如何解决OTN网络时钟同步

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秦文越
秦文越   中级会员    发表于 2016-6-2 13:05:01   最新回复:2018-03-12 01:50:43

随着OTN设备在传输网中普遍应用,网络承载业务呈现多样化和复杂化。各种业务尤其3G业务对网络的时钟提出了更高的要求。随着3G/LTE的发展,无线网络对时间同步性能的要求越来越高,GPS卫星系统存在安装选址难、维护难、馈缆敷设难、安全隐患高、成本高等问题,因此高精度的地面时间同步方案成为一大需求。
2008年底IEEE推出的1588v2国际标准成为了最佳方案,同年各设备厂家开始了1588v2技术的设备研发工作,经过近两年的发展,1588v2同步技术已经逐渐成熟。但是,由于1588时间同步技术早期应用在工业自动控制领域,1588v2在电信领域应用是一项崭新的技术,稳定可靠的运行部署仍然是目前业界研究的重点。
对于目前应用广泛的OTN传输承载网络,整个网络逐步向同步方向转型,FDD到TDD发展是大趋势。对实现时钟同步和传递提出了更高的要求,目前,业界的标准通过1588V2时钟同步协议对时钟进行高精度全网同步。
1 1588V2同步协议基本原理
1.1 1588V2同步协议定义
IEEE 1588V2是网络测量和控制系统的精密时钟同步协议标准,定义了以太网络的PTP(精密时钟同步)协议,精度可以达到亚纳秒级,实现频率同步和时间(相位)同步。通过1588 V2协议提供时钟和时间的同步是电信级IP网络为转型所做的技术变革和创新之一。1588 V2同步原理采用标准协议报文和BMC选源算法决策最佳时间源,完成同步功能。时钟同步过程简要如图1所示:
主从时钟之间的时间差及链路延时的计算方法如下:
1.2 1588V2同步时钟
目前,各厂家OTN设备大部分都支持1588 V2特性,满足移动回传网络对时间和频率同步的需求。相对其他时钟处理方案,1588V2时钟方案有其独有的优势,时钟源支持GPS/北斗等多种时钟源,网络中只需要配置主备两个BITS设备,设备可以通过协议同时对时钟和时间进行同步
1588v2时钟工作模式主要采用网元工作模式类型,共有BC、OC、TC、TC+BC四种模式,即:普通时钟、边界时钟、透明时钟、普通时钟+透明时钟四种模式。BC节点在实际应用中,设备本身的时间可同步于上游网元,也可以把设备时间向下游设备分发。BC模型相当于时间中继器,是OC两种类型的混合体,既可以恢复上游时间,又可以作为时钟源往下游传递时间。BC模型包含OC模型,一般用于中间位置的网络节点。由于OTN网络处于承载网络,一般处在网络核心层,不进行具体客户业务接入,所以时钟模式配置基本都为BC模式。
2 OTN网络的同步时钟
2.1 OTN网络同步方案
一个完整的1588v2同步网络由时钟/时间源、承载网、基站三部分组成,我们OTN设备属于承载网部分,如图2所示。承载设备一般采用分层结构,可分为骨干层、汇聚层和接入层,按照不同网络规模三个层次可以合并,如某些场景,骨干层和汇聚层融合。承载网的网络拓扑一般分为环形、树形、链形、星形等,由于同步网络需要实现网络保护,建议采用环形网络,末端可以采用链形组网。承载网的OTN设备从主备BITS设备接入时钟和时间源,通过中间网络传输至IPRAN设备,IPRAN设备再完成基站或其他用户设备对接。
图3是典型的OTN 1588V2组网,汇聚层为OTN设备,接入层为IPRAN设备。
同步是指两个或两个以上信号之间,在频率或相位上保持某种特定关系,即两个或两个以上信号在相对应的有效瞬间,其相位差或频率差保持在约定的允许范围之内。同步可分为:
1)时钟同步(频率同步)
频率相同 / 频率锁定;相位不同 / 固定相位差;时间不同 / UTC时间不一致
2)时间同步(相位同步)
频率相同 / 频率锁定;相位相同 / 无相位差;时间相同 / UTC时间一致
传统的固网分为TDM网络和分组网络,TDM网络对承载网络的同步要求为频率同步,如果承载网络两端的时钟不一致,长期积累后会造成滑码,ITUT-G.823(4.6ppm)中定义了对固网TDM业务的需求和测试标准,称为TRAFFIC接口标准。纯分组网络不需时钟同步。
无线网络对时钟的要求远比固网苛刻,不同基站之间的频率必须同步在一定精度之内,否则基站切换时会出现掉线。
OTN设备注入源一般为BITS设备,中间网络通过ESC或者OSC通道进行时钟/时间传输,OTN设备与IPRAN设备,可分为业务和1PPS+TOD对接。OTN设备可以使用支持时钟功能的业务单板通过1588V2报文进行业务端口对接,实现时钟和时间同步的功能。也可以通过时钟板带外2M或RJ45端口时钟板和BITS设备通过1PPS+TOD对接。其中方式二为目前业界推荐使用方式。如图4:
OTN内部对接主要完成OTN层面的1588功能传输,确保BITS的时间精度通过OTN层后,传入IPRAN层面后到基站。OTN内部传送模式主要分为光层模式和电层模式两种,光层模式主要通过网络中的监控信道实现时钟和时间同步传送,电层模式主要通过网络中支持1588V2时钟传送的业务单板通过业务通道实现时钟和时间的同步传送。目前,网络应用较多的为第一种通过监控信道完成时钟同步传递的方式。
OTN和IPRAN设备对接和BITS对接情况类似,主要包括业务和1PPS+TOD对接两种模式,目前应用比较普遍的是1PPS+TOD对接方式。
2.2 OTN网络时钟的规划及部署
那么该如何规划OTN网络时钟呢?时钟的规划各个厂家在配置时可能略有不同,实际情况需要参考厂家设备特性。
首先需要确定当前OTN网络是否具备支持1588V2时钟功能,确定原则:现网支持1588V2单板覆盖90%以上网元,则现网支持1588V2功能开通。新网开通建议采用光层传送方案。网络配置情况确定后,需要对BITS设备进行选址,选取主备两个BITS,一般放置在环网。确定同OTN设备对接的BITS设备的厂商;采用1PPS+TOD或业务对接方案。确认完成后,需要确认IPRAN设备接入局点以及设备1588V2功能开通情况、设备厂商信息。确定OTN设备和IPRAN设备对接方案,注意OTN设备完成调测后再同IPRAN对接。然后完成整个网络1588V2时钟的规划和部署。主要完成:规划组网,输出BITS对接、PTN对接、OTN对接方案,确定OTN单板。确定时钟方案:根据OTN单板支持情况,首先规划物理层时钟同步。启用SSM协议原则规划(具体参考选源算法协议的SSM协议)。BMC选源需要规划网元优先级(具体可参考体参考选源算法协议中BMC部分)。
秦文越
秦文越 发表于 2016-6-2 13:11
不错 
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养羊
养羊   小试牛刀    发表于 2016-6-2 14:15:02

写的不错
user_2837311
user_2837311   钻石会员    发表于 2018-3-12 01:50:43

很好分享,谢谢。
Have a nice day
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