基于OTN的1588v2时间同步传送技术方案探讨
2016-11-17李春旭韦锴
李春 旭韦锴
【摘要】随着TD-LTE网络建设的展开，其无线网络对对时钟同步和时间同步提出了更高的要求。目前无线网络的时间同步需求主要是采用美国的GPS卫星实现的，由于GPS卫星系统存在安装选址难、维护难、馈缆敷设难、安全隐患高、成本高等问题，因此利用高精度的地面时间同步方案进行替代具有重要意义。本文对基于OTN的时间同步传送技术方案进行了分析，为1588v2时间同步技术的快速应用提供理论依据。
【关键词】OTN 1588v2
一、OTN/1588v2技术概述
1、OTN技术概述。OTN技术由WDM技术演进而来，初期在WDM设备上增加了OTN接口和ROADM（光交叉），实现了波长级别调度，起到光配线架作用。OTN增加电交叉模块，引入了波长/子波长交叉连接功能，为各类速率客户信号提供复用、调度功能。OTN设备主要从两个方面来界定，一是具备OTN物理接口，二是具备ODUk级别的交叉连接能力。OTN技术和SDH技术在功能上类似，只不过OTN所规范的速率和格式有自己的标准，能够提供有关客户层的传送、复用、选路、管理、监控和生存性功能。OTN组网灵活，可以组成点到点、环形和网状网拓扑。
2、1588v2技术概述。IEEE 1588v2是网络测量和控制系统的精密时钟同步协议标准，基本功能是使分布式网络内的最精确时钟与其他时钟保持同步，它定义了一种精确时间协议PTP（Precision Time Protocol），用于对标准以太网或其他采用多播技术的分布式总线系统中的传感器、执行器以及其他终端设备中的时钟进行亚微秒级同步，可实现频率同步和时间（相位）同步。1588v2的网络模型可分为：OC（普通时钟）、BC（边界时钟）、TC（透明时钟）三种。
二、基于OTN的1588v2同步实现方案
1、频率同步的实现。因为OTN是异步系统，需要在OTN设备增加新的功能支持各类同步。首先对于频率同步，可以在OTN设备上实现同步以太功能完成全网频率同步，同步以太网一般是各类传送网常用的频率同步技术。而OTN网络在支持频率同步的基础上才能更好的去实现时间同步。
OTN本身具备一定的同步功能，当恒定速率的客户信号以比特同步映射入OTN帧时，产生的OTN线路信号与客户信号具有相同的定时特性，将定时特性向下游传送并在解映射时提取出原来的定时信息，其定时特性通过OTN帧内调整控制字节（Justification Control Byte）而得以保留，在远端客户信号解映射时，通过参考OTN帧内调整控制字节，可以将定时信息在一定程度上恢复。
2、时间同步的实现。对于目前的多厂家OTN系统而言，其平台对1588的调度能力还没有得到大规模的应用案例。因此在时间服务器布署上来看存在以下几种建设方案。
1）对于OTN平台支持1588调度能力的情况下，将时间服务器以主备的方式布署在核心节点，其它各传输节点通过OTN对1588的调度实现主备两个路径跟踪至时间服务器。
2）对于OTN平台暂不支持1588调度能力的情况下，将根据传输网络的组网结构，在有需求的节点设置时间服务器，将时间服务器下沉。
主备2套时间服务器的远期目标是设置在核心节点，并通过OTN下发，所以如果采用第二种建设方式，随着OTN平台对1588的支持，必然会造成前期各骨干节点处设置的大量时间服务器的投资浪费，因此在布署时间服务器的同时，应综合考虑OTN技术的发展及对时间同步需求的紧迫性要求。对于支持1588调度的OTN设备，其对时间同步的传输方式可以归纳有三种方式，一是客户信号承载（透传方式），第二是带外OSC方式，第三是带内（开销）方式。对于第一种方式，当GE业务进入设备OTN时，无论是采用ODU0的映射方式，还是GFP封装方式，都会无法控制映射过程带来的时延变化，导致延时误差过大，相关试验数据也证明了这个分析结果。当IOGE LAN业务采用超频方式进入OTN设备时，经过测试验证，正常情况下时间传递性能可以保证。受到承载业务类型的限制，上下行之间的延时无法做到主动控制，因此目前客户信号承载（透传方式）存在一定的问题。第二种带外OSC方式，通过改造OTN/WDM系统监控通道系统组成同步以太网，在同步以太网基础上运行1588v2协议，设备对外提供1pps+TOD接口或专用PTP接口支持时间同步。因为OSC信号处理简单，不会带来额外的时延，可以较好地保证时钟质量。另外，由于OSC逐点再生，每两个站点间光缆的差异都可以通过每个节点的延时设置进行补偿，克服了透传方式下因为光缆级联带来的较大差异。但是OSC通道在每个OA站都需要上下，造成时间同步传递的跳数增加，也增加了故障发生点。第三种带内（开销）方式是借鉴其它承载设备的同步技术。如传统SDH设备必须满足SEC功能（ITU-T G.813），PTN和路由器设备则需要满足EEC功能（ITU-TG.8262），在ITU-T建议中，SEC和EEC的架构是完全一样的，只是一个是SDH接口，一个是以太接口而已。因此，在实际应用中，MSTP/SDH设备和PTN设备，以及路由器设备，还有OTN设备，支持时间同步都可以具有相同的同步架构，各个接口模块的同步实现方案基本一致，包含有接口单元和时钟处理单元。
结束语：基于异步映射架构的OTN设备提供频率和时间同步，是为满足业务系统需求而产生的技术。在实现频率同步的基础上，通过OTN网络支持1588v2传送，可以减少建设专用时间传送网络的投资，减少BITS和时间源设备的数量，减少光纤资源消耗。
