的无线侧基站不支持1PP秒和TOD信号接收，可以考虑无线基站配置TC和BC模式，中间网络设备通过逐跳传递，在末端接入设备把时钟信息传递给基站，接入设备做为基站的主时钟，同样可以实现高安全和可靠的时钟同步。
四、IEEE 1588v2标准应用 目前1588v2的实现有组播方式和单播方式，使用1588v2需要中间的设备都要支持这个特性，时钟质量逐跳传递，部署阶段相邻设备之间点到点进行部署。
使用组播或单播均可。
由于1588v2标准需要中间的链路对称，在实际开局部署阶段如果不能够使用单纤双向光纤，需要对每个局点进行测试并补偿，以确保同步后的时间精度；当前有些设备供应商已经实现了在环形组网的时候，某条链路故障后设备自动进行补偿计划 ，不需要人工再到站点测试 ，有效的减少人力成本。
如果网络拓扑改动，需要新增加设备，或者修改部分设备时钟规划，跟踪路径发生变化，BMC算法均可以根据全网的时钟信息重新计算出新的路径，并且不会影响当正在运行的业务。
如果为非新建网络或中间为租用网络，中间设备不支持1588v2功能，这种情况就建议使用1588 ACR和1588 ATR。
各种网络的带宽对于1588v2的质量也是存在影响，在SDH链路OTN传输链路和PON接入传输链路以及微波接口，1588v2报文都是通过开销来传递的，不占用任何带宽，而对于Eth接口，1588v2报文则需要占用一定的带宽。
五、总结 针对移动回传网络，在时间同步上，使用IEEE 1588v2来替代GPS特性，会给运营商带来如下受益：降低运营商的建网成本，维护方便，便于热点区域快速扩容和实施；提升网络可靠性和安全性。
IEEE 1588v2的应用可以满足TD—SCDMA、TDD—LTE、CDMA2000系统时间同步的需求，减少GPS天线安装和维护的成本，增强通信系统的可靠性及安全性。
在降低移动网络建设成本的同时，减少网络部署时间，适应LTE阶段移动网络的高效部署需求。
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