PTN时钟技术应用白皮书

1、PTN 时钟技术应用白皮书PTN 时钟技术应用白皮书1同步的概念和需求IP 化是未来网络和业务的发展趋势，而以太网以其优越的性价比和广泛的应用及产品 支持成为以 IP 为基础的承载网的主要发展方向。时钟和时间同步是 PTN 设备的基本功能要求之一，它提供了网络运维所需要的时钟和 时间的同步功能。PTN 设备的时钟时间传递范围涉及 PTN 网络内的物理时钟同步、 1588 时间同步、1588 频率同步、CES 自适应时钟同步和 GPS 时钟时间同步几部分， 涵盖了相关实现算法和网络保护协议。本技术应用白皮书主要以时钟及时间同步应用相关内容为目标。制定 PTN 设备时钟时间 1588 技术白皮书考

2、虑的市场、技术和标准发展因素如下：1. 满足市场细分需求。由于技术路线和运维习惯不同，不同的运营商对 PTN 设备的 时钟时间需求存在差异。TD-CDMA、CDMA2000 和 LTE 网络需要的是高精度时 间传递。而 WCDMA 网络只对频率准确度和短期稳定性有要求。一些网络要求背 靠背传递网络，一些网络要求端到端实现。如何应对这些不同网络的不同需求， 以及如何部署都需要相应的规范。2.满足分组时钟时间技术和标准演进的需求。ITU-T 在 IEEE 1588 的基础上开始了分组时钟时间技术的标准化。到 2010 年中旬，虽然还存在不少争议和待定，已 经基本完成了分组时钟 G.826x 系列的

3、制定工作，并已经启动了分组时间 G.827x 系列的编写工作。国内 CCSA 已在制定 PTN 设备技术标准，为了加快推进 PTN 技术的标准化和应用，CCSA 决定选择基于背靠背技术 syncE+1588 作为 PTN 设备的时间传递技术规范，要求各个厂家要统一到这种方式。但分组时钟时间国 际化的标准还在制定当中，所以可能会对现有 PTN 时间时钟的实现带来影响。1.1什么是同步时钟同步包括：频率同步和相位同步（也称时间同步），其关系可以用下面的秒表的 例子来说明（错误！未找到引用源。所示），假设有两块具有秒针的秒表，如果两块 表的频率同步，意味着两块表的秒针具有相同的“跳跃”周期，也就是两

4、块表走得一 样快。但是这并不意味着两块表所表示的相位相同。相位同步首先要求两块表有相同的时标（Time Scale），也就是时间的起始点（Epoch）和固定的时间间隔（Time Interval）。通常情况下，我们选择其中一块表作为同步参考源，即主时钟；另一块表作为从时钟， 使其保持与主时钟的频率和相位同步。为了消除相位差，主时钟可以提供一个以 60 秒 为周期的基准脉冲信号（即“对表”信号），使从时钟秒针的跳变位置在每一个基准 信号脉冲出现时，与主时钟秒针的跳变位置保持一致，则两块表就能保持相位的对齐（或相位同步）和频率同步。图 1-1 频率同步与相位同步的关系1.2为什么需要同步1.2.1

5、TDM 业务对时钟同步的需求传统固网的 TDM 的业务主要是语音业务。TDM 时分复用的机制需要时钟同步。如果 承载网两端的时钟不一致，经过一定时间的积累，会造成滑码，对承载业务造成影响。1.2.2无线接入网对时钟同步的需求无线接入网对时钟需求最严格，如果基站之间的频率不能满足同步要求，基站之间就 无法平滑切换导致出现掉线。无线技术存在多种制式，不同制式下对时钟的承载有不同的需求，如表 1-1 所示。表 1-1 不同制式对时钟的要求无线制式时钟频率精度要求时钟相位同步要求GSM50ppbNAWCDMA50ppbNATD-SCDMA50ppb3usCDMA200050ppb3usWiMax FD

6、D50ppbNAWiMax TDD50ppb1usLTE50ppb采用频率/时间同步总的来看，以 GSM/WCDMA 为代表的欧洲标准采用的是异步基站技术，此时只需要 做频率同步，精度要求 0.05ppm（或者 50ppb）。而以 CDMA/CDMA2000 代表的同 步基站技术，需要做时钟的相位同步（时间同步）。1.2.3分布式实时数据采集网络分布式实时数据采集系统作为联系物理世界和计算机世界的桥梁，发展迅猛。特别是 分布式无线传感器网络，广泛应用于船舶、飞机、航天等采集数据多、实时性要求较 高的地方。同步采集能保证数据采集系统的实时性、准确性和高效性。分布式数据采集逐步面向声音和视频，这也

7、天然的需要时间同步。1.2.4网络 OAM 性能检测OAM 性能检测，特别是对于抖动、时延这些和时间相关的性能参数的检测，需要被测 网络端点间进行时钟同步。否则，客观上，网络时延很大，但是，由于时钟不同步， 结算的结果可能是：网络时延为 0。1.3频率同步的技术ITU-T 分组网络同步与定时系列标准由 Q13/SG15 负责制定,主要有：lG.8261 定义了分组网络同步与定时的总体需求。lG.8262 定义了同步以太网设备时钟（EEC）的性能。lG.8264 主要定义分组同步网络的体系结构和同步功能模块。以上标准的应用范围限于在分组网络中实现频率的同步。在该组协议中，又包含多种 时钟同步技术

8、：差分时钟、ACR 时钟、同步以太网等。ACR：以电路仿真业务为基础，采用自适应的方法来恢复源端时钟；目的是解决在 PSN网络中仿真 TDM 业务时钟传递问题，保证宿端能恢复出源端 TDM 时钟。1.3.1ACR 同步限制恢复时钟的质量依赖于承载的 PSN 网络性能：lPSN 网络的延时变化（PDV）；lPSN 网络的路由倒换；lPSN 网络的丢包 等； 造成网络延迟变化（PDV）的因素有：l网络拓扑变化、网络流量负载变化；lQoS 策略变化；l网络延迟的分布本质上是不可预测的； CES ACR 只能恢复频率，无法恢复时间。 同时还要考虑各种滤波算法的局限：l现有各种滤波算法都只能针对特定的网

9、络延迟分布；l滤波算法主要根据 G.8261 定义的各种测试场景定义；1.3.2同步以太网物理层同步技术在传统 SDH 网络中应用广泛，其特点是同步网络节点具有较高频率准 确度和稳定性的本地时钟，该时钟可以是专用的同步设备（如 BITS/SSU）,也可以是 设备时钟（如 SEC）。每个节点可以从物理链路提取线路时钟或从外部同步接口获取 时钟，从多个时钟源中进行时钟质量选择，使本地时钟锁定在最高质量的时钟源，并 将锁定后的时钟传送到下游设备，通过逐级锁定，从而实现全网逐级同步到主参考时 钟（PRC）。对分组网络也可采取相似的技术，其原理如下图所示。图 1-2 分组网络物理层同步原理ITU-T 在

10、 IEEE 802.3 以太网物理层全双工模式的基础上提出了同步以太网的技术规 范，主要包括：同步以太网设备时钟（EEC）定义，同步以太网接口规范和以太网同 步消息信道（ESMC）的使用。EEC 是以太网数据接口的发送时钟，也是外部同步输出接口的时钟源（如错误！未找 到引用源。）。它可以从以太网物理链路的比特流中提取线路时钟，或从外部同步接 口获得参考时钟。并将两者作为系统时钟选择功能的输入，使系统时钟锁定到最佳时 钟源。EEC 的自由振荡频偏值小于+/-4.6ppm，而传统以太网设备时钟为+/-100ppm。 EEC 的性能由 G.8262 定义，如频率准确度、保持模式、输出抖动和漂动、输入

11、抖动 和漂动容限等。图 1-3 同步以太网设备时钟 EEC同步以太网接口是同步以太网设备的数据接口，可配置运行在同步或非同步模式。同步模式可完全与非同步模式接口进行数据互通，但不能时钟同步互通。只有两端都 运行同步模式，才能时钟同步互通。以太网同步消息信道（ESMC）是 MAC 层的单向广播协议信道，用于在设备间传送同 步状态信息 SSM，包括时钟质量等级 QL、路径、端口优先级等。设备根据 SSM 优选 时钟。SSM 的使用规则和时钟选择算法符合 G.781 的规范。同步以太网目前只实现频率同步，但 ESMC 是基于 MAC 层的协议，其扩展功能有待 进一步定义，目前已有部分运营商和厂商提出

12、在 ESMC 中实现相位或时间传送的方案， 这种方案与其他采用分组协议同步的方式（如 1588v2，NTP）之间的比较优势或劣势 还处于争论阶段。1.3.3IEEE 1588 V2IEEE 在 2002 年发布了 IEEE1588 标准，该标准定义了一种精确时间同步协议（PTP）。 IEEE1588 是针对局域网组播环境制定的标准，在电信网络的复杂环境下，IEEE1588 的应用将受到限制。2008 年发布 IEEE1588v2（以下简称 1588v2），该版本中增加 了适应电信网络应用的技术特点。1.3.4IEEE 1588 时钟同步整体功能在 PTN 设备里 1588 频率恢复为 PTN

13、时钟中的一部分。PTN 时钟来源有以 bits、同 步以太网、SDH 时钟等为代表的物理时钟，也有以 1588 为代表的分组时钟。ITUT-G.8265 标准规范了端对端穿越第三方网络 1588v2 频率恢复技术在电信网络的 应用，确定了以单播方式为代表的频率恢复架构。但在 G.827x 系列的时间同步标准里，将允许点对点方式 1588 频率同步，以组播方式 为代表的频率同步，为时间同步提供频率。在 PTN 系统里，两种方式应当都支持，目前标准只对 G.8262 做了规范，考虑到两套 系统实现的差异性，在 PTN 设备里，二者不共存模式。G.8265 是 1588 和 SSM 的融合。1.3.

14、5端对端 1588 频率传送网络设计和规划原则1.能够实现主时钟设备（Master）与从时钟设备（Slave）之间互通。2.能够满足广域电信网络可管理的运营要求。3.能够实现与现有基于 SDH 频率同步网络和同步以太网网络的互操作。4.能够实现可配置的固定时钟模式。5.保护机制必须符合传统的电信运营规则，Slave 应能从地域分布不同的 Master 中 选择合适的时钟源。6.Slave 的时钟源选择应与现有的物理层时钟选择机制保持一致，即允许基于时钟 质量等级（QL）和优先级的选择。7.允许同步协议使用标准的网络安全机制确保时钟网络的完整性。1.3.6端对端 1588 频率传送组网模式l一般

15、架构图 1-4 端到端 1588 时钟恢复网络架构1588时间 服务器PTN_slave中间网络PTN_slavePTN_slavel保护架构图 1-5 端到端 1588 时钟保护架构主用1588时 间服务器备用1588时 间服务器中间网络PTN_slave1.4时间同步技术1.4.1 NTPIETF 的时间同步协议（NTP）实现了 INTERNET 上用户与时间服务器之间时间同步， 目前广泛使用的 NTPv3 可以达到 10 毫秒左右的同步精度。IETF 正在进行 NTPv4 的 标准工作：支持 IPv6 和动态发现服务器。预期同步精度 10 微秒级。IETF 于 2007 年成立了 TIC

16、TOC（Timing over IP Connections and Transfer of Clock） 工作组, 研究基于 IP/MPLS 分组协议实现时钟或时间传送。目前 TICTOC 的工作集中 在接纳需求方面的输入文稿。1.4.2 IEEE 1588 V2IEEE 在 2002 年发布了 IEEE1588 标准，该标准定义了一种精确时间同步协议（PTP）。 IEEE1588 是针对局域网组播环境制定的标准，在电信网络的复杂环境下，IEEE1588 的应用将受到限制。2008 年发布 IEEE1588v2（以下简称 1588v2），该版本中增加 了适应电信网络应用的技术特点。1588v

17、2 基于 1588 的 PTP，可实现于诸如 Ethernet/IPv4/v6/UDP 等协议之上。1588v2 定义三种基本时钟类型：普通时钟（OC）、边界时钟（BC）和透明时钟（TC）。l 普通时钟是单端口器件，可以作为主时钟（Grandmaster）或从时钟（Slave）。一个同步域内 只能有唯一的 Grandmaster。Grandmaster 的频率准确度和稳定性直接关系到整个同 步网络的性能。一般可考虑 PRC 或同步于 GPS 系统。Slave 的性能决定时戳的精度 以及 Sync 消息的速率。l 边界时钟是多端口器件，可连接多个普通时钟或透明时钟。边界时钟的多个端口中，有一个作

18、 为从端口，连接到主时钟（Grandmaster）或其他边界时钟的主端口，其余端口作为 主端口连接从时钟或下一级边界时钟的从端口，或作为备份端口。边界时钟可在一个 同步域内扩展出多个子域，增加从时钟的数量，构成树形的同步拓扑结构，减少 Grandmaster 的消息处理负荷。但是 Grandmaster 到远端 Slave 之间串入多个边界时 钟会引起累积漂移，增加远端 Slave 的误差。l 透明时钟连接主时钟与从时钟或边界时钟的主端口与从时钟。它对主从时钟之间交互的同步消 息进行透明转发，并且计算同步消息（如 Sync，Delay_Req）在本地的缓冲处理时间， 并将该时间写入同步消息的

19、CorrectionField 字节块中，从时钟根据该字节中的值和同 步消息的时戳值计算平均路径延迟和时间差。l 同步过程同步消息类型有一般消息和事件消息。一般消息（如 Follow_Up）本身不进行时戳处 理，它可以携带事件消息（如 Sync）的准确发送或接收时间，还具有完成网络配置、管理、或 PTP 节点之间通信的功能（如 Announce，Management）。事件消息本身 需要进行时戳处理，并可携带或不携带时戳。从时钟根据事件消息的时戳或由一般消 息携带的时戳计算路径延迟和主从时钟之间的时间差。1588v2 的一般同步过程如错 误！未找到引用源。所示（以 Delay request-

20、response 模式为例）。图 1-6 主从时钟间的同步过程l 时戳处理延迟1588v2 的时戳处理由硬件完成，时戳处理单元的位置处于 PHY 层与 MAC 层之间， 如错误！未找到引用源。所示。硬件时戳处理可以补偿 1588v2 协议帧通过协议栈时 消耗的时间，保证端口消息发送和接收时戳的精度。图 1-7 IEEE1588 v2 时间戳处理l路径与节点缓冲延迟除了时戳处理延迟，影响同步精度的主要因素还有节点缓冲延迟和路径延迟。1588v2 定义两种透明时钟，用于节点缓冲延迟补偿：End-to-End TC（E2E TC）和 Peer-to-Peer TC（P2P TC）。对于传输路径的补偿

21、，有两种方式：Delay request-response 方式和 Peer delay 方式。l Delay request-response其可结合 E2E TC 使用，该 TC 只需要在入口和出口处在报文上标记处理时戳，关于 时间延迟补偿的计算全部由 Slave 完成。如错误！未找到引用源。所示。图 1-8 Delay request-response 延时补偿方式l Peer delay其可结合 P2P TC 使用，该 TC 参与端点间的时间延迟计算，每个端点分别与 TC 交互， 并计算 P2P 之间的时间延迟，Slave 利用计算结果计算延迟补偿。如错误！未找到引 用源。所示。图 1

22、-9 Peer delay 延时补偿方式1588v2 的同步精度受到多方面因素的影响，因此在实际网络部署中要综合考虑。目前， 在纯以太网交换机组成的测试网络中，1588v2 可以达到亚微秒级的精度；在有边界时 钟或透明时钟等中间节点支持下，可以达到 20ns 到 100ns 的精度范围。PTP 混合类型设备又分为 OC+E2ETC 和 OC+P2PTC 两种：l OC+E2ETC：具备多个 PTP 端口的设备，其中一个端口配置为 OC，用来恢复频 率或时间，同时其 PTP 报文还能透传。此外的其他所有 PTP 端口都配置为纯 E2ETC 模式，只透传报文。OC 模式下的参考源可从多个端口中选择

23、。l OC+P2PTC：具备多个 PTP 端口的设备，其中一个端口配置为 OC，用来恢复频 率，同时其 PTP 报文还能透传。此外的其他所有 PTP 端口都配置为纯 P2PTC 模式，只透传报文。OC 模式下的参考源可从多个端口中选择。2时钟/时间同步解决方案2.1频率同步解决方案2.1.1 Sync E 及应用场景同步以太网的组网应用和 SDH 类似，支持环网和树状网组网（如错误！未找到引用源。 所示），通常由 RNC 提供时钟源，时钟信息通过同步以太网传送后到达各个基站，从而保持全网同步状态。在树状组网中，无时钟路由保护。在环网组网中，如果当前时 钟路由发生故障，通过告警、SSM 等信息交

24、互，相关网元可以从其它方向跟踪源时钟， 从而实现时钟路由保护。图 2-1 同步以太网组网应用另一方面，同步信息经过网元传递后抖动会增加，因此在网络部署中，设备如果能以 最短路径跟踪时钟源，则可以获得较好的时钟质量。ZTE IPTN 产品对 SSM 信息进行 扩展，在 SSM 信息中增加时钟经过的节点数，可以实现任何情况下网元以最短路径跟 踪时钟源。图 2-2 同步以太网最优时钟选择如错误！未找到引用源。所示，网元 C 可以从 B 点或 D 点跟踪源 A 发出的时钟信息， 但从 B 点跟踪，时钟只经过一个节点，如果从 D 点跟踪，则经过了两个节点，为了使 C 点获得较高的时钟之类，ZTE IPT

25、N 产品会自动优选 B 点方向的时钟。2.1.2 CES ACR 及应用场景lRNC 与 NodeB 之间通过 E1 口透传业务，RNC 把时钟通过 CES ACR 传递给NodeBlBSC 与 BTS 之间通过 E1 口透传业务，BSC 把时钟通过 CES ACR 传递给 BTSlE1 专线业务，需要透传 PSN 网络，通过 CES ACR 透传源端 E1 时钟2.1.31588 ACR 及应用场景运营商在 NodeB 和 RNC 侧使用 PTN 设备，中间穿越以太网络，中间的以太网络不支 持物理时钟和 IEEE 1588 V2 协议。这种场景中，运营商可以利用第三方网络透传 1588 V2

26、 时钟报文，通过 1588 ACR 实现端到端设备的频率同步。图 2-3 1588 ACR 应用场景l1588 ACR 目前只支持穿越 ME（纯以太网络）/微波的网络。l在满足穿越路径是纯以太网络前提下l在与以太网络对接的 PTN 设备上通过 1588 ACR 恢复时钟频率信息，然后通过 物理层往下游传递时钟。l由于 1588 V2 时钟报文为多播报文，所以第三方网络需要支持二层多播。2.2时间同步解决方案2.2.1 1pps+TOD 功能2.2.1.1接口特性PTN 设备支持如下物理特性的 1PPS + ToD 接口。1PPS 和 ToD 信息传送采用 RS422 电平方式，物理接头采用 R

27、J45 或 DB9，其电气特性分别满足 xx 规范和 xx 规范的要 求。接头的线序要求如表所示；1PPS 秒脉冲采用上升沿作为准时沿，上升时间应小 于 50ns，脉宽应为 20ms 200ms。ToD 波特率默认为 9600，无奇偶校验。包含一个起始位（用低电平表示）和一个停止 位（用高电平表示），8 个数据位，空闲帧数据均为高电平。应在 1PPS 上升沿 1ms 后开始传送 ToD 信息，并在 500ms 内传完，此 ToD 标识当前 1PPS 上升沿时间。如 图 1-xx 所示。ToD 报文的发送频率为 1 个/秒。表 2-1 1PPS 和 TOD 的接口特性PIN信号定义说明1NC默认

28、态为悬空（高阻）2NC默认态为悬空（高阻）3422_1_N1PPS4GNDRS422 电平 GND5GNDRS422 电平 GND6422_1_P1PPS7422_2_NToD 时间信息8422_2_PToD 时间信息图 2-4 1PPS 脉冲和 ToD 信息传送的示意图2.2.1.2 TOD 帧格式ToD 消息使用完整的 8bit 一个字节的数据进行传输，采用校验和保护，使用消息类型 和消息 ID 两级分类方式。对于超过一个字节的域，须遵循 Big Endian 规范，bit0 代表 字节中的最低有效位（LSB），每个字节的 bit0 最先发送。ToD 帧内容：l 帧头：由 SYNC CHA

29、R 1 和 SYNC CHAR 2 两个字节组成。l消息头：由消息类型和消息 ID 组成。CLASS 为 ToD 消息的基本分类，1 个字节 长度。ID 为具体 ToD 消息的编号，一个字节长度。l 消息长度域：两个字节长度。消息长度域计算的有效范围只包括消息的净载荷（Payload），不包含帧头、消息头、消息长度域本身以及校验域。l 载荷域：ToD 消息内容，由若干字节组成。l 帧校验序列（FCS）域：帧校验序列的生成多项式为：G(x) = x8 + x5 + x4 + 1注：检验码初始值设置为 0xFF，输入数据无需取反。校验算法采用右移算法。输 出校验数据无需取反。校验字节发送时，最低有

30、效位 bit0 最先发送，与数据字节 一致。2.3总结性能成本带宽占用技术成熟 度兼容现网时间传递物理层同步高中无高否不支持IEEE 1588V2中中中低否支持ACR低低无低是不支持3同步规划/设计应用范围3G/LTE 网络同步系统的组成包括时间源、高精度时间同步设备、PTN 传送网络和3G/LTE 基站 4 部分，其接口连接关系如下所示：连接标 识连接类型逻辑类型/物理接口数据格式1GPS 和时间源服务器 之间的连接BNC 接口2M TDM 信号2时间源服务器和承载网 PTN 主时间节点的端口 连接PPS+TOD/RJ45接口,RS422 电平信号PPS:脉冲信号；TOD:数据 时间信息15

31、88V2 接口/GE,FE2 层组播/3 层组播/3 层单播1588 报文3承载网 PTN 节点之间 的端口链接1588V2接口/XGE,GE,FE2 层组播/3 层单播4承载网 PTN 节点和 PPS+TOD/RJ45接PPS:脉冲信号；TOD:数据连接标 识连接类型逻辑类型/物理接口数据格式NODE B 之间的端口连 接口,RS422 电平信号时间信息1588V2 接口/GE,FE2 层组播/三层组播/本文档只用于指导在基于 PTN 的承载网络中 1588v2 时间同步的部署，定义范围为接 口 2 和接口 4 之间。时间同步的部署包括频率同步和 1588v2 时间同步两方面内容。工程使用前

32、，全网时 钟必须频率同步，上图中各个接口之间的频率同步方法见下表：连接标 识连接类型频率同步方式1GPS 和时间源服务器/BITS 之间 的连接内部时间源同步方式2时间源服务器和承载网 PTN 主时 间节点的端口连接采用 2Mbits/s 频率同步（需保证和时间源为 同源频率）基于 1PPS 同步3承载网 PTN 节点之间的端口链接基于底层物理码型的同步以太网恢复（推荐 使用）基于 1588 报文进行频率恢复（当承载网经过 波分等设备时）4承载网 PTN 节点和 NODE B 之间 的端口连接基于底层物理码型的同步以太网恢复频率信 息基于 1588 报文进行频率恢复另外，对于时间同步，工程使用

33、前，需要这些跨段需要注意进行补偿，以保证全网光 纤对称。建议逐节点测试一遍，保证 PTN 相邻节点之间相差不超过 50ns；任意节点 和时间源节点之间相差不超过 100ns（主要考虑时间源的抖动情况）。此外，还需要 对首、末节点的“带外线缆传输距离”进行测试及补偿设置，具体补偿情况见下表：连接标 识连接类型时延补偿/非对称补偿1GPS 和时间源服务器之间的连接进行时延补偿2时间源服务器和承载网 PTN 主时间 节点的端口连接带外 PPS+TOD 接口:时延补偿1588V2 接口：非对称补偿3承载网 PTN 节点之间的端口链接1588 非对称补偿4承载网 PTN 节点和 NODE B 之间的带外

34、 PPS+TOD 接口:时延补偿连接标 识连接类型时延补偿/非对称补偿端口连接1588V2 接口：非对称补偿（由于链路较 短，一般无需补偿）目前建议采用物理层同步以太网频率同步配合全网 BC 时间同步方式，本文档主要介 绍这种部署方案。4时钟同步方案4.1方案概述PTN 设备时钟同步方案采用同步以太网技术，组网应用和 SDH 类似，支持环网和树 状网组网。通常由 BITS 提供时钟源，通过 2M 外时钟接口与同机房的核心层 PTN 设 备相接，汇聚层和接入层 PTN 设备跟踪 10GE/GE 等同步以太网链路时钟，经过逐级 传递将时钟信息传送到各个基站，保持全网同步状态，如下图所示。在树状组网

35、中， 无时钟路由保护。在环网组网中，如果当前时钟路由发生故障，通过告警、SSM 信息 等相关网元可以从其它方向跟踪源时钟，从而实现时钟路由保护。图 4-1 时钟同步传递同步信息经过网元传递后抖动会增加，因此在网络部署中，设备需要以最短路径跟踪 时钟源，以获得更好的时钟质量。设备通过对 SSM 信息进行扩展，在 SSM 信息中增 加时钟经过的节点数，实现任何情况下网元以最短路径跟踪时钟源，如下图所示。网元 C 可以从 B 点或 D 点跟踪源 A 发出的时钟信息，但从 B 点跟踪，时钟只经过一 个节点，如果从 D 点跟踪，则经过了两个节点，为了使 C 点获得较高的时钟之类，需 要设置设备自动优选

36、B 点方向的时钟。4.2外时钟源引入时钟同步源由处于核心层同 BITS 同机房的 PTN 设备引入，通过 2M Bit 或 2M Hz 外 时钟接口与外时钟源对接引入。如下图所示：外时钟源有几种情况：1. 目前，在本地网正在部署高精度时间同步设备，如果可以提供外 2M Bit 或 2M Hz频率源，则可以由此时间同步设备引入；2. 由同机楼 BITS 设备引入 2M 外时钟；3. 由时间同步设备的 1PPS 接口引入；4. 由同机房的 MSTP 设备外同步接口引入外时钟源，优选省内二干 SDH 设备。建议有条件的情况下首先选择前面两种方式。核心层 PTN 设备需要由两个不同的外时 钟源引入同步

37、，以作主备。4.3PTN 网络内时钟传递时钟同步信息由 BITS 设备引入 PTN 承载网之后，依次经由核心层、汇聚层和接入层 网络向基站传递，最终实现全网同步。核心层网络一般会呈现环形组网或 MESH、半 MESH 状网络架构。无论环形组网还是 MESH 状组网，其定时传递线路都由时钟引入站点向两侧传递。汇聚层和接入层网络 一般组环网，同步信息由东向和西向两个方向传递，每个站点时钟优先级列表里同时 选定东向和西向，以作保护。网络中各节点需要启用 SSM 功能，以实现时钟保护，防 止定时成环。举例如下：需要保证全网所有 PTN 设备的频率源跟踪时间源服务器或 BITS 时钟，频率同步的路 径建

38、议采用基于同步以太网的频率恢复方式，各节点的时钟配置如下：网元标 识网元类型同步以太网时钟跟踪情况SSM 使用方式SSM 自振质量 等级A主时钟接入节 点优先级 1：跟踪主 BITS,设置 其优先等级为 G.811； 优先 级 2：跟踪线路时钟使用自定义时 钟方式 1G.812 本地局 时钟B备时钟接入节 点优先级 1：跟踪线路时钟； 优先级 2：跟踪备 BITS，设使用自定义时 钟方式 1G.813 时钟网元标 识网元类型同步以太网时钟跟踪情况SSM 使用方式SSM 自振质量 等级A主时钟接入节 点优先级 1：跟踪主 BITS,设置 其优先等级为 G.811； 优先 级 2：跟踪线路时钟使用

39、自定义时 钟方式 1G.812 本地局 时钟置其优先级为 G.812 转接局 时钟；CPTN 汇聚节点优先级 1：跟踪离主时钟节 点跳数最短的线路时钟；优 先级 2：跟踪离次时钟节点 跳数次短的线路时钟；使用自定义时 钟方式 1G.813 时钟DPTN 接入节点优先级 1：跟踪离主时钟节 点跳数最短的线路时钟；优 先级 2：跟踪离主时钟节点 跳数次短的线路时钟；使用自定义时 钟方式 1G.813 时钟4.4与 3G/LTE 基站对接根据 3G/LTE 基站是否支持同步以太网，PTN 接入层设备有两种方式实现与 3G/LTE基站对接，传送频率：1.如果基站支持同步以太网，接入层 PTN 设备可以

40、通过 FE 业务接口（电光自选） 向 3G/LTE 基站传送同步，3G/LTE 基站由业务接口跟踪频率；2.如果基站不支持同步以太网，接入层 PTN 设备需要通过 2M 外同步接口同步3G/LTE 基站，需要注意 2M 链路传送距离的限制。 根据情况，酌情选择合适的对接方式。4.5规划原则物理层同步以太网时钟规划遵循以下基本原则：1.本地网内，全网统一引入时钟频率源，一般采用和 BITS 同机房的核心节点引入 外接频率同步源，再逐级传递到各个节点。2.核心、汇聚层的网络应采用时钟保护，并设置主、备时钟基准源，用于时钟主备 倒换。接入层一般只在中心站设置一个时钟基准源，其余各站跟踪中心站时钟。3

41、. 全网启用扩展 SSM 协议，避免产生频率同步环，并增强频率同步的保护能力。 扩展 SSM 协议要为每一个从时钟子网外部引入的时间源分配一个独立的时钟源 ID。4.不配置 SSM 信息时不要在本网元内将时钟配置成环，SSM 信息的接收需要在一 定的衰减范围内，超过衰减范围，SSM 信息无法接收。5.在核心层、汇聚层、接入层要合理规划时钟同步网，避免时钟互锁、时钟环的形 成。线路时钟跟踪遵循最短路径要求。6.线路时钟跟踪应遵循最短路径要求：小于 6 个网元组成的环网，可以从一个方向跟踪基准时钟源，大于或等于 6 个网元组成的环网，线路时钟要保证跟踪最短路 径。即 N 个网元的网络，应有 N/2

42、 个网元从一个方向跟踪基准时钟，另 N/2 个网 元从另一个方向跟踪基准时钟源。7.对于时钟长链要考虑给予时钟补偿：传送链路中的 G.812 从时钟数量不超过 7 个， 两个 G.812 从时钟之间的 G.813 时钟数量不超过 20 个，G.811，G.812 之间的 G.813 的时钟数量也不能超过 20 个，G.813 时钟总数不超过 60 个。8.局间宜采用从同步以太中提取时钟，不宜采用支路信号定时。5时间同步方案5.1方案概述在实现全网频率频率同步的基础上，通过 PTN 设备 1588v2 时间同步功能，实现全网 时间同步，替换 GPS。一般在 PTN 网络中，只需其中一个网元输入时

43、间信息（一般 为核心层 PTN 设备，为实现保护，需要由两端 PTN 设备分别从不同的时间源引入）， 例如通过 1PPS+TOD 接口从高精度时间同步设备接收时间信息，PTN 网络通过 1588 协议将时间信息分发到其它网元，再通过以太网接口或其它接口到达基站，从而实现 各基站之间的时间同步，如下图所示。此方式要求基站侧支持 1588 协议或支持时间接 口，如果基站支持 1588 协议，则 PTN 可以工作在透明时钟方式，否则，PTN 需要工 作在边界时钟方式。按照要求，PTN 设备 1588v2 时间同步的部署采用全网 BC 的模式，即 PTN 承载网各 节点都配置为 BC 时钟模式。5.2

44、外时间源引入5.2.1引入方案对核心节点 PTN 设备引接外部时间源规定的相关原则如下：1.原则上均从时间同步服务器所在机房的核心节点设备上引接；2. 如果本地网中核心节点将组网用的和终端用的传输设备分开组网，即可从组网用 的设备上引接，也可从终端用的设备上引接，原则上那类设备数量少采用那类设 备引接，以保证外接的节点最少。3. 如果在 BITS 机房需要引接的设备较多或核心节点设备数量较多时，也可所有节 点组成环网，以传递时间同步信息，减少直接接时间源的节点数量。4. 如果 BITS 所在机房各个设备相对独立且设备数量较多时，也可通过 GE、FE 等 各种速率的业务接口对接，这样，只需要一套

45、设备外接时间源即可。根据以上原则，针对几种典型的组网模式，给出几种引接方式。1.模型一：从组网节点引接在时间服务器所在的核心节点，原则上从组网设备上引接；当核心节点分为终端 用 PTN 设备和组网用 PTN 设备，当 BITS 所在机房的组网 PTN 设备数量少于终 端 PTN 设备时，从组网 PTN 设备外接时间源。当核心节点只有组网设备时，从核心节点引接；另外，在终端用的 PTN 设备有 m 个，用于组环的 PTn 设备有 n 个，其中组环的各个环之间没有关联，且 n<m 时， 可从组网 PTN 设备上外接时间同步源。2. 模型二：从终端 PTN 设备引接在核心节点，当 BITS 所

46、在机房的组网 PTN 设备数量多余终端 PTN 设备时，从 终端 PTN 设备外接时间源。在终端用的 PTN 设备有 m 个，用于组环的 PTN 设备有 n 个，其中组环的各个环 之间没有关联，且 n>m 时，可从组网 PTN 设备上外接时间同步源。3. 模型三：组网节点组环在时间服务器所在机房，当组网 PTN 节点数量较多时，将组网节点的设备互相串 联起来形成环路。用于组环的 PTn 设备有 n 个，且 n>8 时，可从组环 PTN 设备上外接时间同步源。4. 模型四：终端节点设备组环在时间服务器所在机房，当终端 PTN 节点数量较多时，将终端节点的设备互相串 联起来形成环路。用

47、于终端的 PTN 设备有 m 个，且 m>8 时，可从终端 PTN 设备上外接时间同步 源。以上只是给出几种比较典型的方式，各个本地网可结合自身的建网模式和未来的规划， 合理选择各种引接方式。5.2.2接口PTN 设备接入高精度时间同步设备时，为保证安全性和不引起频繁的主备用时间同步 设备倒换，建议采用双路引入时间同步源，主用采用 1PPS+TOD 接口，备用采用 1588V2 PTP 接口（光电口自选）。5.2.3损耗补偿通过 1PPS+TOD 接口引接 PTN 设备和外时间源时，根据需要进行时延补偿。详细内 容见 3.3 节。5.3时间同步部署核心层 PTN 设备引接外时间源，作为

48、Grandmaster Clock，全网 PTN 设备部署为 BC 时钟节点，作为中间层次从高层接收、并向底层传递时钟时间，整个网络是一种典型 的主从层次拓扑，最后实现 RNC 和 NodeB 之间的精确时间同步。NodeB 作为 Slave Clock，从 PTP 报文中获取时间同步信息实现同步，或者 NodeB 节点通过带外方式通 过 1PPS+TOD 的方式实现时间同步。采用此种方案，PTN 各个节点也实现精确的时间同步。在每个站点 PTN 设备上，需要使能 BMC 算法，配置每个 PTP 端口相关属性参数，以 实现主用同步源故障时，切换到备用同步线路上去。5.3.1节点设置如下图所示组

49、网拓扑：若时间源为带外方式，通过 1PPS+TOD 方式接入，则各节点设置如下所示：表 5-1 PTN 带外接入时间源的各节点时间同步规划表时间源带外 PPS+TOD 接入 PTN 方式网元网元类型时钟节点类PTP 同步算法时间时间节标识型SYNC报文发 送频率Delay_req发送频率announce发送频率节点点二级一级 优先 级设优先级 设置置A主时间接 入节点E2E BC1 HZ1 HZ0.5 HZ1050B备时间接 入节点E2E BC1 HZ1 HZ0.5 HZ1060CPTN 汇聚 节点E2E BC1 HZ1 HZ0.5 HZ128（默 认）128 （默 认）DPTN 接入 节点E

50、2E BC和和 NODE和 NODEB 之间采 用 8 HZ128（默 认）128 （默 认）NODEB 之间 采用 16/S；和 PTN 之B 之间采 用 16/S； 和 PTN 之 间 采 用间采用 1/S1/SNODE BNODE BOC（SLAVE）16 HZ16 HZ8 HZ128（默 认）128 （默 认）若时间源为带内方式，通过 FE/GE 接口接入 PTN，则各节点设置如下所示：表 5-2 PTN 带内接入时间源的各节点时间同步规划表时间源带内 1588 接入 PTN 方式网元标 识网元类型时钟节点类型PTP 同步算法时间一级 优先级节 点优先级 设置SYNC报文发 送频率De

51、lay_req发送频率announce报文发送 频率时间源 服务器主时间源 服务器OC（MASTER）1 HZ1 HZ0.5 HZ1时间源 服务器备时间源 服务器OC（MASTER）1 HZ1 HZ0.5 HZ2时间源带内 1588 接入 PTN 方式网元标 识网元类型时钟节点类型PTP 同步算法时间一级 优先级节 点优先级 设置SYNC报文发 送频率Delay_req发送频率announce报文发送 频率A主时间接 入节点E2E BC1 HZ1 HZ0.5 HZ10B备 时间接 入节点E2E BC1 HZ1 HZ0.5 HZ128（默认）CPTN 汇聚 节点E2E BC1 HZ1 HZ0.5 HZ128（默认）DPTN 接入 节点E2E BC和NODEB 之间 采 用 16/S ； 和 PTN之间采 用 1/S和 NODEB 之间采 用 16/S ； 和 PTN 之 间采用 1/S和 NODEB 之间采 用 8 HZ128（默认）NODE BNODE BOC（SLAVE）16 HZ16 HZ8 HZ128（默认）5.3.2带外时延补偿带外补偿方