GPS時(shí)間同步服務(wù)器在無(wú)線移動(dòng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)中的應(yīng)用方案

本文主要介紹在無(wú)線移動(dòng)業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)中，時(shí)間同步解決方案。其中重點(diǎn)介紹采用PTN承載無(wú)線移動(dòng)業(yè)務(wù)時(shí)間同步解決方案及當(dāng)前的應(yīng)用說(shuō)明

    隨著各大運(yùn)營(yíng)商3G業(yè)務(wù)的不斷深入開(kāi)展和LTE時(shí)代的開(kāi)啟，無(wú)線移動(dòng)業(yè)務(wù)的時(shí)間同步問(wèn)題不斷凸顯。

    在以往的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中，所有時(shí)間同步都采用基站直接外掛GPS接收器的方式，由接收器接收GPS系統(tǒng)提供的時(shí)間信息來(lái)實(shí)現(xiàn)所有基站的時(shí)間同步。目前的3G網(wǎng)絡(luò)大部分采用基站直接外掛GPS接收器的方式解決基站時(shí)間同步問(wèn)題，但此方式已經(jīng)暴露出的一些較為嚴(yán)重的問(wèn)題，如：建設(shè)成本較高，大規(guī)模建設(shè)3G基站時(shí)需要大量GPS接收器，直接導(dǎo)致建網(wǎng)成本過(guò)高；GPS接收天線安裝施工困難，GPS接收天線安裝要滿足120度凈空要求，這對(duì)于安裝和選址提出了較高要求，尤其是室內(nèi)覆蓋站選址非常困難；GPS系統(tǒng)存在安全隱患，GPS資源受制于人，存在資源使用安全隱患。因此我們考慮采用地面時(shí)間同步系統(tǒng)，通過(guò)時(shí)間同步協(xié)議為無(wú)線側(cè)提供時(shí)間同步，取代基站外掛GPS接收器的方式。目前，能夠提供次微秒級(jí)時(shí)間同步的協(xié)議只有IEEE1588v2。

    當(dāng)前對(duì)于無(wú)線移動(dòng)IP化多業(yè)務(wù)的承載，需要一種能夠滿足承載分組業(yè)務(wù)及多業(yè)務(wù)，并能夠提供電信級(jí)OAM、QoS、同步機(jī)制、兼容方案、完善保護(hù)方案、構(gòu)建智能化網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)等要求的承載技術(shù)。對(duì)于上述要求只有PTN能夠*，PTN無(wú)疑是*無(wú)線移動(dòng)IP化多業(yè)務(wù)的承載技術(shù)。

    因此，在采用PTN網(wǎng)絡(luò)承載移動(dòng)業(yè)務(wù)的同時(shí)，將1588v2技術(shù)移植到PTN網(wǎng)絡(luò)中，則可以把基準(zhǔn)參考時(shí)鐘，如GPS接收器，上移到RNC側(cè)，只需要RNC側(cè)設(shè)置主備GPS接收器，充分利用1588v2次微秒級(jí)的精度傳遞實(shí)現(xiàn)RNC側(cè)到各基站的同步時(shí)間分發(fā)。這樣不僅能降低系統(tǒng)組網(wǎng)成本，而且也大大降低了安裝維護(hù)的困難，后期北斗系統(tǒng)成熟，可將無(wú)線授時(shí)系統(tǒng)輕松從GPS切換到北斗系統(tǒng)完成時(shí)間資源安全系統(tǒng)升級(jí)。

    IEEE1588v2技術(shù)采用主從時(shí)鐘方案，對(duì)時(shí)間進(jìn)行編碼采用握手報(bào)文傳送，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)鏈路的對(duì)稱補(bǔ)償和延時(shí)測(cè)量技術(shù)，實(shí)現(xiàn)主從時(shí)鐘的頻率、相位和時(shí)間的同步。因此時(shí)間同步系統(tǒng)要完成時(shí)間同步，首先要完成頻率同步。目前在分組網(wǎng)絡(luò)中完成頻率同步有多種方式如：同步以太、IEEE1588v2等。從應(yīng)用效果上來(lái)看，從IEEE 1588v2報(bào)文中恢復(fù)頻率定時(shí)效果不如同步以太方式穩(wěn)定，而且從IEEE 1588v2報(bào)文中恢復(fù)頻率定時(shí)增加了承載系統(tǒng)帶寬的占用和處理的難度，承載網(wǎng)絡(luò)處于擁塞狀態(tài)會(huì)影響其頻率精度。因此目前完成頻率同步優(yōu)選采用同步以太的方式。目前主流的PTN廠家均通過(guò)采用同步以太網(wǎng)技術(shù)和IEEE1588v2來(lái)解決網(wǎng)絡(luò)中的頻率同步和時(shí)間同步問(wèn)題。同步以太技術(shù)可以很好的支持頻率同步，通過(guò)以太物理層PHY實(shí)現(xiàn)同步，實(shí)現(xiàn)方式類似于傳統(tǒng)的SDH網(wǎng)絡(luò)，因此它不會(huì)受網(wǎng)絡(luò)高層協(xié)議帶來(lái)的延時(shí)影響，只要物理連接存在就可以實(shí)現(xiàn)同步，很好的滿足了傳送頻率同步的需求，但是不能傳遞時(shí)間同步信息。IEEE 1588v2可以很好地支持時(shí)間同步，獨(dú)立于物理層，通過(guò)在報(bào)文中加入時(shí)間標(biāo)簽來(lái)傳遞同步信息。

    采用PTN網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建時(shí)間同步網(wǎng)絡(luò)如下圖所示：

    GPS或時(shí)間服務(wù)器將時(shí)間同步信息提供給RNC和PTN核心節(jié)點(diǎn)，PTN節(jié)點(diǎn)采用BC（BoundaryClock邊界時(shí)鐘）模式同步于上一節(jié)點(diǎn)，PTN網(wǎng)絡(luò)采用同步以太（頻率同步）加1588v2的方式實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)高精度的時(shí)間同步。當(dāng)PTN網(wǎng)絡(luò)中間節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，BC模式支持1588v2時(shí)間同步信息的保護(hù)倒換，保障全網(wǎng)的時(shí)間同步不受影響?？刹捎弥鱾鋾r(shí)間源方式，實(shí)現(xiàn)時(shí)間源的保護(hù)，當(dāng)主用時(shí)間源故障時(shí)，PTN設(shè)備將切換到備用時(shí)間同步路由，保障全網(wǎng)時(shí)間同步。本地時(shí)鐘通過(guò)BMC算法（BestMaster Clock Algorithm－簡(jiǎn)稱BMC算法）來(lái)決策時(shí)鐘的選擇。

    作為本地網(wǎng)，時(shí)間同步網(wǎng)不建議進(jìn)行分層，分層會(huì)大量增加配置的復(fù)雜性。時(shí)間同步網(wǎng)絡(luò)中，時(shí)間源設(shè)置不同優(yōu)先級(jí)，時(shí)間源接入點(diǎn)設(shè)置在核心層，同步節(jié)點(diǎn)盡量配置多個(gè)1588接口以增加節(jié)點(diǎn)同步可靠性。時(shí)間源盡量處于網(wǎng)絡(luò)中心位置，時(shí)間同步鏈路盡可能短，盡可能規(guī)劃保護(hù)路徑。時(shí)間同步網(wǎng)絡(luò)中部署兩個(gè)時(shí)間服務(wù)器，下游都可以獲取時(shí)間主備用。一般建議在核心層部署一主一備兩個(gè)時(shí)間服務(wù)器。