通过IEEE 1588v2或同步以太网解决分配频率同步问题

定时 和 同 步 曾 经 是 常 规 的 网 络 功 能 ， 但 随 着 移 动 络 和 回 程 技 术 的 演 进 ， 其 需 求 发 生 了 速 变 化 。 运 营 商 采 用IEEE 1588v2精确定时协议（IEEE 1588v2 Precision Timing Protocol （PTP））或同步以太网（Synchronous Ethernet， SyncE）， 成 功 地 通 过 异 步 以 太 网 回 程 网 络 解 决 了 分 配 频 率 同 步 的 挑 战 。

然 而 ， LT E 时 分 双 工 (LT E -T D D) 和 LT E -A dvan ced (LTE-A)带来了新的非常严苛的时间和相位同步信号要求。 此外，多项新的回程技术也随着小型蜂窝的出现得到采用。 另一方面，定时(尤其是基于GPS的定时)是这个行业的关键 性网络安全元素，因为影响GPS定时的漏洞可以有多种形 式，包括恶意攻击。

严苛的相位定时、新的回程技术和安全要求，将蜂窝 站点同步问题推到了风口浪尖。每个网络的最佳解决方案取 决于若干基础因素，并且充分利用同级最佳的精确时间协议 (PTP)主时钟技术。高层建筑中的小型蜂窝网络，还需要考虑多个特别的因素，因此直到现在还是仅仅依靠使用在屋顶安装的定时接收器和天线，且天线与小型蜂窝的连接往往要 经过长长的多层楼板布线，因此安装困难且成本昂贵。现 在，这些小型蜂窝可以使用新型GNSS主时钟解决方案将天 线集成进具有高性价比的单个的解决方案中，以实现占用面 积小和即插即用的安装特性。

图1 频率、相位和时间同步

1 要求和挑战
定时和同步是数字网络运作的基础，在过去，只需相 对简便的频率同步便可满足所有要求。然而，LTE-TDD 和 LTE-A技术增加了相位和时间同步要求，图1所示为三者之 间的区别。精确和准确也非常重要，运营商基于非常精确和准确 的基准参考来实现这两个要求。在几乎所有情况下，这个 参考都是来自GNSS卫星系统(GPS、GLONASS或北斗)传输 的信号。高质量GNSS接收器从卫星信号导出频率并计算时 间，而后，同步设备将它用作网络定时的基准。最佳定时和 同步设备还使用其它频率输入，比如同步以太网或E1/T1信 号，使得解决方案在精确和准确的时间上快速收敛，并且在 GNSS信号受影响或只能断续提供时更好的保持性能。

LTE-TDDT和LTE-A网络中的时间和相位参考必须可追溯至国际协调时间(UTC)。ITU-T G.8272 定义要求如下：
• 主基准参考时钟(PRTC)；
• 相比用于基准参考时钟(PRC)的长期成熟标准，具有 时间和相位改进，以及用于频率同步的基准参考源(PRS)；
若没有共同的UTC时间基准，蜂窝基站便无法按预期

图2 部分路径支持和/或边界主时钟部署场景

运作。必需强调的是SyncE只是频率参考，无法被PTP时钟 (比如边界时钟)用作基准时间参考。对于定时要求非常严苛的无线通信应用来说，倘若GPS定时接收器无法处理卫星数据，蜂窝基站也可使用早已部 署了的原子钟振荡器。在新的LTE网络部署中，还使用高成 本效益的PTP/IEEE 1588技术。在重视成本但不一定需要保 持24小时低于1.5μs的严苛定时精度等级的基站/eNodeBs场 合，会采用这项技术来替代原子钟振荡器来保持和维护时 间和相位。PTP是第二级或第三级时间戳协议，它分配来 自主时钟的精确定时，并且作为GNSS定时源的备份分配至 LTE eNodeBs，或者在无法获取GNSS的信号场所用作基准定 时源。GNSS接收器和PTP是相辅相成的，PTP可以用于确认 GNSS接收器提供的精确定时，同样，GNSS接收器也可以验 证PTP提供精确的定时。

2 用于严苛的时间和相位同步的解决方案
现有三种已验证的主要技术可以满足LTE-TDD和LTE-A网络严苛的相位和时间同步要求：“无处不在的GNSS”、带有“全路径支持”的PTP，以及具有“部分路径支持和/或边界主时钟”的PTP。每种解决方案各有其优缺点。

• 无处不在的GNSS：GNSS接收器部署于每个移动基 站，并且可以作为单独的设备或嵌入在基站中。它还可以 集成在并置或附近的蜂窝基站路由器(CSR)或网络接口设备 (NID)中， 如果它们也支持至基站的同步分配， 通常使用 PTP技术。这种方法虽然简单，可是并非在每个场点均是经 济或技术可行的，尤其用于公共接入小型蜂窝，它还将使得 eNodeBs易于受到GNSS信号的干扰。GNSS信号的易损性是 一个日益严重的问题，因为信号在地球表面是非常微弱的， 易于受到干扰。选择“无处不在的GNSS”方案的运营商， 需要一个在这种技术不可行的情况下的替代解决方案，并 且，最好的实践也要求运营商拥有一个后备定时源。运营商 需要使用其它解决方案作为基准定时解决方案，或者作为无 法部署GNSS的场所的替代源，或作为GNSS信号受损场所的 后备定时源。

• 具有全路径支持的PTP规范(G.8275.1)：IEEE 1588-2008精确时间协议是一项经过验证的技术，在基于数据包的 回程网络上分配同步信号至需要频率同步的移动网络。通常 使用集中式PTP主时钟(具有满足G.8272 PRTC要求的GNSS 基准参考)来部署，而后，在移动网络组件中与从时钟软件 或客户时钟软件进行互操作，使得客户可以确定频率并计算 时间。全路径支持适合用于所有地点已经部署新回程设备的 站点(比如新建部署(greenfield deployments))，但若用在其它 网络场景中，便具有实际缺点。