毕业设计（论文）时间同步系统在TDSCDMA网络中应用的研究.doc

《毕业设计（论文）时间同步系统在TDSCDMA网络中应用的研究.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计（论文）时间同步系统在TDSCDMA网络中应用的研究.doc（67页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、 编 号： 审定成绩： 大学毕业设计（论文）设计（论文）题目：时间同步系统在TD-SCDMA网络中应用的研究学 院 名 称 ：学 生 姓 名 ：专 业 ：班 级 ：学 号 ：指 导 教 师 ：答辩组 负责人 ：填表时间：2012年 6月教务处制摘 要本文主要研究时间同步系统在TD-SCDMA（Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access，时分同步码分多址）中的应用。作为数字化通信网的基础，同步网（Snchronization Network ）是保证通信质量的关键因素。TD-SCDMA基站的时间同步解决方案采用了我国自主知识产权

2、的“北斗卫星”和分组网时间传递的方案来替代基站加装GPS，取得了较大进展。这需要在分组网络中使用IEEE1588v2技术，通过IEEE1588v2协议报文实现时间同步。而作为中国移动3G移动基站回传网络的主要解决方案，PTN替代GPS时钟传输的性能是被重点考量的关键指标之一。借助同步以太网1588v2技术，PTN可以实现高质量的网络同步，也可以解决移动3G基站回传中非常重要的时钟同步问题，同时省去了在基站安装GPS接收系统带来的限制。其中同步以太网可以实现PTN中的端到端频率传送，而1588v2采用主从时钟方案，对时间进行编码传送，利用网络链路的对称性和延时测量技术实现主从时钟的频率、相位和绝

3、对时间的同步。2010年中国移动分别在全国31个省/市/自治区的1个地市本地网中进行试点建设，并于2011年展开第二阶段时间同步建设，本文最后就时间同步设备及建设方案进行简单介绍。【关键词】TD-SCDMA 北斗 IEEE1588v2 时间同步ABSTRACTThis thesis mainly discusses the application of time synchronization system in the TD-SCDMA system. As a basis of digital communication network, the synchronization netwo

4、rk is a key factor to ensure communication quality.The base station time synchronization solutions of TD-SCDMA system, adopting our own intellectual property Bei Dou Navigation Satellite and the packet network time-transferring program to replace the GPS installed on base stations, has made great pr

5、ogress. This method requires the IEEE1588v2 technology, which makes it possible to ensure the time synchronization of packets in the network.To be the major backhaul solutions for China Mobiles 3G mobile base stations, the transmission performance of PTN taking place of GPS clock is considered as on

6、e of the most significant indicators.By the Synchronous Ethernet technology 1588V2, PTN can achieves high-quality network synchronization and solve the very important problem of clock synchronization in the 3G mobile backhaul process in base stations as well as eliminate the limit brought by install

7、ing GPS receiver in base stations.Synchronous Ethernet can achieve frequency transmission from peer to peer in the PTN, while the 1588v2 technology adopts the master-slave clock program to achieve time-coded transmission and the frequency, phase and absolute time synchronization of master- slave clo

8、cks by the symmetry of network link and the delay measurement techniques.In 2010, China Mobile conducts a pilot construction in local networks of 31 provinces / municipalities / cities and autonomous regions, respectively. And in 2011, it starts the second phase of construction of time synchronizati

9、on. In the end of this article, a simple introduction about time synchronization equipment and building programs is presented.【Key Words】TD-SCDMA Bei Dou Navigation Satellite IEEE 1588v2 Time Synchronization 目 录前 言1第一章 TD-SCDMA的发展简介2第一节 TD-SCDMA标准的发展2第二节 TD-SCDMA标准的形成4第三节 TD基站时间同步的必要性6第四节 文章的结构安排7第五

10、节 本章小结7第二章 同步网现状及存在问题8第一节 同步网概述8第二节 同步网现状及存在问题8一、频率同步概念9二、时间同步概念10三、频率同步网与时间同步网性能对比12第三节 同步网现状13一、频率同步网现状13二、时间同步网现状13三、TD基站的同步现状13第四节 本章小结14第三章 PTN技术介绍及应用15第一节 PTN技术概述15第二节 PTN技术实现方案16一、PBT技术16二、T-MPLS技术16三、PTN的组网方式17第三节 PTN技术同步方案18一、PTN技术同步方式18二、PTN传送同步的相关技术18三、PTN时间同步解决方案19四、PTN同步热点问题20第四节 本章小结21

11、第四章 时间同步1588v2协议原理及设备实现22第一节 1588标准发展的背景22第二节 时间同步1588v2协议原理22一、1588标准发展概述22二、1588v2协议介绍23三、IEEE 1588v2协议传送机制的目标精度23第三节 IEEE 1588 V2的关键技术23一、1588 V2技术的关键技术点-网络模型23二、1588 V2技术的关键技术点-端口状态24三、1588 V2技术的关键技术点-主从同步25四、1588v2时钟模式26五、1588同步精度影响分析27第四节 1588v2接口基本功能与要求28第五节 传输同步网的实现30一、PTP设备类型30二、PTP设备组网模式介绍

12、31三、PTP设备同步的实现32第六节 本章小结33第五章 TD时间同步系统建设方案34第一节 TD时间同步系统建设方案34一、时间偏差的分配34二、TD时间同步节点设置35三、时间同步设备卫星源的使用36四、网管系统建设方案36第二节 时间同步地面传输方案及网络设计原则37一、1588v2传递对传输设备的要求37二、传送网频率同步设置原则37三、传送网时间同步设置原则38四、PTN等传输设备引接时间同步源的几种方式38五、光纤不对称测试的几种方式41第三节 TD时间同步系统设备配置42一、时间同步设备介绍42二、时间同步设备主要特点43三、时间服务器功能43四、网管功能44第四节 时间同步系

13、统设计示例44一、时间同步系统示意图44二、TD基站时间接口配置原则45三、时间同步设备连接方式45四、时间同步系统设计示例45第五节 本章小结49结 论50致 谢51参考文献52附 录53一、英文原文：53二、英文翻译：57三、缩略词语：61前 言在3G三大标准中，cdma2000（Code Division Multiple Access 2000，码分多址2000）和TD-SCDMA均是基站同步系统，TD-SCDMA系统是全网同步系统，其标准采用了TDD（Time Division Duplexing，时分双工）模式，要求所有基站之间严格保持时间同步，小区间切换、漫游等都需要精确的时间控

14、制，因此同步网成为TD-SCDMA通信系统必不可少的组成部分，是保证网络定时性能的关键。随着PTP技术以及TD-SCDMA网络的快速发展，中国移动同多个传输设备生产厂家共同开展了基于SDH（Synchronous Digital Hierarchy，同步数字体系）和基于PTN（Packet Transport Network，分组传送网）高精度时间传送方面的实验测试和相关研究，在多个省市的实际网络环境上取得了成功试点应用。在业务和应用IP（Internet Protocol，网络协议）化发展背景下，中国移动还组织研究了通过多种高精度时间接口，在多种面向IP化的传输新技术平台上高精度时间传送的研

15、究和实验。目前主流的TD-SCDMA基站设备和国内传输设备都可提供PTP （Precision Time Protocol，协议是精密时钟同步）时间接口、1PPS（1 Pulse Per Second，秒脉冲）TOD时间接口和基于MSTP（Multi-Service Transfer Platform，多业务传送平台）和基于PTN的高精度传送方案；主流的TD-SCDMA基站设备都可提供IEEE1588v2（Institute of Electrical and Electronics Engineers，美国电气和电子工程师协会） PTP的同步功能和时钟恢复功能。另外，目前TD基站均普遍使用G

16、PS获取时间同步，由于GPS本身存在的不可靠性，不安全性和部署的局限性，故提出采用我国自主研发的北斗卫星授时系统，来替代GPS提供高精度时间同步。与此同时，高精度的时间同步设备应运而生，为网络提供统一精度的、可靠的时间同步系统1。第一章 TD-SCDMA的发展简介近20年来，移动通信以惊人的速度迅猛发展。当前，大三代移动通信系统在全世界引起广泛的关注。本文所介绍的TD-SCDMA（Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access，时分同步码分多址）第三代移动通信系统，是我国提出的并得到国际电信联盟（ITU：International

17、 Telecommunication Union）批准的三大主流标准之一。在介绍TD-SCDMA系统之前，先让我们来简单回顾一下蜂窝移动通信系统的发展历程2。第一节 TD-SCDMA标准的发展第三代移动通信系统（IMT-2000），在第二代移动通信技术基础上进一步演进的以宽带CDMA技术为主，并能同时提供话音和数据业务的移动通信系统亦即未来移动通信系统，是一代有能力彻底解决第一、二代移动通信系统主要弊端的最先进的移动通信系统。第二代移动通信系统主要支持话音业务，仅能提供一般的低速率数据业务，速率为9.6Kbit/s14.4Kbit/s。改进后的第二代系统能够支持几十到上百kbit/s的数据业务

18、，而第三代移动通信系统最高能够支持2Mbits/s的速率。这也为第三代移动通信系统广阔应用的应用前景提供了良好的技术保障3。早在1985年国际电信联盟就提出了第三代移动通信（3G）的概念，同时建立了专门的组织机构TG8/1进行研究。1992年，世界无线电行政大会（WARC）分配了230MHz的频率给FPLMTS（Future Public Land Mobile Telecommunication Systems，未来公共陆地移动通信系统）：1885-2025MHz和2110-2200MHz。关于FPLMTS的研究工作在1996年后取得了迅速的进展，首先ITU于1996年确定了正式名称：IMT

19、-2000（International Mobile Telecom System-2000，国际移动通信-2000），其含义为该系统预期在2000年左右投入使用，工作于2000MHz频带，最高传输数据速率为2000kbps。IMT-2000的技术选取中最关键的是无线传输技术（RTT：Radio Transmission Technology）。无线传输技术（RTT）主要包括多址技术、调制解调技术、信道编解码与交织、双工技术、信道结构和复用、帧结构、RF（Radio Frequency，射频）信道参数等。ITU于1997年制定了M.1225建议，对IMT-2000无线传输技术提出了最低要求，并

20、面向世界范围征求RTT建议。为了能够在未来的全球化标准的竞赛中取得领先，各个地区、国家、公司及标准化组织纷纷提出了自己的技术标准，到截止日期1998年6月30日，ITU共收到16项建议，针对地面移动通信的就有10项之多。其中包括我国电信科技研究院（CATT）代表中国政府提出的TD-SCDMA技术。欧洲提出5种UMTS/IMT-2000 RTT方案，其中比较有影响的是以下两种：WCDMA（Wideband Code Division Multiple Access，宽带码分多址）和TD-CDMA。前者主要由Ericsson、Nokia公司提出，后者主要由西门子（Siemens）公司提出。ETSI

21、（European Telecommunications Standards Institute，欧洲电信标准化协会）将W-CDMA和TD-CDMA融合为一种方案：统称为UTRA（UMTS Telecommunication Radio Access），这种方案考虑是以W-CDMA作为主流，同时吸收TD-CDMA技术的优点作为其补充。美国负责IMT-2000研究的组织是ANSI（American National Standards Institute，美国国家标准学会）下的T1P1组、TIA 和 EIA。美国提出的IMT-2000方案是cdma2000，主要由Qualcomm、Lucent、

22、Motorola、和Nortel一起提出。美国还提出了另外一些类W-CDMA标准和时分多址标准UWC-136。日本的ARIB（Association of Radio Industries and Businesses，日本无线工业及商贸联合会）在第三代系统的标准研究制订方面也走在世界前列。先后制订出6种RTT方案，经过层层筛选和合并，形成了以NTT DoCoMo公司为主提出的W-CDMA方案。日本的W-CDMA方案和欧洲提出的W-CDMA极为相似，与其融合。这10种提案中以欧洲的W-CDMA技术和美国的cdma2000技术最为看好，同时，中国的TD-SCDMA技术由于其本身的技术先进性并得到

23、中国政府、运营商和产业界的支持，也很受瞩目。通过一年半时间的评估和融合，1999年11月5日ITU 在赫尔辛基举行的TG 8/1第18次会议上，通过了输出文件ITU-R M.1457，确认了如下5种第三代移动通信RTT技术，见表1.1。表1.1 ITU确认的5种 第三代移动通信RTTCDMATDMAMCDSTDDSCMCCDMACDMACDMATDMATDMA其中主流技术是上述三种CDMA技术。ITU-R M.1457的通过标志着第三代移动通信标准的基本定型。我国提出的TD-SCDMA建议标准与欧洲、日本提出的W-CDMA和美国提出的cdma2000标准一起列入该建议，成为世界三大主流标准之一

24、。第二节 TD-SCDMA标准的形成现代电信技术的发展，尤其是近十多年来移动通信技术的发展过程告诉我们，标准是现代技术发展的核心。谁拥有了标准，掌握了大量的专利权，谁就赢得了主动权，占领了高科技的制高点。由于种种原因，我国在移动通信技术方面，错过了第一代移动通信发展的机遇，而在第二代时期仅仅赶上了个”末班车”，为外国产品进行散件组装。从而使我国80%以上的市场被外企所占有。实践证明，市场之争归根到底是技术之争、标准之争。从ITU向全世界征求IMT-2000 RTT方案开始，我国开始意识到对第三代移动通信技术标准研究的重要性，积极参与3G标准的研究和制订。TD-SCDMA第三代移动通信标准是信息

25、产业部电信科学技术研究院（现大唐移动通信设备有限公司）在国家主管部门的支持下，根据多年的研究而提出的具有一定特色的3G通信标准。是中国百年通信史上第一个具有完全自主知识产权的国际通信标准，在我国通信发展史上具有里程碑的意义并将产生深远影响，是整个中国通信业的重大突破。TD-SCDMA的提出同时得到中国移动、中国电信、中国联通等公司的大力支持和帮助。该标准文件在我国无线通信标准组（CWTS：China Wireless Telecommunications Standards group）最终修改完成后，经原邮电部批准，于1998年6月代表我国提交到ITU（国际电信联盟）和相关国际标准组织4。T

26、D-SCDMA系统全面满足IMT-2000的基本要求。采用不需配对频率的TDD（时分双工）工作方式，以及FDMA/TDMA/CDMA（Frequency/ Time/Code Division Multiple Access，频分多址/时分多址/码分多址）相结合的多址接入方式。同时使用1。28Mcps的低码片速率，扩频带宽为1.6MHz。TD-SCDMA系统还采用了智能天线、联合检测、同步CDMA、接力切换及自适应功率控制等诸多先进技术，这些技术的运用使其具备频谱灵活性和支持蜂窝网的能力、频谱利用率高、适用于多种环境及设备成本低性价比高等特点，与其它3G系统相比具有较为明显的优势。TD-SCD

27、MA标准公开之后，在国际上引起强烈的反响，得到西门子等许多著名公司的重视和支持。1999年11月在芬兰赫尔辛基召开的国际电信联盟会议上，TD-SCDMA被列入ITU 建议ITU-R M。1457，成为ITU认可的第三代移动通信RTT主流技术之一。2000年5月世界无线电行政大会正式接纳TD-SCDMA为第三代移动通信国际标准。从而使TD-SCDMA与欧洲、日本提出的WCDMA、美国提出的cdma2000并列为三大主流标准之一。图1.1表示了TD-SCDMA标准的发展历程。图1.1 TD-SCDMA标准发展历程虽然ITU在第三代移动通信标准的发展过程中起着积极的推动作用，但是ITU的建议并不是完

28、整的规范，上述标准的技术细节则主要由两个国际标准组织：3GPP（The 3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划）和3GPP2再根据ITU建议进一步来完成的。其中，以欧洲为主体的3GPP主要制定基于GSM MAP核心网的第三代移动通信系统标准，其无线接入网标准则基于DS-CDMA（Direct Sequence-Code Division Multiple Access，即直接序列码分多址）（即WCDMA FDD模式）和CDMA TDD（UTRA TDD和TD-SCDMA）；而以美国为主体的3GPP2制订基于美国IS-41核心网的第三代移动通信标

29、准，其无线接入网标准基于MC-CDMA（即cdma2000，FDD模式）。中国无线通信标准组（CWTS）是国际电联承认的标准化组织，也是上述两个国际组织的成员。TD-SCDMA为国际电联正式接纳后，1999年12月在3GPP RAN会议上确定了TD-SCDMA 与UTRA TDD标准融合的原则，经过一年的工作，2001年3月16日，在美国加里福尼亚州举行的3GPP TSG RAN第11次全会上，将TD-SCDMA列为3G标准之一，包含在3GPP版本4（Release 4）中。这是TD-SCDMA已经成为全球3G标准的一个重要里程碑，表明该标准已经被世界众多的移动通信运营商和生产厂家所接受。这也

30、是TD-SCDMA的完全可商用版本的标准，在这之后，TD-SCDMA标准进入了稳定并进行相应改进和发展的阶段。第三节 TD基站时间同步的必要性移动通信业务作为当今发展最快的通信业务，是移动通信运营商的用户市场核心，也是建设投入的重点。3G网络现有WCDMA，cdma2000和TD-SCDMA三种制式，这些网络均需要频率同步，而对时间同步的要求则是不同的。在cdma2000和TD-SCDMA系统中，基站系统之间需要高精度的时间同步，因为在软切换中，如果RNC和NodeB之间没有时间同步，可能导致在选择器中发生邮件指令不匹配，从而使通话连接不能建立起来。另外对于采用TDD双工模式的TD-SCDMA

31、来说，为了降低临近小区用户间的干扰，保证系统性能的优化，NodcB之间也必须保证精度在璐级左右的时间同步。此外一些新的业务应用如：基于基站的高精度位置定位服务（LCS），需要各基站设备间的时间同步，而且是高精度（us量级）的时间同步。3G网络对同步的要求至少与2G/2.5G网络相同，必须引起足够的重视。无论是2G/2.5G网络还是3G网络，均是必须面对和解决的问题，尤其是在移动网络提供高速数据、视频等多媒体业务及各种新业务之后。通过上述对TD-SCDMA系统网络结构的介绍，我们了解到TD-SCDMA是一个时分复用、码分复用、频分复用和空分复用多种复用方式融合在一起的系统。TD-SCDMA的帧结

32、构是按照时隙划分的，在数据解扩时需要时隙对齐。所以，对基站的空口有严格的时间同步要求，即要求各个基站时间同步。TD对基站同步的需求有以下多个方面： 如果基站（NodeB）时间同步有偏差，TDD基站之间上下行的转换时间点也会有偏差，如果偏差达到或接近12.5us（即由于TD每个时隙的末尾有16chip的保护，对应12.5us）的保护间隔，可能会产生相邻基站上下行时隙的干扰。这方面对时间同步的精度要求相对是比较宽松的。 接力切换对同步也有要求：如果同步偏差较大，无法实现预同步，就无法进行接力切换。但这方面对同步精度要求也较宽松。 在小区间联合检测可处理的窗口长度也大约为12.5us，一般将主径放在

33、窗的前1/3处，那么主径前面的余量大约为4us。如果邻区信号比本区信号早到达4us以上，基本就无法做多小区联合检测。仅从这方面考虑，基站时间同步进度要求小于4us。综合各方面的因素考虑，TD-SCDMA基站必须要保持同步，并且同步精度也要达到3us。这个就是本文研究的TD基站时间同步系统所要到达的一个时间同步精度。所以在之后提出的设计方案均需要达到这个时间精度指标5。第四节 文章的结构安排本论文总共有五章，整个文章围绕着时间同步系统在TD-SCDMA系统中应用进行研究，本章是第一章，重点介绍了TD-SCDMA系统的发展简介。TD-SCDMA标准的发展过程、TD标准的形成以及TD基站时间同步的必

34、要性进行介绍。然后介绍了三大主流标准技术比较，最后本文所作的工作以及本文的章节安排及简要介绍。第二章主要介绍了同步网现状及存在的问题，重点分析了同步网络存在的问题以及同步网的现状，最后分析了整个TD网络的同步现状。第三章是对时间同步的设备进行介绍，主要针对PTN技术介绍分析其应用。整个章节重点对PTN技术的实现进行讲解，然后分析PTN技术同步方案，对于PTN目前的问题也进行了相关分析。第四章重点介绍实现时间同步过程中最主要的协议：IEEE 1588v2，首先对其发展背景进行仔细介绍，然后对其原理进行介绍，同时分析它可以达到的精度，能否满足TD网路对时间的要求。最后对PTP设备进行介绍，分析TD

35、网络实现时间同步中用到的设备。第五章主要是针对TD时间同步系统建设方案及设备介绍，目的是介绍时间同步系统在TD网络的实际应用，达到理论与实际相结合的，让理论的知识有了一个实际的应用平台，也体现本论文内容研究的实际意义进行了体现。第五节 本章小结第三代移动通信是可以支持大量的数据业务、图像和多媒体传输的通讯系统。TD-SCDMA是电信科学技术研究院代表中国向国际电信联盟提出的第三代移动通讯系统，与欧洲厂商支持的WCDMA、北美厂商主导的CDMA2000共同成为第三代移动通信国际标准。本章简要介绍第三代移动通信技术的发展，并围绕TD-SCDMA标准的发展过程及TD标准的形成进行介绍，根据TD基站时

36、间同步的现状分析时间同步在TD网络中应用的必要性及重要性。最后对本文的章节安排进行简要介绍，让文章结构显得更加的有序，更易让人理解。第二章 同步网现状及存在问题第一节 同步网概述过去我国同步网技术体制是针对中国电信的网络现状以PDH为定时传输链路而制定的。由于PDH（Plesynchronous Digital Hierarchy，准同步数字系列）是通过其净负荷单向、透明传送定时基准信号的，所以，全网可以采用单一的分级树形同步网结构，并且，只要遵循某一等级的节点向较低等级或同等级的节点传送定时基准信号的组网原则，就可以较容易地实现。SDH传输引入之后，由于SDH传送网具有其鲜明的特点，为了避免

37、SDH指针调整对定时质量的影响，必须利用STM-N（Synchronous Transport Module level N，同步传输模块N级）线路信号来传送定时基准信号。故SDH传送网既是同步网的使用者，同时又是同步网的承载者。用SDH 来传送定时基准信号，必须考虑SDH传输系统本身同步的性能和可靠性、节点时钟等级倒挂、网络漂动累积、定时环路等问题。近年，IP化成为未来网络业务的发展趋势，而以太网以其优越的性价比、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。随着TD-SCDMA标准的应用，PTN传输系统在移动通信网络中的广泛应用。由于TD-SCDMA标准采用了TDD模式，对

38、时钟和时间同步提出了更高的要求，如何解决时间同步问题是一个需要考虑的方面。IEEE 1588v2时钟标准在此背景下应运而生。随着IEEE 1588v2时间同步传输技术的成熟，利用PTNIEEE 1588搭建一张精确的时间同步网成为各界关注的焦点。第二节 同步网现状及存在问题时钟同步也叫“对钟”。要把分布在各地的时钟对准（同步起来），最直观的方法就是搬钟，可用一个标准钟作搬钟，使各地的钟均与标准钟对准。或者使搬钟首先与系统的标准时钟对准，然后使系统中的其他时针与搬钟比对，实现系统其他时钟与系统统一标准时钟同步。一、 频率同步概念1. 频率同步概念频率同步，一般指源端和宿端的时钟在一定精度内保持相

39、同的频率，如传统SDH同步网、同步以太网等，都是频率同步网络。两个时钟的频率同步，其相位不一定对齐或者保持恒定，即维持各点的频率相同，它们可以是任意相位。由于不管相位，时钟设备在跟踪时钟源的过程中，只要调整本地时钟信号与时钟源频率相同即可，即会有跟踪的相位积累。另外，时钟信号在传递线路上，有传输损伤，如光纤的温度漂移等，这些传输损伤也会产生一些相位漂移积累。2. 频率同步原理在基于PTN的时间同步网中，频率同步既可以通过物理层同步来实现，也可以通过1588v2报文来实现。无论采用哪种频率恢复方式，单站性能指标都应该满足G.8262/G.813标准，组网性能指标应该满足G.823标准。 物理层频

40、率同步（同步以太网）物理层同步通过以太网物理层信号传递时钟，其传送方式类似SDH网络。如图2.1，设备系统需要支持一个时钟模块（时钟板），统一输出一个高精度系统时钟给所有的以太网接口卡。接收方向，以太网接口卡的PHY芯片将线路时钟恢复并提取出来，分频后上送给时钟板。时钟板根据SSM协议和其他相关信息，选择一个精度最高的时钟作为参考源送给系统锁相环，系统锁相环跟踪参考源后输出高精度的时钟给各个接口卡使用。发送方向，以太接口卡上的锁相环跟踪时钟板送来的高精度时钟，产生PHY芯片的发送参考时钟，将业务数据发送出去。上述过程实现了时钟（频率）信号在物理层链路上的同步传递。图2.1 物理层频率同步原理

41、1588v2报文频率同步1588v2报文频率同步通过交换Sync报文产生的时间戳来实现。如图2.2，假设时钟A要同步到时钟B，不考虑路径延时和驻留时间的变化，如果A和B的时钟频率相等，则在相同的时间间隔内，A和B的时间累积的偏差应该是一样的，也就是说t2N-t20=t1N-t10如果t2N-t20大于t1N-t10，说明A的时钟频率比B快，要调慢A的时钟频率；如果t2N-t20小于t1N-t10，说明A的时钟频率比B慢，则要调快A的时钟频率 图2.2 1588v2频率同步原理上述是通过1588v2报文来实现频率同步的基本原理。对于一个实际的PTP同步系统，考虑路径延时和驻留时间的变化，通过计算

42、时戳来恢复频率。二、 时间同步概念1. 时间同步原理时间同步，即相位同步，不但两个时钟的频率要同步，其相位也要对齐或者相位差保持恒定。时间同步的原理就是按照接收到的时间来调控设备内部的时钟和时刻。在将时刻校对到秒后，时间同步的调控原理与频率同步对时钟的调控原理相似，它既调控时钟的频率又调控时钟的相位，同时将时钟的相位以数值表示，即时间的时刻。与频率同步不同的是，时间同步接受非连续的时间信息，非连续调控设备时钟，其周期对应于获取时间的周期，且与调节方式、时钟的准确度和稳定度有关。2. 时间定义在规划和设计时间同步网时，在时间概念方面经常提到以下术语：平均太阳日、世界时、国际原子时、协调世界时、闰

43、秒等，下面对这些术语分别进行解释和定义。 平均太阳日人们习惯上是以太阳在天球上的位置来确定时间的，但因为地球绕太阳公转运动的轨道是椭圆，所以真太阳周日视运动的速度是不均匀的（即真太阳时是不均匀的）。为了得到以真太阳周日视运动为基础而又克服其不均匀性的时间计量系统，人们引进了平均太阳日的概念。平太阳时的基本单位是平太阳日，1平均太阳日等于24平均太阳小时，1平均太阳小时等于86400平均太阳秒。 世界时（UT0/UT1/UT2）以平子夜作为0时开始的格林威治（英国伦敦南郊原格林尼治天文台的所在地，它又是世界上地理经度的起始点）平太阳时，就称为世界时。世界时与恒星时有严格的转换关系，人们是通过在世

44、界各地利用天文望远镜观测恒星后平均得到世界时的，其精度只能达到10-9。由于地极移动和地球自转的不均匀性，最初得到的世界时，也是不均匀的，我们将其记为UT0；人们对UT0 加上极移改正，得到的结果记为UT1；再加上地球自转速率季节性变化的经验改正就得到UT2。 国际原子时（TAI）原子时间计量标准在1967年正式取代了天文学的秒长的定义新秒长规定为：位于海平面上的铯Cs133原子基态的两个超精细能级间在零磁场中跃迁振荡9192631770个周期所持续的时间为一个原子时秒，我们称之为国际原子时（TAI），其稳定度可以达到10-14以上。另外规定原子时起点在1958年1月1日0时（UT），即在这一

45、瞬间，原子时和世界时重合。 协调世界时（UTC）相对于以地球自转为基础的世界时来说，原子时是均匀的计量系统，这对于测量时间间隔非常重要。但世界时时刻反映了地球在空间的位置，并对应于春夏秋冬、白天黑夜的周期，是我们熟悉且在日常生活中必不可少的时间。为兼顾这两种需要，引入了协调世界时（UTC）系统。UTC在本质上还是一种原子时，因为它的秒长规定要和原子时秒长相等，只是在时刻上，通过人工干预，尽量靠近世界时。 闰秒UTC在秒长上使用原子时秒，但是在时刻上，需要通过人工干预，使其尽量靠近世界时。这就需要对UTC进行“闰秒操作“，即每当UTC与世界时UT1时刻之差超过接近或超过0.9秒时，在当年的6月底

46、或12月底的UTC时刻上增加一秒或减少一秒。3. 时间同步网描述时间同步网由节点时间同步设备和时间同步链路共同组成。时间同步大致可以分为以下三个过程： 高精度UTC时间信息的获得，目前主要通过卫星接收系统实现。 时间传送，将时间信息从高级时间同步设备传送到低级时间同步设备以及从时间同步设备传送到需要时间同步的通信设备。根据设备需要的时间精度不同，可以采用不同的传输手段。 时间分配，也就是设备通过适当的手段获取时间同步的方法。三、 频率同步网与时间同步网性能对比表2.1 频率同步网与时间同步网性能对比项目频率同步网时间同步网使用方式通过2Mb/s、2MHz端口，为业务网元提供基准定时信号通过NT

47、P接口，经IP网向业务网元提供基准UTC时间信号服务对象交换网元、传输网元等需外时钟信号的业务网元WAP、彩信、计算机系统设备等需基准时间信号的网元现网设备厂家骨干网包括华为、迅腾两家，本地网内以上述两家为主，其它厂家不详骨干网为华为V3设备（配置8个NTP端口及多个IRIG-B、DCLS、1PPS接口），本地网内基本未建时间同步设备端口2Mb/s，2MHzNTP接口，IRIG-B（DCLS）接口精度指标1、PRC节点：达到一级钟标准，精度优于10-122、LPR节点：跟踪卫星或PRC时，达到一级钟标准，精度优于10-12 ，自由运行时精度优于10-93、BITS节点：跟踪于PRC或LPR时，达到一级钟标准，精度优于10-1