OTN網(wǎng)絡(luò)中基于IEEE1588的高精度時間同步的研究與實現(xiàn).pdf

1、移動通信技術(shù)的發(fā)展日新月異，從3G時代開始，由中國主導(dǎo)的時分雙工模式移動通信標準TD-SCDMA因其頻譜利用率高在國際主流移動通信標準中占有重要地位，4G兩大標準之一的TDD-LTE也已經(jīng)在世界范圍內(nèi)商用部署。有別于另一種頻分復(fù)用的移動通信技術(shù)，準確的定時是時分雙工模式系統(tǒng)穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。一直以來，基站部署GPS這種主要的授時手段在成本、安裝要求、安全等方面?zhèn)涫茉嵅?。從空口授時轉(zhuǎn)向地面授時成為電信運營商的迫切要求，從而對地面?zhèn)鬏斁W(wǎng)絡(luò)也提

2、出了新的要求：承載時間的傳遞。而IEEE1588協(xié)議的提出，使得通過網(wǎng)絡(luò)提供納秒級精度的時間同步成為可能，這完全能符合移動網(wǎng)對定時的要求，很快受到 ITU-T的關(guān)注。當今電信業(yè)務(wù)向IP化轉(zhuǎn)變已是不可阻擋的趨勢，基于分組技術(shù)的PTN（Packet Transport Network）傳輸網(wǎng)絡(luò)應(yīng)運而生，很快得到市場的青睞，重要的是它可以很好地承載 IEEE1588，但是受限于其容量，目前只能作為城域網(wǎng)的接入層/匯聚層來應(yīng)用，而核心層普遍部署

3、的OTN（Optical Transport Network）網(wǎng)絡(luò)由于是異步網(wǎng)絡(luò)，對IEEE1588的支持存在著各種問題，因此研究OTN網(wǎng)絡(luò)中基于IEEE1588的高精度時間同步具有較大的現(xiàn)實意義。
　　同步在通信領(lǐng)域是一個非常重要的概念，論文從不同的應(yīng)用對同步的具體要求入手，論述主流的同步技術(shù)和實現(xiàn)原理，強調(diào)IEEE1588協(xié)議對時間同步實現(xiàn)的重要性。根據(jù)OTN網(wǎng)絡(luò)的特點，論文選擇了在業(yè)界普遍認為相對更優(yōu)的光監(jiān)控通道（OSC）承

4、載IEEE1588方案，首先研究了OTN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中OSC的處理機制，分析其承載IEEE1588的可行性，并提出實現(xiàn)方案；然后，針對移動通信應(yīng)用對時間同步精度要求比較高以及設(shè)備寬溫度范圍運行的情況，通過提高關(guān)鍵器件的溫度穩(wěn)定性，從而提高IEEE1588承載設(shè)備時間同步的精確度和穩(wěn)定性；最后，從整個時間傳遞網(wǎng)絡(luò)模型的角度，分析了影響終端同步精度的因素，研究了噪聲的來源和累積過程。
　　目前，同步精度是OTN網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)高精度時間同步關(guān)注的

5、重點問題，論文圍繞該關(guān)鍵問題，展開了三方面研究：其一、提出了一套完整的利用OSC承載時間同步的硬件實施方案，來實現(xiàn)全網(wǎng)的時間同步。傳統(tǒng)的OSC在OTN中只負責(zé)管理監(jiān)控信息傳送，若用來傳送時間消息，必須進行硬件改造，論文通過搭建同步以太網(wǎng)來保證全網(wǎng)的時鐘頻率同步，以及在接近以太網(wǎng)物理媒介的位置打時戳來減小非對稱誤差，并通過新增時鐘同步板卡來集中處理頻率同步和時間同步，提高時間同步的精度。其二、研究了同步的溫度穩(wěn)定性問題，通過分析通信設(shè)備在

6、寬溫度范圍運行下的同步穩(wěn)定性問題，提出了選用溫控晶振來提高的受溫度影響較大的時鐘頻率短期穩(wěn)定性，明顯減緩了從時鐘在保持狀態(tài)下的時間漂移，提高了在參考時鐘失效的情況下時間同步的精度，并針對時間同步接口上信號傳輸延時易受溫度影響的問題，提出了一套溫度補償方案，顯著提高了時間同步接口的穩(wěn)定度。其三、研究了復(fù)雜電信網(wǎng)絡(luò)中時間信息跨越多個時鐘節(jié)點導(dǎo)致的時間誤差累積及其對同步精度影響的問題，分析了噪聲的成分和累積過程，提出了時鐘節(jié)點噪聲仿真模型，計