Page 17 - 网络电信2022年9/10月刊

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面向5G应用的光网络时间同步指标及关键技
术分析
楚鹰军 王广才
电信科学技术第五研究所有限公司
摘要：5G高精度时间同步需要地面同步网支撑，在业务指标约束下，研究同步传递过程中各部分
指标的分配和实现方式对组网部署、设备研制、规划设计都具有应用价值。本文基于5G业务同步需求
分析基础上，重点阐述了5G高精度同步组网架构及同步指标分配，详细对同步源头、光网络节点设
备、基站设备以及网络其他环境进行了同步指标的分配和分析，考虑了卫星源不可用、时钟切换、网络
重组等对指标分配的影响，分析了端到端时间同步精度的影响因素并提出了改进建议。为了满足未来网
络的发展，同步技术设计时需要充分考虑弹性和与网络的适配能力，基于发展考虑在5G高精度同步组
网关键技术方面主要对高精度同步源头技术、时频传递技术进行了分析并提出了设想和改进建议。
关键词：5G；光网络；时间同步
一．引言
现代通信网络系统都依赖于时间同步和频率同步的支撑，
稳定和可靠的授时服务，会提升通信系统的效率。5G同步用于
支撑5G网络和业务，包括频率同步和时间同步，其中频率同步
需求与4G等其他无线通信系统相同，时间同步需求则更为严
格，除了TDD 系统基本业务所需的时间同步需求外，5G的站间
协同增强对时间同步需求为 100ns量级甚至更高要求，高精度
定位、车联网、智能制造等 5G垂直行业新业务对时间同步需求
为10ns级及以下。5G高精度时间同步离不开地面同步网支撑，
现有基于光传输网的地面同步网无法完全满足5G时代的同步需
求，需要采用新的同步组网架构和高精度同步组网技术，构建
5G高精度地面同步网络，从而满足5G网络建设和业务应用需
求。因此，在业务指标约束下，研究光网络同步传递过程中各
部分指标的分配和实现方式对5G组网部署、设备研制、规划设
计等都具有应用价值。
本文基于5G业务同步需求分析基础上，重点阐述了5G高精
度同步组网架构及同步指标分配，详细对同步源头、光网络节
点设备、基站设备以及网络其他环境进行了同步指标的分配和
分析，考虑了卫星源不可用、时钟切换、网络重组等对指标分
配的影响，分析了端到端时间同步精度的影响因素并提出了改
进建议。为了满足未来网络的发展，同步技术设计时需要充分
考虑弹性和与网络的适配能力，基于发展考虑在5G高精度同步
组网关键技术方面主要对高精度同步源头技术、时频传递技术
进行了分析并提出了设想和改进建议。
22 网络电信 二零二二年九，十月
二．5G业务同步需求分析
5G频率同步方面，基本需求为频率准确度优于±0.05ppm，
与其他无线通信系统一致。5G时间同步需求方面，既有与4G相
同的微秒量级基本同步需求，也有5G站间协同增强提出的百纳
秒级同步需求，还有以高精度基站定位为代表的新业务纳秒级
同步需求，本文重点分析5G业务时间同步需求。
1.基本同步需求
基本时间同步是所有时分复用（TDD）制式无线通信系统的
共性要求，由于 TDD 基站上下信号同频，为了避免上下行信号
相互干扰，要求各基站之间有严格的相位同步关系，确保上下
行切换时间点一致。在TDD制式无线通信系统中，基站空口时间
偏差需求与子载波间隔、保护周期、基站收发转换时间、基站
间距离引入的传输时延、小区覆盖半径等多方面因素相关。对
于4G TDD系统，采用固定子载波间隔15kHz，保护周期配置单符
号，在一定覆盖范围内，其要求基站空口间时间偏差小于3μs
（±1.5μs）。5G系统具有子载波间隔可灵活扩展的特点，通
过在保护周期中灵活配置多个符号的方式，使得基站间时间偏
[5]
差要求仍为小于3μs 。
2. 站间协同增强需要高精度时间同步
站间协同增强是指同一个用户的数据可以通过不同基站的
有源天线单元（AAU）收发，使用户可以在交叠覆盖区合并多个
信号，从而有效提升业务带宽。不同AAU的信号之间，时延必须
满足一定要求，否则信号无法合并。根据 3GPP TS36.922协议
描述，站间协同功能要求不同AAU信号到达用户终端（UE）侧