陳樂(lè)賢，陳朝輝

(1.中國(guó)電信股份有限公司上海分公司，上海 200000； 2.烽火通信科技股份有限公司，武漢 430070)

0 引 言

高精度同步，與更大帶寬、超低時(shí)延同為第五代移動(dòng)通信技術(shù)(the 5th Generation Mobile Communication Technology,5G)時(shí)代承載網(wǎng)的3大性能指標(biāo)。同步網(wǎng)作為5G承載網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵構(gòu)成，是必不可少的基礎(chǔ)支撐網(wǎng)絡(luò)[1]。除了支撐5G基本業(yè)務(wù)同步需求，滿(mǎn)足協(xié)同業(yè)務(wù)高精度同步需求，還需要為語(yǔ)音核心網(wǎng)、光傳送網(wǎng)(Optical Transport Network,OTN)以及支撐系統(tǒng)等提供同步支撐。在延時(shí)測(cè)量、業(yè)務(wù)時(shí)延控制、業(yè)務(wù)監(jiān)控和基站定位等方面也出現(xiàn)了更多新的應(yīng)用需求。

同步地面組網(wǎng)較傳統(tǒng)的衛(wèi)星授時(shí)方式，具備平均成本低、相對(duì)精度高、場(chǎng)景適應(yīng)廣和安全可靠等特點(diǎn)。國(guó)際和國(guó)內(nèi)多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化和行業(yè)均組織開(kāi)展了針對(duì)5G同步解決方案的研究。國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商正在結(jié)合自身的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架、業(yè)務(wù)需求、兼容性、安全性和成本等方面綜合考慮，開(kāi)展各自的5G同步技術(shù)體系和部署方案研究。

時(shí)間基準(zhǔn)源下沉部署是面向5G同步應(yīng)用的技術(shù)方案，5G推進(jìn)組和中國(guó)通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)(China Communications Standards Association，CCSA)先后啟動(dòng)了相關(guān)研究課題。筆者深度參與了以上課題的研究活動(dòng)。本文基于前期的研究成果，對(duì)時(shí)間源下沉式組網(wǎng)技術(shù)中尚缺失的關(guān)鍵技術(shù)，如：按需實(shí)施方案、同步域規(guī)劃、保護(hù)策略以及同步管控等技術(shù)方案提出了自己的見(jiàn)解，進(jìn)行了創(chuàng)新和完善。并結(jié)合電信同步網(wǎng)規(guī)劃和現(xiàn)網(wǎng)的應(yīng)用，對(duì)后續(xù)同步網(wǎng)可能的演進(jìn)方向進(jìn)行了分析探討，提出時(shí)間源統(tǒng)一納入承載網(wǎng)統(tǒng)一管控等建議，為后續(xù)同步技術(shù)應(yīng)用和標(biāo)準(zhǔn)化提供參考。

1 時(shí)間源集中式與下沉式組網(wǎng)方案

基于同步以太網(wǎng)(Synchronization Ethernet,SyncE)的高精度時(shí)間協(xié)議(Precision Time Protocol,PTP)構(gòu)架是目前5G高精度時(shí)間同步最主流的方案。較相對(duì)成熟的物理層頻率網(wǎng)，基于PTP的時(shí)間同步網(wǎng)，隨著時(shí)間同步精度需求的提升，在部署和運(yùn)維上的難度也越來(lái)越高，技術(shù)上也還存在著許多待研究的領(lǐng)域。由于長(zhǎng)鏈組網(wǎng)的時(shí)間誤差難以控制，暫時(shí)無(wú)法采用類(lèi)似頻率同步網(wǎng)方式組建全國(guó)性的時(shí)間同步網(wǎng)。當(dāng)前業(yè)界采用的是區(qū)域化組網(wǎng)方案，將時(shí)間同步網(wǎng)限定在城域網(wǎng)范圍進(jìn)行規(guī)劃。5G高精度同步網(wǎng)演化出兩種典型組網(wǎng)方案：時(shí)間源集中式組網(wǎng)和時(shí)間源下沉式組網(wǎng)。兩種組網(wǎng)方案各有特點(diǎn)和優(yōu)劣，其中時(shí)間源下沉式組網(wǎng)方案帶來(lái)了新的部署思路和演進(jìn)方向，值得重點(diǎn)研究。

5G高精度時(shí)間同步通用組網(wǎng)模型如圖1所示。完整的時(shí)間同步鏈路包含了3個(gè)組成部分[2-3]。同步網(wǎng)首部是時(shí)間基準(zhǔn)源，即基準(zhǔn)主時(shí)間設(shè)備(Primary Reference Time Clock,PRTC)或增強(qiáng)型基準(zhǔn)主時(shí)間設(shè)備(enhanced Primary Reference Time Clock,ePRTC)，并結(jié)合祖時(shí)鐘(Grandmaster Clock,GM)。采用全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(Global Navigation Satellite System,GNSS)授時(shí)或超高精度地基時(shí)間信號(hào)授時(shí)，獲取時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)，以PTP形式輸出給下游同步節(jié)點(diǎn)；中間為5G承載網(wǎng)同步鏈路，由多個(gè)邊界時(shí)鐘(Boundary Clock,BC)或 透?jìng)鲿r(shí)鐘(Transparent Clock,TC)組成的同步鏈，采用高精度同步傳輸技術(shù)實(shí)現(xiàn)高精度同步承載；末端則是同步應(yīng)用，利用時(shí)鐘(Slave)恢復(fù)時(shí)間信息，完成應(yīng)用功能。目前典型應(yīng)用如5G基站。

時(shí)間源接入5G承載網(wǎng)的位置不同，會(huì)帶來(lái)不同的部署方案，典型方案有：時(shí)間源集中式組網(wǎng)方案和時(shí)間源下沉式組網(wǎng)方案。

圖1 5G高精度時(shí)間同步通用組網(wǎng)模型

時(shí)間源集中式組網(wǎng)示例如圖2所示。時(shí)間源部署在城域核心層接入端，設(shè)置互為主備的兩個(gè)時(shí)間源設(shè)備。整個(gè)城域內(nèi)的5G基站設(shè)備通過(guò)地面時(shí)間同步網(wǎng)溯源至上游的時(shí)間源。集中式同步組網(wǎng)需要城域承載網(wǎng)的各類(lèi)設(shè)備，全部節(jié)點(diǎn)都支持高精度時(shí)間同步傳送功能。

時(shí)間源下沉式組網(wǎng)方案如圖3所示。其特點(diǎn)是將下沉?xí)r間源設(shè)備(subPRTC)部署于匯聚層、接入層或前傳，使其盡量靠近末端應(yīng)用(如5G基站)。通過(guò)減少同步鏈路跳數(shù)，可以降低同步鏈路誤差，使得末端應(yīng)用能夠獲得更高精度的同步信息。同時(shí)由于同步鏈路的縮短，降低了工程部署的難度，以及對(duì)承載設(shè)備同步精度的要求。時(shí)間源部署位置的下沉，無(wú)需上層承載設(shè)備支持高精度時(shí)間同步功能，這樣可以實(shí)現(xiàn)同步網(wǎng)的局部快速部署。相對(duì)于末端衛(wèi)星授時(shí)方案，源下沉方案具備更低部署成本，且在同步保護(hù)策略上可以更為完善。并具備與時(shí)間源集中式部署方案結(jié)合，向更高精度、易監(jiān)測(cè)和高可靠的組網(wǎng)演進(jìn)能力。

圖2 5G高精度同步網(wǎng)時(shí)間源集中式組網(wǎng)示例

圖3 5G高精度同步網(wǎng)時(shí)間源下沉式組網(wǎng)示例

2 按需部署的時(shí)間源下沉式組網(wǎng)

相對(duì)于時(shí)間源集中式組網(wǎng)部署體現(xiàn)的是同步整體規(guī)劃思路，時(shí)間源下沉式部署則體現(xiàn)了按需部署，具備快速和靈活的特點(diǎn)。按需體現(xiàn)于兩個(gè)方面：同步功能的按需和同步精度按需。

同步功能的按需是指對(duì)末端應(yīng)用有同步需求的區(qū)域進(jìn)行部署，無(wú)需進(jìn)行全網(wǎng)同步部署。優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需承載網(wǎng)全面具備同步功能，僅需部署同步的局部節(jié)點(diǎn)具備即可實(shí)施。在同步初始部署時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)低成本投入的快速部署。

同步精度的按需是根據(jù)末端應(yīng)用的同步精度要求，規(guī)劃合適的同步鏈路長(zhǎng)度，并匹配適當(dāng)精度的時(shí)間源，即可以滿(mǎn)足區(qū)域的應(yīng)用需求。尤其在超高精度的應(yīng)用場(chǎng)景，能夠以較低成本快速解決局部超高精度的應(yīng)用需求。當(dāng)以集中式方案部署的同步網(wǎng)，整體規(guī)劃的同步精度不能滿(mǎn)足末端新的應(yīng)用需求時(shí)，疊加下沉?xí)r間源的按需部署是很好的解決方案。

集中式的部署方案，需要對(duì)同步鏈路的每一個(gè)環(huán)節(jié)都進(jìn)行統(tǒng)一的考慮，才能滿(mǎn)足規(guī)劃的同步精度。同步鏈路跨越承載網(wǎng)的核心層、匯聚層和接入層網(wǎng)絡(luò)，設(shè)備種類(lèi)多，接口類(lèi)型復(fù)雜，光纖鏈路長(zhǎng)。任何一個(gè)環(huán)節(jié)的問(wèn)題都會(huì)對(duì)最終的同步精度造成影響，因而除了所有節(jié)點(diǎn)的同步功能支持，還需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模、鏈路跳數(shù)、節(jié)點(diǎn)同步精度和線路不對(duì)稱(chēng)性進(jìn)行約束。適合于網(wǎng)絡(luò)完全部署時(shí)的統(tǒng)一規(guī)劃方案。

相對(duì)而言，下沉?xí)r間源的按需部署，時(shí)間源靠近末端應(yīng)用，同步鏈路短，也降低了對(duì)中間承載節(jié)點(diǎn)的精度要求和工程施工要求，可以實(shí)現(xiàn)快速局部部署。每一個(gè)下沉部署的時(shí)間服務(wù)器都會(huì)成為一個(gè)區(qū)域的時(shí)間源頭，可以根據(jù)應(yīng)用需求進(jìn)行同步覆蓋。靈活性在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期，混合組網(wǎng)場(chǎng)景下，快速提供同步服務(wù)中體現(xiàn)，且能夠適應(yīng)超大規(guī)模復(fù)雜組網(wǎng)。但組網(wǎng)的靈活性也帶來(lái)了同步域劃分、同步保護(hù)和管控等技術(shù)實(shí)現(xiàn)的難度，將在下文中進(jìn)行分析。

3 時(shí)間源下沉部署同步域規(guī)劃

下沉?xí)r間源滿(mǎn)足的是局部同步應(yīng)用，會(huì)作為局部同步的源頭。當(dāng)兩個(gè)同步域相鄰時(shí)，有以下兩種規(guī)劃思路。

思路一是基于最優(yōu)主時(shí)鐘算法(Best Master Clock Algorithm,BMCA)決策劃分同步域。將所有下沉?xí)r間源、鏈路同步節(jié)點(diǎn)以及末端Slave規(guī)劃在同一個(gè)時(shí)鐘域(Domain)，且時(shí)間源配置相同的優(yōu)先級(jí)。這樣每一個(gè)時(shí)間源的作用范圍將與相鄰的時(shí)間源通過(guò)BMCA進(jìn)行決策?？梢园床煌瑘?chǎng)景進(jìn)行分析。

單一精度等級(jí)的時(shí)間源和承載節(jié)點(diǎn)部署場(chǎng)景,可用采用G.8275.1的BMCA方案[4]決策同步域。時(shí)間源與同步節(jié)點(diǎn)的鏈路相對(duì)跳數(shù)是決策的主要參數(shù)。IEEE1588采用的BMCA，由于決策思路是跟蹤單一時(shí)間源，無(wú)法滿(mǎn)足這個(gè)場(chǎng)景的應(yīng)用；不同精度等級(jí)的時(shí)間源和承載節(jié)點(diǎn)混合部署場(chǎng)景，需要采用鏈路精度擴(kuò)展信息增強(qiáng)的BMCA[5]進(jìn)行同步域的決策。通過(guò)Announce報(bào)文擴(kuò)展格式攜帶鏈路精度信息，并以鏈路精度替代跳數(shù)(StepsRemoved)進(jìn)行決策。但這個(gè)方案的標(biāo)準(zhǔn)化工作并未完成。對(duì)于現(xiàn)有BMCA，還可以采用跳數(shù)限值的方法，對(duì)下沉?xí)r間源的同步范圍進(jìn)行約束，實(shí)現(xiàn)同步分域。這個(gè)方案需要注意可能存在同步盲點(diǎn)。

由于BMCA決策自動(dòng)運(yùn)行，實(shí)施較為便捷。缺點(diǎn)是時(shí)間源的同步域具有不確定性。

思路二是基于Domain規(guī)劃同步域。下沉?xí)r間源的作用范圍需要提前進(jìn)行規(guī)劃，并通過(guò)Domain進(jìn)行區(qū)分。下沉?xí)r間源、域作用域內(nèi)的同步節(jié)點(diǎn)以及末端Slave，規(guī)劃在同一個(gè)Domain。區(qū)域范圍以末端應(yīng)用的同步精度要求為限值，以時(shí)間源精度、同步節(jié)點(diǎn)精度和末端從時(shí)鐘精度為因量來(lái)規(guī)劃。不同Domain之間不能直接傳遞同步信息。同一Domain內(nèi)，可以采用BMCA選擇跟蹤路徑。采用Domain進(jìn)行規(guī)劃具有局部確定可控的特點(diǎn)。

4 時(shí)間源下沉式部署的保護(hù)策略

同步網(wǎng)的部署必須考慮異常情況下的時(shí)間源保護(hù)功能，以提升可靠性。對(duì)于集中式部署方案，其在核心層部署的兩個(gè)時(shí)間源互為主備，形成時(shí)間源的保護(hù)能力。而下沉式部署的時(shí)間源，從成本和體積考慮，不會(huì)采用高成本銣鐘方案，自身的守時(shí)能力偏弱，異常情況的保護(hù)就顯得更為重要。部署場(chǎng)景不同，時(shí)間源的保護(hù)策略也會(huì)有所不同。

孤立同步域場(chǎng)景的時(shí)間源保護(hù)策略。由于同步域?yàn)橐还聧u，只能從下沉部署的時(shí)間源獲取頻率和時(shí)間信息。對(duì)于重點(diǎn)區(qū)域應(yīng)用考慮同步安全性，可以采用時(shí)間源主備，或雙星卡保護(hù)方案。

單一時(shí)間域部署時(shí)相鄰?fù)接驁?chǎng)景的時(shí)間源保護(hù)策略。按照下沉部署同步的應(yīng)用模式，局部同步部署采用單一Domain方案，BMCA決策選源的按需部署最為簡(jiǎn)便。存在相鄰?fù)接虻膱?chǎng)景下，本區(qū)域節(jié)點(diǎn)除了接收到本地下沉源的通告消息，還能接收到其他下沉源的通告消息。當(dāng)本地下沉源出現(xiàn)異常時(shí)，將發(fā)出攜帶有降質(zhì)信息的通告消息。通過(guò)BMCA會(huì)選擇臨近的時(shí)間源進(jìn)行跟蹤，從而實(shí)現(xiàn)保護(hù)。

疊加組網(wǎng)場(chǎng)景的時(shí)間源保護(hù)策略。該場(chǎng)景在原有同步組網(wǎng)中，疊加時(shí)間源下沉組網(wǎng)，組合方式存在不同。

頻率網(wǎng)疊加時(shí)間源下沉式組網(wǎng)[6]，如圖4所示，下沉部署的subPRTC可以通過(guò)GNSS授時(shí)獲得基準(zhǔn)頻率和時(shí)間信息，同時(shí)也能取得頻率網(wǎng)提供的頻率參考信號(hào)。匯集層或接入層的承載節(jié)點(diǎn)則可以跟蹤subPRTC傳送的頻率和時(shí)間信息，同時(shí)也能獲得上游核心層頻率網(wǎng)的頻率參考。當(dāng)GNSS跟蹤丟失時(shí)，subPRTC切換到頻率網(wǎng)頻率參考進(jìn)行守時(shí)。當(dāng)subPRTC出現(xiàn)故障時(shí)，下游承載節(jié)點(diǎn)則利用頻率網(wǎng)的頻率參考實(shí)現(xiàn)守時(shí)。需要保證subPRTC和頻率網(wǎng)跟蹤的源頭相同，切換的相位瞬變符合ITU-T G.8262/G.8262.1的規(guī)范，能夠保證末端應(yīng)用正常工作。

圖4 頻率網(wǎng)疊加下沉式組網(wǎng)場(chǎng)景保護(hù)示意圖

在集中式組網(wǎng)疊加時(shí)間源下沉式組網(wǎng)時(shí)，如果疊加組網(wǎng)是為了局部增強(qiáng)同步，多采用分域部署。下沉?xí)r間源與同步范圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn)，規(guī)劃在一個(gè)Domain。每個(gè)下沉源都會(huì)形成一個(gè)Domain，相互獨(dú)立，且與集中式組網(wǎng)的Domain區(qū)分。不同Domain之間是不能直接進(jìn)行同步信息傳遞的，也就無(wú)法直接依靠BMCA實(shí)現(xiàn)保護(hù)。可以采用多域時(shí)鐘傳送方案，將集中式部署的同步域時(shí)鐘引入，在下沉?xí)r間源衛(wèi)星跟蹤異常時(shí)提供基礎(chǔ)同步保護(hù)。圖5所示為多域時(shí)鐘傳送示例，屬于域B的時(shí)鐘源設(shè)備，可以將PTP鏈路接入的域A的時(shí)鐘，通過(guò)域A的源適配器適配后，送給組合選擇邏輯進(jìn)行選擇。PRTC正常情況下，會(huì)選擇PRTC輸出的參考時(shí)鐘通過(guò)PTP端口發(fā)送到下游域B的網(wǎng)絡(luò)；如果PRTC異常，組合邏輯就可以選擇源適配器適配的域A時(shí)鐘信息，輸出給下游節(jié)點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)保護(hù)。域A源適配器只能工作在從時(shí)鐘狀態(tài)(SlaveOnly)。

圖5 多域時(shí)鐘傳送示例

當(dāng)疊加組網(wǎng)是為了提供同步探針監(jiān)測(cè)和局部備份保護(hù)時(shí)，下沉?xí)r間源本身就是同步網(wǎng)的備用時(shí)間源。將核心時(shí)間源與下沉?xí)r間源劃分到同一Domain內(nèi)，并配置下沉?xí)r間源的優(yōu)先級(jí)低于核心時(shí)間源，通過(guò)全網(wǎng)BMCA實(shí)現(xiàn)同步保護(hù)功能。

5 同步網(wǎng)的管控

采用源下沉式部署方案，會(huì)給同步網(wǎng)管控帶來(lái)不少挑戰(zhàn)。一方面時(shí)間源的數(shù)量多。集中式部署方式，僅在核心層部署互為主備的兩條時(shí)間服務(wù)器，采用就近獨(dú)立管理的方案即能解決管控需要。而下沉?xí)r間源的數(shù)量會(huì)增加很多，如何管控是一個(gè)新的課題。另一方面時(shí)間源部署位置靈活，難以規(guī)劃。下沉源采用按需部署策略，當(dāng)下沉?xí)r間源數(shù)量越來(lái)越多時(shí)，會(huì)帶來(lái)部署位置的選擇，同步區(qū)域的范圍等規(guī)劃問(wèn)題。由此造成部署場(chǎng)景多樣，關(guān)聯(lián)配置復(fù)雜，采用手工配置方案將變得十分困難。

基于時(shí)間源下沉部署帶來(lái)的挑戰(zhàn)，對(duì)同步網(wǎng)管控方案有以下思考：

首先時(shí)間源需要統(tǒng)一集中管控。由于時(shí)間源下沉部署后數(shù)量多，單獨(dú)管控?zé)o法滿(mǎn)足運(yùn)維的要求，集中管控是必然的選擇。而實(shí)現(xiàn)集中管控，首先需要標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)間源的管控接口信息模型，使得任何廠家的時(shí)間源設(shè)備都能夠接入管控平臺(tái)。時(shí)間源管控模型的標(biāo)準(zhǔn)化工作正在進(jìn)行中，可以在信息模型中增加探針監(jiān)測(cè)等信息，為后續(xù)的智能化提供可靠的數(shù)據(jù)來(lái)源。而將時(shí)間源的管控納入承載網(wǎng)管控體系，則是一種低成本、易實(shí)施的解決方案。從實(shí)施成本來(lái)看，將時(shí)間源納入承載網(wǎng)管控體系，相對(duì)于時(shí)間源獨(dú)立組網(wǎng)管控來(lái)說(shuō)實(shí)施成本更低。通過(guò)平臺(tái)擴(kuò)展，時(shí)間源無(wú)論是內(nèi)嵌承載節(jié)點(diǎn)，還是外置設(shè)備形式，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)接口，就能在承載管控平臺(tái)實(shí)現(xiàn)上管受控。外置時(shí)間源設(shè)備可以通過(guò)PTP端口傳送管控?cái)?shù)據(jù)，但需要經(jīng)過(guò)適配；而內(nèi)嵌承載節(jié)點(diǎn)的時(shí)間源則能夠直接作為節(jié)點(diǎn)功能模塊被管理，最為簡(jiǎn)潔。從同步功能整體性來(lái)看，同步鏈路包括時(shí)間源、承載節(jié)點(diǎn)和末端應(yīng)用等環(huán)節(jié)。在不同應(yīng)用場(chǎng)景，各環(huán)節(jié)的配置是關(guān)聯(lián)的，需要統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)置。而在故障處理時(shí)，只有對(duì)各環(huán)節(jié)信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，才能準(zhǔn)確定位問(wèn)題。任何環(huán)節(jié)的獨(dú)立管控，都會(huì)帶來(lái)配置的不便和同步狀態(tài)信息的割裂。承載網(wǎng)管控平面很適合承擔(dān)同步網(wǎng)統(tǒng)一管控的角色；引入智能化同步管控平臺(tái)是必然趨勢(shì)。在統(tǒng)一管控基礎(chǔ)上，人工智能的賦能，能夠解決復(fù)雜規(guī)劃和配置問(wèn)題，故障定位，同步巡檢等難題。這也是5G推進(jìn)組立項(xiàng)研究的課題之一，在本文就不再累述。

6 同步組網(wǎng)方案的實(shí)踐和演進(jìn)

海外運(yùn)營(yíng)商承載網(wǎng)絡(luò)租用的現(xiàn)象較為普遍，由于中間同步節(jié)點(diǎn)難以提供可靠的同步支撐，所以時(shí)間源下沉式部署方案成為必然選擇。國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)基本是自有自建，有能力對(duì)同步網(wǎng)進(jìn)行整體規(guī)劃。集中式部署方案由于規(guī)劃統(tǒng)一，同步覆蓋全面，往往作為基礎(chǔ)部署方案。但隨著城域網(wǎng)規(guī)模擴(kuò)大，同步網(wǎng)重要性提升，單一的集中式部署無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)網(wǎng)部署、運(yùn)維和安全等需求。國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商都在結(jié)合自身情況，探索各自的同步網(wǎng)構(gòu)架方案。

圖6所示為中國(guó)電信的時(shí)鐘同步部署方案，以其為例進(jìn)行討論。如圖所示大樓綜合定時(shí)供給設(shè)備(Building Integrated Timing Supply,BITS)按規(guī)劃需能提供頻率+時(shí)間服務(wù)，等同于PRTC/ePRTC，部分節(jié)點(diǎn)還需要提供網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議(Network Time Protocol，NTP)服務(wù)。電信的同步網(wǎng)基于原有同步網(wǎng)進(jìn)行升級(jí)。通過(guò)將銫鐘擴(kuò)展部署到31個(gè)省會(huì)，升級(jí)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BeiDou Navigation Satellite System，BDS)和全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System，GPS)雙模授時(shí)，對(duì)頻率網(wǎng)進(jìn)行了增強(qiáng)。在保持NTP服務(wù)的同時(shí)，還規(guī)劃了基于PTP的高精度時(shí)間支持。

電信同步網(wǎng)分為省級(jí)鐘和本地基準(zhǔn)鐘(Metropolitan Primary Reference Clock,MPRC)兩個(gè)層面[7]。省級(jí)鐘為基準(zhǔn)參考鐘(Primary Reference Clock，PRC)一級(jí)鐘源頭，主備設(shè)置，部署于省會(huì)樞紐樓。正常情況下通過(guò)GNSS溯源，GNSS失效時(shí)由銫鐘提供頻率基準(zhǔn)。省級(jí)鐘與MPRC之間，受目前技術(shù)限制，只規(guī)劃了頻率的傳遞。MPRC作用于省內(nèi)各地市本地網(wǎng)中，規(guī)劃了頻率和時(shí)間功能：核心樓部署兩臺(tái)內(nèi)置銣鐘的BITS，互為主備，通過(guò)GNSS實(shí)現(xiàn)授時(shí)。頻率和時(shí)間信息通過(guò)本地網(wǎng)向下傳遞。本地鐘在衛(wèi)星失效時(shí)，能夠依靠省級(jí)鐘提供的頻率基準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)時(shí)間的長(zhǎng)期保持。值得說(shuō)明的是電信還規(guī)劃了本地兩級(jí)鐘，按需進(jìn)行部署，但缺乏實(shí)施技術(shù)細(xì)節(jié)。

電信時(shí)間同步鏈路規(guī)劃建議是正常時(shí)間鏈路同步節(jié)點(diǎn)跳數(shù)應(yīng)小于10跳，特殊情況下應(yīng)小于20跳。同步節(jié)點(diǎn)電信邊界時(shí)鐘(Telecom Boundary Clock，T-BC)須滿(mǎn)足ITU-T G.8273.2 規(guī)定的 Class C或更高精度等級(jí)，保證末端應(yīng)用時(shí)間偏差相對(duì)于協(xié)調(diào)世界時(shí)(Coordinated Universal Time，UTC)小于±1.5 μs，頻率信號(hào)頻偏小于 50 ppb。對(duì)于跳數(shù)越限場(chǎng)景以及更高精度需求場(chǎng)景，暫未給出解決方案。

圖6 中國(guó)電信時(shí)鐘同步部署示意圖

上海電信與烽火通信合作，基于現(xiàn)網(wǎng)OTN平面完成了5G時(shí)間同步在電信網(wǎng)絡(luò)的首次規(guī)模商用。通過(guò)現(xiàn)網(wǎng)實(shí)際部署和測(cè)試，對(duì)局部快速部署和同步設(shè)備疊加組網(wǎng)等場(chǎng)景進(jìn)行了驗(yàn)證。圖7所示為本次同步網(wǎng)部署方案示意圖，其中在康健和控江兩節(jié)點(diǎn)各部署了一臺(tái)PRTC，通過(guò)跟蹤衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)授時(shí)，并采用主備組網(wǎng)保護(hù)模式。位于康健的主用PRTC，將頻率和時(shí)間信息注入同機(jī)房的OTN設(shè)備，通過(guò)光監(jiān)控通道向下游節(jié)點(diǎn)傳遞。當(dāng)康健的PRTC出現(xiàn)故障時(shí)，同步網(wǎng)絡(luò)會(huì)自動(dòng)切換跟蹤位于控江的PRTC。為了增強(qiáng)同步網(wǎng)的可靠性，后期在武勝又設(shè)置了主用PRC，配置銫鐘；在信息園區(qū)設(shè)置了備用PRC。在兩層同步保護(hù)構(gòu)架下，能夠應(yīng)對(duì)更多的故障場(chǎng)景。特別是當(dāng)衛(wèi)星系統(tǒng)全面失效時(shí)，基于銫鐘的主PRC可以通過(guò)OTN透?jìng)魍ǖ罏槠渌皆O(shè)備提供穩(wěn)定的頻率參考，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期時(shí)間保持，可以保證5G基站穩(wěn)定運(yùn)行。

圖7 上海電信時(shí)鐘同步部署示意圖

基于同步網(wǎng)當(dāng)前的部署實(shí)踐，結(jié)合同步網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)下沉源應(yīng)用可能的演進(jìn)方向進(jìn)行分析。

隨著同步技術(shù)應(yīng)用興起，在早期同步網(wǎng)難以規(guī)模部署的階段，時(shí)間源下沉式部署為局部同步，以及應(yīng)對(duì)地鐵和大樓等無(wú)法接入GNSS信號(hào)場(chǎng)景的快速解決方案。

隨著同步網(wǎng)規(guī)模部署，采用時(shí)間源集中式部署能提供基礎(chǔ)的地面同步服務(wù)，而時(shí)間源下沉可以用于解決以下問(wèn)題：一個(gè)是滿(mǎn)足超大城域部署需求。由于基于現(xiàn)有技術(shù)帶來(lái)的同步網(wǎng)跳數(shù)限制，使得單一集中式部署方案無(wú)法滿(mǎn)足超大規(guī)模同步網(wǎng)的部署。源下沉分域部署或分級(jí)部署可以很好應(yīng)對(duì)該場(chǎng)景。另一個(gè)是局部超高精度同步需求。集中式部署方案的同步性能是基于統(tǒng)一規(guī)劃的，實(shí)施后會(huì)保持穩(wěn)定，但也難以提升。對(duì)于逐步出現(xiàn)的100 ns級(jí)甚至更高同步精度需求會(huì)難以滿(mǎn)足?？梢圆捎迷聪鲁翞樾枰膽?yīng)用提供局部的高于同步網(wǎng)基礎(chǔ)精度的同步服務(wù)。

隨著同步網(wǎng)應(yīng)用規(guī)模擴(kuò)大，精度要求提高，對(duì)同步網(wǎng)可靠性要求也會(huì)相應(yīng)提升。下沉部署時(shí)間源，作為同步探針是一種可行的技術(shù)方案，其可以為管控平面提供準(zhǔn)確的同步監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，滿(mǎn)足同步運(yùn)維需要，且在上游同步鏈路故障時(shí)，可以作為備用時(shí)間源接入，保證下游同步功能的正常。

隨著同步技術(shù)的發(fā)展，核心層的時(shí)間源與下沉部署的時(shí)間源之間，甚至是省會(huì)鐘與本地鐘之間，不同運(yùn)營(yíng)商的省會(huì)鐘之間，都能夠采用新的技術(shù)方案(如：共視技術(shù)和光纖授時(shí)技術(shù))實(shí)現(xiàn)同步組網(wǎng)連接。下沉源會(huì)成為最貼近末端同步應(yīng)用的時(shí)鐘單元，為同步網(wǎng)實(shí)現(xiàn)廣域的超高精度授時(shí)及更精確的同步監(jiān)測(cè)提供了一種解決思路。實(shí)際上時(shí)間源組網(wǎng)正在成為一個(gè)新的研究課題。

7 結(jié)束語(yǔ)

作為5G同步網(wǎng)組網(wǎng)方案中重要的組成，時(shí)間源下沉式組網(wǎng)方案在實(shí)現(xiàn)同步網(wǎng)的局部快速部署、高精度部署上具備優(yōu)勢(shì)，體現(xiàn)的是同步按需部署的思路。單一化的組網(wǎng)方式很難滿(mǎn)足未來(lái)的同步組網(wǎng)需求，結(jié)合下沉式部署的組合組網(wǎng)，能夠?yàn)楦笠?guī)模、更高精度和易維護(hù)的同步網(wǎng)提供可行的解決方案。

本文結(jié)合業(yè)界相關(guān)研究課題，針對(duì)時(shí)間源下沉部署中，部署思路、同步域管理和同步保護(hù)策略等尚未明晰的技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行了分析討論，給出了BMCA決策、Domain分域、頻率增強(qiáng)保持和多域時(shí)間傳送等解決方案，并提出了時(shí)間源統(tǒng)一納入承載網(wǎng)統(tǒng)一管控的建議。

受文章篇幅限制，技術(shù)方案描述未能詳盡。本文旨在能夠呈現(xiàn)筆者對(duì)時(shí)間源下沉部署的技術(shù)思路，為業(yè)界相關(guān)的課題研究和組網(wǎng)實(shí)踐提供參考。