1、HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTDHuawei Confidential Security Level:InternalIEEE 1588V2IEEE 1588V2协议介绍协议介绍网络产品服务部2022-12-5HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.Huawei Confidential 第第2章章 1588V2协议介绍协议介绍第第3章章 其他其他IP时钟技术介绍时钟技术介绍Page 2HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.Huawei Confidential 需求基站同步需求基站同步MSRNC/BSCF时间和频率的偏差影响移动台在基站
2、间切换成功率时间和频率的偏差影响移动台在基站间切换成功率。基站同步基站同步TDMTDM业务同步业务同步PRCTNC/LNCTNC/LNCSwitch SDH SDH SwitchF频率同步的作用就是要保证写入频率同步的作用就是要保证写入的时钟速率与接收的速率在一个误的时钟速率与接收的速率在一个误差范围内，消除滑动，以保证数据差范围内，消除滑动，以保证数据的正确传送和处理。的正确传送和处理。无线制式无线制式 时钟频率精度要求时钟频率精度要求 时钟相位同步要求时钟相位同步要求 GSM0.05ppmNAWCDMA0.05ppmNATD-SCDMA0.05ppm1.5usCDMA20000.05ppm
3、3usWiMax FDD0.05ppmNAWiMax TDD0.05ppm1usLTE0.05ppm倾向于采用时间同倾向于采用时间同步步1.66usPage 3HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.Huawei Confidential 传统解决方案传统解决方案WCDMAWCDMA、GSMGSM基站基站SDHCore network Building Core RingSDHOthersSwitchSwitchOthersSDHConvergencenetwork Building Convergence Ring SDHLocalnetwork BuildingAccess
4、 Ring G.812(Type 2)G.812(Type3)G.811TD/WINMAXTD/WINMAX、CDMA200CDMA200基站基站传统解决方案：传统解决方案：F时钟源为BITS设备；承载设备为传输设备，主要是SDH。同步网为BITSSDH。FGSM、WCDMA基站主要从SDH的E1支路上恢复时钟。FTD/WINMAX/CDMA2000的基站由于需要时间需求，只能从GPS获取时间。F时间同步靠每个基站一个GPS模块解决，只有频率同步需求的主要靠BITSSDH解决同步要求Page 4HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.Huawei Confidential 馈缆
5、敷设难馈缆敷设难馈线较长时需加装放大器并考虑馈电室内覆盖基站馈线长，情况更困难安装选址难安装选址难安装选址困难，尤其是室内覆盖站维护难维护难GPS系统故障率和失效率较高（超过1），需要上站维护建设成本高建设成本高每个基站均需配备一套GPS系统，物料成本费用为3000/个,维护、安装成本更高（尤其是海外）。安全隐患高安全隐患高依赖美国GPS系统,紧急状况下整网可能因失步瘫痪 F基站空口同步的需求，不会随网络基站空口同步的需求，不会随网络IP化而减弱。化而减弱。TD、CDMA、WINMAX、LTE等运营商迫切等运营商迫切希望有地面的高精度时间同步方案。希望有地面的高精度时间同步方案。F由于时间同步
6、能够有效提高无线空间频谱的利用率；因此，时间同步将成为未来所有无线基由于时间同步能够有效提高无线空间频谱的利用率；因此，时间同步将成为未来所有无线基站发展趋势，即使是传统的站发展趋势，即使是传统的GSM，在增加时间同步后，频谱利用率可以提高，在增加时间同步后，频谱利用率可以提高60%左右。左右。传统解决方案中时间同步的问题传统解决方案中时间同步的问题GPSGPS存在问题存在问题Page 5HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.Huawei Confidential 分组时钟的需求分组时钟的需求l网络IP化引发分组网络时钟同步问题pIP化是未来网络和业务的发展趋势，但是以SDH
7、为基础的传统网络过渡到以IP为基础的分组传送网络目前还存在很多困难，一个关键技术是解决新网络对传统TDM业务的承载。传统TDM有两个主要的应用，语音业务和时钟同步业务。对于语音，VoIP化后，在IP网络上承载的技术已经成熟并且大规模应用，但是对于时钟同步业务相关的各种技术还在发展中,于是分组时钟技术开始崭露头角。l业界提出了几种实现分组网络(PSN)同步的技术方案pTOP（Timing Over Packet-switching network）p以太网物理层同步pIEEE1588V1/IEEE 1588V2pNTPPage 6HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.Huawe
8、i Confidential 第第1章章 无线网络的同步需求无线网络的同步需求第第3章章 其他其他IP时钟技术介绍时钟技术介绍Page 7HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.Huawei Confidential 1588协议介绍1588标准产生IEEE1588的前世今生 以太网在1985年成为IEEE802.3标准后，在1995年将数据传输速度从10Mb/s提高到100Mb/s的过程中，计算机和网络业界也在致力于解决以太网的定时同步能力不足的问题，开发出一种软件方式的网络时间协议（NTP），提高各网络设备之间的定时同步能力，但是仍然不能满足测量仪器和工业控制所需的准确度；
9、为解决上述问题，2000年底成立网络精密时钟同步委员会，2001年中获得IEEE仪器和测量委员会美国标准技术研究所（NIST）的支持，该委员会起草的规范在2002年底获得IEEE标准委员会支持并通过，IEEE1588标准诞生；在通讯领域中，PSN网络传时钟的技术迅速发展，IEEE组织对1588进行了重新修订，最新版本在2006.6月份输出，2007年完成V2修订。Page 8HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.Huawei Confidential 什么是1588？pIEEE 1588是网络测量和控制系统的精密时钟同步协议标准，采用PTP（精确时钟同步）协议，精度可以达到微
10、秒级。此标准的目的是为了精确地把测量与控制系统中分散、独立运行的时钟同步起来。1588协议介绍Page 9HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.Huawei Confidential 1588协议介绍1588 组网F相对相对GPSGPS每基站￥每基站￥30003000成本，最终降低到每基站￥成本，最终降低到每基站￥500500，同时解决，同时解决GPSGPS存在的安全性存在的安全性 （美国控制）、失效率高（室外雷击）、维护困难（无保护，现场更换）等问题。（美国控制）、失效率高（室外雷击）、维护困难（无保护，现场更换）等问题。BITS/CLK SRVRNCNODEBPTN/MS
11、TP/IP/OTNPTN/MSTP/IP/OTNGPON/EPON时间同步流业务流F TD/CDMA2000/WINMAX/LTETD/CDMA2000/WINMAX/LTE的的 IP RANIP RAN的端到端解决方案（从的端到端解决方案（从ServerServer到承载网，再到到承载网，再到ClientClient）。）。TD/CDMA2000/WINMAXPage 10HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.Huawei Confidential 1588V2协议介绍原理优点：时间和频率同步；时间和频率同步；同步精度高亚微秒级；同步精度高亚微秒级；网络网络PDV影响通过点
12、到点的恢复方式解决；影响通过点到点的恢复方式解决；统一的业界标准；统一的业界标准；缺点：不支持非对称网络不支持非对称网络需要硬件需要硬件/软件升级软件升级Page 11HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.Huawei Confidential 1588V2协议简介实现1、NTP和和IEEE1588V2的相同点的相同点 1）需要计算偏移量和路径延迟）需要计算偏移量和路径延迟 2）假设主从双向路径对称）假设主从双向路径对称2、NTP和和IEEE1588V2的区别的区别 1）如上图）如上图IEEE1588V2的时间戳处理在的时间戳处理在A点，点，NTP的时间戳处理在的时间戳处理在
13、C点，点，A-C的不确的不确定延时会导致定延时会导致NTP的误差达到几十毫秒，严重影响时间恢复的精度。的误差达到几十毫秒，严重影响时间恢复的精度。2）IEEE1588V2支持支持TC模式，计算中间网络设备引入的驻留时间，从而实现主从间模式，计算中间网络设备引入的驻留时间，从而实现主从间精确时间同步精确时间同步PHYMACOSIEEE 1588 Code(application layer)NetworkABCPreambleHeaderMessagetimestamp pointTimeHardware AssistPage 12HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.Huaw
14、ei Confidential lIEEE1588V2定义TC模型（解决中间网络设备驻留时间）1588V2协议简介设备模型 Page 13HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.Huawei Confidential E2ETC E2ETC 模型模型1588V2协议简介设备模型MasterSlaveTCSyncFollow_upDelay_RespDelay_ReqMasterSlaveTCSyncFollow_upDelay_respDelay_reqDelay_respDelay_reqP2PTC P2PTC 模型模型Page 14HUAWEI TECHNOLOGIES C
15、O.,LTD.Huawei Confidential E2ETC E2ETC（Transparent ClockTransparent Clock）模型）模型1588V2协议简介设备模型Page 15HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.Huawei Confidential P2PTC P2PTC（Transparent ClockTransparent Clock）模型）模型1588V2协议简介设备模型 Page 16HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.Huawei Confidential 1）一个时钟晶振，一个端口做为上级）一个时钟晶振，一个端口做
16、为上级Master的的Slave、N个端口为下级个端口为下级Slave的的Master。2）本地站点与上级）本地站点与上级Master的时钟（频率）同步，时间（相位）也同步。的时钟（频率）同步，时间（相位）也同步。BC BC（Boundary ClockBoundary Clock）模型）模型1588V2协议简介设备模型Page 17HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.Huawei Confidential 通过通过Announce报文传递时间源信息。报文传递时间源信息。通过通过BMC算法选择最优的网络时间源。算法选择最优的网络时间源。1588V2协议简介BMC算法 Pag
17、e 18HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.Huawei Confidential 第第1章章 无线网络的同步需求无线网络的同步需求第第2章章 1588V2协议介绍协议介绍Page 19HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.HUAWEI Confidential TOPlTOP（Timing Over Packet-switching network），就是将本地时钟（timing）信息根据一定的封装格式放入数据包（packet）中发送，在接收端从包中恢复时钟，通过算法和封装格式尽量规避PSN传送过程中所带来的损伤l具有TOP的设备可以实现包网的全网同步，
18、实现与异步包网络相连的同步包网络的同步Timing包队列TimeStampfrecoveryTOP ClientPSN产生Timing包利用数据包的timing信息进行时钟恢复HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.HUAWEI Confidential TOPl优点支持PSN网络透传，不要求中间设备支持TOP，运用灵活厂商芯片支持较好，我司也有相关技术开发，实现技术较成熟l局限恢复时钟的质量依赖于承载的PSN网络，受网络延迟抖动、丢包、错序的影响非常大，需要保证业务高QoS没有标准化协议，不同设备间兼容性差不能支持时间同步HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD
19、.HUAWEI Confidential 以太网物理层同步l解决包网络同步的另外一种技术，就是彻底改造现有的异步包网络，使包网络的每一个节点都实现同步，这就是以太网物理层同步l以太网物理层同步，与TOP技术利用数据包进行同步信息传递不同，而是采用与SDH类似的方式，直接利用以太网物理层面上的特性，从串行数据码流恢复时钟，从而与上游进行同步，但与上层业务无关l以太网物理层同步，采用与SDH相同的时钟质量分类信息，但与SDH在开销中传递不同，以太网物理层同步采用专用的数据包来实现SSM信息传递PHYPHYPHY时钟板利用以太网利用以太网PHYPHY具备从串行码流恢复时钟的能力，提取源时钟具备从串行
20、码流恢复时钟的能力，提取源时钟HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.HUAWEI Confidential 以太网物理层同步l优点时钟同步质量接近SDH不受PSN网络影响系统时钟架构与SDH方案相似，实现技术较成熟l局限需要全网部署不是所有的以太接口都可以恢复时钟不能支持时间同步HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.HUAWEI Confidential NTPl还有另外一种技术可以同时实现频率与时间同步，就是当前Internet上广泛用于网络定时的NTP（网络时间协议）lNTP最新的版本为V4，但目前尚未定稿，其实现定时的方式与IEEE1588类似lNTP
21、实现的定时精度不如15882314431221TTTTDelayTTTTOffsetserverClientT1T4T2T3HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.HUAWEI Confidential 同步技术同步技术技术特点技术特点优势优势局限局限TOP将本地时钟（timing）信息根据一定的封装格式放入数据包（packet）中发送，在接收端从包中恢复时钟，通过算法和封装格式尽量规避PSN传送过程中所带来的损伤支持PSN网络透传，不要求中间设备支持TOP，运用灵活厂商芯片支持较好，我司也有相关技术开发，实现技术较成熟恢复时钟的质量依赖于承载的PSN网络，受网络延迟抖动、丢包
22、、错序的影响非常大，需要保证业务高QoS 没有标准化协议，不同设备间兼容性差 不支持时间同步以太网物理层同步利用以太网物理层同步技术，最后达到包网络的全面同步时钟同步质量接近SDH不受PSN网络影响系统时钟架构与SDH方案相似，实现技术较成熟需要全网部署不是所有的以太接口都可以恢复时钟不支持时间同步NTPNTP（网络时间协议），时钟定时方式类似与1588，广泛用于Internet网络定时可以同时实现频率与时间同步时钟精度为ms级，不能满足3G电信网络的要求1588v2PTP（精确时钟同步协议），利用协议报文传递同步信息，可应用于电信、测量和工业控制领域的同步可以实现时间同步时钟精度为亚us级，应用范围广协议自动协商、无需配置要求全网设备支持，必须全网部署新技术，要求硬件支持，协议较复杂，部署成本较高IP同步技术对比HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.HUAWEI Confidential 同步技术同步技术频率同步频率同步时间同步时间同步相关标准相关标准TOPITU-T G.8261以太网物理层同步ITU-T G.82621588IEEE 1588v2NTPRFC 1305 IP同步技术对比Thank
