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

1、移動通信技術的發(fā)展日新月異，從3G時代開始，由中國主導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)在世界范圍內商用部署。有別于另一種頻分復用的移動通信技術，準確的定時是時分雙工模式系統(tǒng)穩(wěn)定運行的關鍵。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的關注。當今電信業(yè)務向IP化轉變已是不可阻擋的趨勢，基于分組技術的PTN（Packet Transport Network）傳輸網(wǎng)絡應運而生，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/匯聚層來應用，而核心層普遍部署

3、的OTN（Optical Transport Network）網(wǎng)絡由于是異步網(wǎng)絡，對IEEE1588的支持存在著各種問題，因此研究OTN網(wǎng)絡中基于IEEE1588的高精度時間同步具有較大的現(xiàn)實意義。
　　同步在通信領域是一個非常重要的概念，論文從不同的應用對同步的具體要求入手，論述主流的同步技術和實現(xiàn)原理，強調IEEE1588協(xié)議對時間同步實現(xiàn)的重要性。根據(jù)OTN網(wǎng)絡的特點，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)絡架構中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，針對移動通信應用對時間同步精度要求比較高以及設備寬溫度范圍運行的情況，通過提高關鍵器件的溫度穩(wěn)定性，從而提高IEEE1588承載設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)絡實現(xiàn)高精度時間同步關注的

5、重點問題，論文圍繞該關鍵問題，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、研究了復雜電信網(wǎng)絡中時間信息跨越多個時鐘節(jié)點導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