解读TD基站时间同步

TD-SCDMA基站的时间同步解决方案采用了我国自主知识产权的"北斗卫星"和分组网时间传递的方案来替代基站加装GPS，取得了较大进展。

在TD-SCDMA(以下简称"TD")网络中，由于基站的空口需要高精度的时间同步，因此面对这种需求可以有两种时钟传递方式来解决，其主要差异在于来自GPS/北斗等卫星同步系统的时钟源在地面网络中的注入位置。一是卫星时钟源直接注入基站，现网主要这种应用方式；另一种是卫星时钟源先注入到一种可提供同步分配的网元中，这种设备可以直接是传送网网元，也可以是具备时间接口的BITS设备或其他时间服务器设备，首先由该设备进行接收和分配处理，然后由分组网将时间分发到各基站。

通过卫星授时的时间同步

目前在通信领域中，对于高精度时间同步需求主要来自CDMA基站和TD基站，现有的解决方法就是配置GPS，即在每个基站设备上都配置了GPS。但是通过在每个基站加装GPS模块来解决基站时间同步问题，存在安全性问题。GPS系统由美国军方开发和控制，可进行局部性能劣化设置和限制使用，因此在战争等特殊情况下对TD整网运行带来安全隐患。针对GPS的安全性问题，目前有两种替代GPS提供高精度时间同步的方式：采用我国自主研发的北斗卫星授时系统，或者通过地面传输网络提供高精度时间传递，以保障CDMA网络和TD-SCDMA网络的安全可靠性。

我国自行开发的北斗卫星系统具有三大功能：快速定位、双向数据通信、精密授时，而授时功能是定位、通信功能的技术基础，是北斗系统的基础。北斗授时功能具有安全、准确、全天候和通用性的特点，适用于我国具有授时需求的各个方面。

北斗完全可作为TD系统的一种授时方式，从时间稳定性和频率稳定度都满足TD系统的授时指标要求；TD组网中，使用北斗授时的基站和使用GPS授时的基站可以共存，并可以保证业务的正常开展。

当前限制北斗应用的主要原因是相关产业链还不是很成熟，未来可以批量提供符合TD系统要求的模块。目前，中兴通讯、大唐移动、鼎桥、普天的TD-SCDMA设备都已经具备采用北斗系统授时的能力。

针对已经在现网的CDMA基站和TD-SCDMA基站中使用的GPS接收机的情况，如何来实现北斗卫星对GPS的替代也是目前的一个研究热点。目前北斗接收机和基站可采用以下两种对接方式：一种是直接在基站内部将GPS接收模块用北斗卫星接收模块替代，这就需要推动设备提供商直接在其新提供的设备中支持北斗授时功能及模块，当需要替换时只需要更换GPS子卡同步模块即可。也可以将GPS接收和北斗接收在同一块单板上实现，实现GPS和北斗双模接收模式。例如可以设置在正常情况下工作于GPS，当GPS异常后自动切换到北斗，以达到在非常时期的备份目的，同时摆脱了GPS的制约。

对于已经使用的只支持GPS授时的老基站，还有一种相对较简单的射频模块替代方法，就是通过模拟GPS系统的射频接口，只将天线和射频线缆进行替换，对于这种射频模拟替换方式，对接不存在问题，但基站内的GPS芯片及算法仍在运作，因此这种北斗系统定时性能+GPS算法的模式很有可能还存在安全隐患。对于这种射频模块替代需要规范射频部分的规格、尺寸、接口、协议、天线、馈线等各方面。

另外一种北斗替代GPS的方案就是首先要推动基站支持1PPS+TOD的标准外时间同步接口，然后可以通过外置的北斗接收机的1PPS+TOD时间输出接口来给基站设备提供授时功能。

通过分组网传递时间

如果有线网络特别是肩负2G、3G无线通信系统的承载职能的传输网络可以提供时间同步传递功能，则可以从根本上解决在基站中配置卫星接收机、在机房架设卫星接收天线在工程安装方面的难度，具体解决思路是在有线网络如分组网或SDH网络中实现时间同步传递功能，同时在网络的某个节点处注入时间同步信息，其他站点跟踪该同步源，基站从相邻的传输网元提取同步信息，从而达到所有基站之间的时间同步。

首先在分组网络上游某节点注入时间源，然后通过PTP协议在分组网络上传递时间信息到所有分组网络的边缘站点，基站从与之相连的分组网设备上接收时间同步信息，达到空口之间的同步目的。这时分组网络提供的时间同步接口主要有带外接口和带内接口两种模式。

带内接口：支持PTP同步的以太网接口，包括百兆和千兆以太网，这种模式可传较远的距离，但基站需要运行PTP协议，需要对基站接口进行改造。

带外接口：支持TOD+1PPS的RJ45接口，这种接口对基站设备没要求，不需基站运行PTP协议，但只适合近距离传输，需人工补偿固定延时。

这时就要在分组网络中使用IEEE1588v2技术，通过IEEE1588V2协议报文实现时间同步。1588v2的核心思想是采用主从时钟方式，对时间信息进行编码，利用网络的对称性和延时测量技术，实现主从时钟的同步，PTP的关键在于延时测量。IEEE1588V2的优点主要有支持时间和频率同步；同步精度高，可达亚微秒级；网络PDV影响可通过逐级的恢复方式解决；是统一的业界标准。其缺点有不支持非对称网络，且需要硬件支持IEEE1588V2协议和工作原理。