基于OTN的1588v2時間同步傳送技術方案探討

李春　旭韋鍇

【摘要】隨著TD-LTE網絡建設的展開，其無線網絡對對時鐘同步和時間同步提出了更高的要求。目前無線網絡的時間同步需求主要是采用美國的GPS衛星實現的，由于GPS衛星系統存在安裝選址難、維護難、饋纜敷設難、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方案進行了分析，為1588v2時間同步技術的快速應用提供理論依據。

【關鍵詞】OTN 1588v2

一、OTN/1588v2技術概述

1、OTN技術概述。OTN技術由WDM技術演進而來，初期在WDM設備上增加了OTN接口和ROADM（光交叉），實現了波長級別調度，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用、調度功能。OTN設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技術和SDH技術在功能上類似，只不過OTN所規范的速率和格式有自己的標準，能夠提供有關客戶層的傳送、復用、選路、管理、監控和生存性功能。OTN組網靈活，可以組成點到點、環形和網狀網拓撲。

2、1588v2技術概述。IEEE 1588v2是網絡測量和控制系統的精密時鐘同步協議標準，基本功能是使分布式網絡內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議PTP（Precision Time Protocol），用于對標準以太網或其他采用多播技術的分布式總線系統中的傳感器、執行器以及其他終端設備中的時鐘進行亞微秒級同步，可實現頻率同步和時間（相位）同步。1588v2的網絡模型可分為：OC（普通時鐘）、BC（邊界時鐘）、TC（透明時鐘）三種。

二、基于OTN的1588v2同步實現方案

1、頻率同步的實現。因為OTN是異步系統，需要在OTN設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設備上實現同步以太功能完成全網頻率同步，同步以太網一般是各類傳送網常用的頻率同步技術。而OTN網絡在支持頻率同步的基礎上才能更好的去實現時間同步。

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幀內調整控制字節（Justification Control Byte）而得以保留，在遠端客戶信號解映射時，通過參考OTN幀內調整控制字節，可以將定時信息在一定程度上恢復。

2、時間同步的實現。對于目前的多廠家OTN系統而言，其平臺對1588的調度能力還沒有得到大規模的應用案例。因此在時間服務器布署上來看存在以下幾種建設方案。

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

2）對于OTN平臺暫不支持1588調度能力的情況下，將根據傳輸網絡的組網結構，在有需求的節點設置時間服務器，將時間服務器下沉。

主備2套時間服務器的遠期目標是設置在核心節點，并通過OTN下發，所以如果采用第二種建設方式，隨著OTN平臺對1588的支持，必然會造成前期各骨干節點處設置的大量時間服務器的投資浪費，因此在布署時間服務器的同時，應綜合考慮OTN技術的發展及對時間同步需求的緊迫性要求。對于支持1588調度的OTN設備，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（開銷）方式。對于第一種方式，當GE業務進入設備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，導致延時誤差過大，相關試驗數據也證明了這個分析結果。當IOGE LAN業務采用超頻方式進入OTN設備時，經過測試驗證，正常情況下時間傳遞性能可以保證。受到承載業務類型的限制，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系統監控通道系統組成同步以太網，在同步以太網基礎上運行1588v2協議，設備對外提供1pps+TOD接口或專用PTP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點的延時設置進行補償，克服了透傳方式下因為光纜級聯帶來的較大差異。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增加，也增加了故障發生點。第三種帶內（開銷）方式是借鑒其它承載設備的同步技術。如傳統SDH設備必須滿足SEC功能（ITU-T G.813），PTN和路由器設備則需要滿足EEC功能（ITU-TG.8262），在ITU-T建議中，SEC和EEC的架構是完全一樣的，只是一個是SDH接口，一個是以太接口而已。因此，在實際應用中，MSTP/SDH設備和PTN設備，以及路由器設備，還有OTN設備，支持時間同步都可以具有相同的同步架構，各個接口模塊的同步實現方案基本一致，包含有接口單元和時鐘處理單元。

結束語：基于異步映射架構的OTN設備提供頻率和時間同步，是為滿足業務系統需求而產生的技術。在實現頻率同步的基礎上，通過OTN網絡支持1588v2傳送，可以減少建設專用時間傳送網絡的投資，減少BITS和時間源設備的數量，減少光纖資源消耗。