LTE承载－时间同步方案

一、LTE发展规模化，如何满足同步需求
       伴随着4G牌照的下发，TD-LTE网络的大力部署，通信步入一个高速率、大带宽的时代。通信网络的不断向前发展,业务的多元化，为了满足移动电信业务不断的漫游和切换，对节点的同步提出了更高的要求。
       LTE网络有频率和时间同步两类需求，典型应用则是相邻基站之间的切换和3GPP MBMS业务（LTE增强型广播多播服务）。目前的LTE遵循两种标准：TD-LTE和FDD-LTE。后者只在提供某些特定业务（如地图定位）需要时间上的同步，而TD则对时间同步提出了高要求。
       与3G时代相比，LTE在时间同步方面标准更为严格。在采用CDMA2000和TD-SCDMA两种标准的3G网络中，CDMA2000跟踪模式小于等于3us，保持模式小于等于10us；TD-SCDMA相邻基站小于等于3us，共同参考源小于等于1.5us。TD-LTE对时间同步提出了更高的要求，需要小区间空口相位误差小于1.5us，相邻基站之间小于3us，次微秒级的同步差，对设备厂商而言无疑提出了更高的挑战。
 
二、现网时间同步现状，能否解决同步难题
       无论是传统的SDH同步还是同步以太均只能解决频率同步的问题，无法解决时间的同步，在时间同步方面研究的比较成熟的是GPS同步，GPS能够提供良好的时间同步和频率同步。目前，对于时间的同步在很大程度上还依赖于GPS天线，在3G/LTE的基站旁都装有GPS天线，通过GPS天线获取基准1pps的脉冲信号和GPS卫星的绝对时间信号，其过程如图1所示：
       GPS能够较好的实现时间同步，但却给整个网络的运维带来了一定的困难。一方面GPS对环境要求较高，安装GPS需要满足120度的净空要求，这给选址带来了困难，尤其是室内覆盖站；另外一方面其晶体造价昂贵，并且每个基站均需配置，成本过高，并不适应被长久大规模的采纳。
       1588v2协议是一种网络同步协议，具有次微秒级的时间同步性能，能够满足LTE基站对同步的需求。如今1588V2同步时钟协议正逐步被各设备产商所采纳，成为TD－LTE的时钟解决方案。
 
三、烽火通信LTE承载网同步解决方案
       TD时间同步系统由四部分组成：GPS时间源、高精度时间服务器、数据传输网络和LTE基站。就整个时间系统的输入可以分为主备部分，如图2所示，一路是从GPS/北斗接收机双模时间输入接收时间和频率信号作为主用，另一路从BITS引入频率信号接入高精度时间服务器，作为备用。高精度时间服务器输出时间至PTN/IPRAN，接口采用1588V2接口和1PPS+TOD接口，通过时间服务器1588V2接口和1PPS+TOD接口向本地支持1588V2协议的PTN/IPRAN网络注入高精度时间信号，向LTE基站传送高精度时间同步信号，从而满足LTE基站高精度时间同步的要求。
       烽火通信致力于IPRAN/PTN分组承载网设备的建设，进行全网络层次覆盖。核心、汇聚、接入设备均支持1588v2接口和1PPS+TOD接口，能够较好的实现时间同步，满足LTE时代的高同步标准。除此之外，烽火通信采用端到端的1588v2机制保障时间同步，一方面拥有多样化的精准时延补偿机制，可以通过人工和网管协同的方式进行补偿；另外，网络组成各节点支持BMC算法跟踪主时钟源，满足PTP协议。另外一方面，具备完善的1588v2时钟保护倒换机制，能够实现主备之间的切换实现保护倒换。如图3所示，支持BTS备份切换实现1588传送，且备份时间小于200ns。
       随着信息化的发展，LTE基站提出了亚微秒级的同步要求，目前绝大多数基站所选用的GPS时钟同步均能满足LTE所需的时间同步和频率同步的需求，即使GPS在选址、造价以及安全性能方面具有一定的缺陷，但在TD基站建设初期仍然会以GPS为主，并逐步引入1588v2同步时钟协议实现时间同步。在现阶段烽火通信要求所有新建设备均具备同步能力，试点推进积累经验并形成网络能力，形成对GPS容灾备份，并解决GPS所不能覆盖的应用场景。