GPON和EPON的时间同步技术分析

GPON的EqD误差：GPON的DoW告警触发门限为±4bits，GPON的上行速率为1.244Gbit/s，换算为时间±3.2ns，则在单向时延上引入的最大误差为±1.6ns。这个误差在不改变现有GPON标准的前提下是无法补偿的。

综上所述，对于上下行波长不同引入的误差，在20km的极限情况下约为17ns，这个误差可以通过简单计算补偿;对于串并转换引入的误差，在使用16bit位宽的Serdes的情况下，约为±6.4ns，这个误差也可以补偿，但是实现比较复杂，不推荐做;对于测距引入的误差，在实现了response time补偿的情况下，为±1.6ns，这个误差在不改变现有标准的情况下，无法补偿：所以，在补偿都实现的情况下，理论精度可以达到±1.6ns;在不做任何补偿的情况下，精度在±25ns以内。10G GPON的误差分析类似。

该方案在2008年12月的ITU-T SG15 Q2会议上首次提出即得到了广大运营商和设备商的认可，认为该方案利用了GPON本身的测距的结果以及GPON本身的下行帧同步机制，实现也较为简单。后续Q2对此方案进行了深入讨论。2009年10月ITU-T SG15全会上，Q2与Q13就此问题进行了联合讨论，该方案获得认可并正式写入到了G.984标准(GPON的国际标准)中。

对于10G GPON，由于测距以及下行帧同步等时间同步相关的机制跟GPON相同，因此10G GPON的时间同步方案沿用了G.984标准的方案，目前已经写入G.987.3(10G GPON的TC层标准)以及G.988(10G GPON的OMCI标准)的草稿中，近期就会正式发布。

华为积极参与了GPON以及10G GPON标准的制定，提出了大量有价值的技术方案，上述的GPON/10G GPON的时间同步方案就是由华为最先提出的。华为的专家Frank Effenberger为ITU-T SG15 Q2(负责GPON/10G GPON标准的制定)的大会报告起草人(Rapporteur)，并兼任G.984.3(GPON国际标准的TC层部分)的标准合编者(co- editor)， Yuanqiu Luo为G.987.3(10G GPON国际标准的TC层部分)的co-editor，林薇为G.988(10G GPON国际标准的OMCI部分)的co-editor，为推动GPON/10G GPON标准的进展做出了重要的贡献。

4 EPON/10G EPON时间同步标准

EPON/10G EPON的时间同步机制参见图2。

图2 EPON/10G EPON时间同步机制

图2所示方法的具体步骤为：

(1)OLT首先与上一级设备完成时间同步。

(2)OLT计算出ONUi的localTime为X时的 ToDx,i。

(3)OLT通过OSSP报文，将localTime为X时的ToDx,i告知ONUi。

(4)ONUi收到该OSSP消息后，对ToDx,i进行相应的补偿，得到精确的localTime为X时对应的时间real_ToDx,i。

(5)ONUi在localTime计数到达X时，将本地时间设置为real_ToDx,i即完成时间同步。

该方案的误差主要由3部分引入：上/下行波长不同，Serdes，测距。与GPON类似。

上/下行波长不同引入的误差部分，由于EPON的上/下行波长分别和GPON的上/下行波长相同，因此该部分的误差也相同。

Serdes部分引入的误差也一样，只是EPON速率较低，引入的误差为±12.8ns。

测距部分，EPON的guardThresholdOLT门限为12个TIme Quanta，每个Time Quanta为16ns，换算为时间为192ns，则在单向时延上引入的最大误差为±96ns(但是最恶劣情况是小概率事件，通常不会出现)这个误差在不改变现有EPON标准的前提下是无法补偿的。

综上所述，对于上/下行波长不同引入的误差，在20km的极限情况下约为17ns，这个误差可通过简单计算补偿;对于Serdes串并转换引入的误差，在使用16bit位宽的Serdes的情况下，为±12.8ns，这个误差也可补偿，但是实现比较复杂，不推荐做;对于测距引入的误差，为±96ns，这个误差在不改变现有标准的情况下，无法补偿;所以，在实现了所有补偿的情况下，理论精度可达±96ns;在不实现任何补偿的情况下，精度在±130ns以内;10G EPON的误差分析类似。

该方案在2009年1月的IEEE 802.1AS会议上进行了讨论，得到了广大参会成员的认可，认为该方案利用了EPON/10G EPON本身的测距的结果以及EPON/10G EPON本身的同步机制，实现也较为简单。目前，802.1AS标准基本定稿，该方案也已经能被标准文本正式内容所覆盖。

5 结束语

华为积极参与了EPON以及10G EPON标准的制定，提出了大量有价值的技术方案，上述的EPON/10G EPON的时间同步方案就是由华为最先提出的。华为的专家Yuanqiu Luo为IEEE 802.1AS Clause 13(EPON/10G EPON的时间同步部分)的标准编辑者(Clause Editor)，为推动EPON/10G EPON标准的进展做出了重要的贡献。