基于OTN的1588v2時間同步傳送技術(shù)方案探討

李春　旭韋鍇

【摘要】隨著TD-LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的展開，其無線網(wǎng)絡(luò)對對時鐘同步和時間同步提出了更高的要求。目前無線網(wǎng)絡(luò)的時間同步需求主要是采用美國的GPS衛(wèi)星實現(xiàn)的，由于GPS衛(wèi)星系統(tǒng)存在安裝選址難、維護難、饋纜敷設(shè)難、安全隱患高、成本高等問題，因此利用高精度的地面時間同步方案進行替代具有重要意義。本文對基于OTN的時間同步傳送技術(shù)方案進行了分析，為1588v2時間同步技術(shù)的快速應(yīng)用提供理論依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】OTN 1588v2

一、OTN/1588v2技術(shù)概述

1、OTN技術(shù)概述。OTN技術(shù)由WDM技術(shù)演進而來，初期在WDM設(shè)備上增加了OTN接口和ROADM（光交叉），實現(xiàn)了波長級別調(diào)度，起到光配線架作用。OTN增加電交叉模塊，引入了波長/子波長交叉連接功能，為各類速率客戶信號提供復(fù)用、調(diào)度功能。OTN設(shè)備主要從兩個方面來界定，一是具備OTN物理接口，二是具備ODUk級別的交叉連接能力。OTN技術(shù)和SDH技術(shù)在功能上類似，只不過OTN所規(guī)范的速率和格式有自己的標準，能夠提供有關(guān)客戶層的傳送、復(fù)用、選路、管理、監(jiān)控和生存性功能。OTN組網(wǎng)靈活，可以組成點到點、環(huán)形和網(wǎng)狀網(wǎng)拓撲。

2、1588v2技術(shù)概述。IEEE 1588v2是網(wǎng)絡(luò)測量和控制系統(tǒng)的精密時鐘同步協(xié)議標準，基本功能是使分布式網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的最精確時鐘與其他時鐘保持同步，它定義了一種精確時間協(xié)議PTP（Precision Time Protocol），用于對標準以太網(wǎng)或其他采用多播技術(shù)的分布式總線系統(tǒng)中的傳感器、執(zhí)行器以及其他終端設(shè)備中的時鐘進行亞微秒級同步，可實現(xiàn)頻率同步和時間（相位）同步。1588v2的網(wǎng)絡(luò)模型可分為：OC（普通時鐘）、BC（邊界時鐘）、TC（透明時鐘）三種。

二、基于OTN的1588v2同步實現(xiàn)方案

1、頻率同步的實現(xiàn)。因為OTN是異步系統(tǒng)，需要在OTN設(shè)備增加新的功能支持各類同步。首先對于頻率同步，可以在OTN設(shè)備上實現(xiàn)同步以太功能完成全網(wǎng)頻率同步，同步以太網(wǎng)一般是各類傳送網(wǎng)常用的頻率同步技術(shù)。而OTN網(wǎng)絡(luò)在支持頻率同步的基礎(chǔ)上才能更好的去實現(xiàn)時間同步。

OTN本身具備一定的同步功能，當恒定速率的客戶信號以比特同步映射入OTN幀時，產(chǎn)生的OTN線路信號與客戶信號具有相同的定時特性，將定時特性向下游傳送并在解映射時提取出原來的定時信息，其定時特性通過OTN幀內(nèi)調(diào)整控制字節(jié)（Justification Control Byte）而得以保留，在遠端客戶信號解映射時，通過參考OTN幀內(nèi)調(diào)整控制字節(jié)，可以將定時信息在一定程度上恢復(fù)。

2、時間同步的實現(xiàn)。對于目前的多廠家OTN系統(tǒng)而言，其平臺對1588的調(diào)度能力還沒有得到大規(guī)模的應(yīng)用案例。因此在時間服務(wù)器布署上來看存在以下幾種建設(shè)方案。

1）對于OTN平臺支持1588調(diào)度能力的情況下，將時間服務(wù)器以主備的方式布署在核心節(jié)點，其它各傳輸節(jié)點通過OTN對1588的調(diào)度實現(xiàn)主備兩個路徑跟蹤至時間服務(wù)器。

2）對于OTN平臺暫不支持1588調(diào)度能力的情況下，將根據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，在有需求的節(jié)點設(shè)置時間服務(wù)器，將時間服務(wù)器下沉。

主備2套時間服務(wù)器的遠期目標是設(shè)置在核心節(jié)點，并通過OTN下發(fā)，所以如果采用第二種建設(shè)方式，隨著OTN平臺對1588的支持，必然會造成前期各骨干節(jié)點處設(shè)置的大量時間服務(wù)器的投資浪費，因此在布署時間服務(wù)器的同時，應(yīng)綜合考慮OTN技術(shù)的發(fā)展及對時間同步需求的緊迫性要求。對于支持1588調(diào)度的OTN設(shè)備，其對時間同步的傳輸方式可以歸納有三種方式，一是客戶信號承載（透傳方式），第二是帶外OSC方式，第三是帶內(nèi)（開銷）方式。對于第一種方式，當GE業(yè)務(wù)進入設(shè)備OTN時，無論是采用ODU0的映射方式，還是GFP封裝方式，都會無法控制映射過程帶來的時延變化，導(dǎo)致延時誤差過大，相關(guān)試驗數(shù)據(jù)也證明了這個分析結(jié)果。當IOGE LAN業(yè)務(wù)采用超頻方式進入OTN設(shè)備時，經(jīng)過測試驗證，正常情況下時間傳遞性能可以保證。受到承載業(yè)務(wù)類型的限制，上下行之間的延時無法做到主動控制，因此目前客戶信號承載（透傳方式）存在一定的問題。第二種帶外OSC方式，通過改造OTN/WDM系統(tǒng)監(jiān)控通道系統(tǒng)組成同步以太網(wǎng)，在同步以太網(wǎng)基礎(chǔ)上運行1588v2協(xié)議，設(shè)備對外提供1pps+TOD接口或?qū)Ｓ肞TP接口支持時間同步。因為OSC信號處理簡單，不會帶來額外的時延，可以較好地保證時鐘質(zhì)量。另外，由于OSC逐點再生，每兩個站點間光纜的差異都可以通過每個節(jié)點的延時設(shè)置進行補償，克服了透傳方式下因為光纜級聯(lián)帶來的較大差異。但是OSC通道在每個OA站都需要上下，造成時間同步傳遞的跳數(shù)增加，也增加了故障發(fā)生點。第三種帶內(nèi)（開銷）方式是借鑒其它承載設(shè)備的同步技術(shù)。如傳統(tǒng)SDH設(shè)備必須滿足SEC功能（ITU-T G.813），PTN和路由器設(shè)備則需要滿足EEC功能（ITU-TG.8262），在ITU-T建議中，SEC和EEC的架構(gòu)是完全一樣的，只是一個是SDH接口，一個是以太接口而已。因此，在實際應(yīng)用中，MSTP/SDH設(shè)備和PTN設(shè)備，以及路由器設(shè)備，還有OTN設(shè)備，支持時間同步都可以具有相同的同步架構(gòu)，各個接口模塊的同步實現(xiàn)方案基本一致，包含有接口單元和時鐘處理單元。

結(jié)束語：基于異步映射架構(gòu)的OTN設(shè)備提供頻率和時間同步，是為滿足業(yè)務(wù)系統(tǒng)需求而產(chǎn)生的技術(shù)。在實現(xiàn)頻率同步的基礎(chǔ)上，通過OTN網(wǎng)絡(luò)支持1588v2傳送，可以減少建設(shè)專用時間傳送網(wǎng)絡(luò)的投資，減少BITS和時間源設(shè)備的數(shù)量，減少光纖資源消耗。