中国信通院--5G同步组网架构及关键技术-白皮书_18页_1mb

报告摘要

5G同步组网架构及关键技术总结

核心内容概述

5G同步网作为5G系统的基础支撑网络，对确保5G网络和业务的正常运行至关重要。5G系统不仅继承了4G的基本同步需求（微秒级），还提出了更高精度的同步要求，如百纳秒级和纳秒级，以支持协同增强技术和高精度定位等新业务。为满足这些需求，研究建设自主可控、安全可靠的高精度地面时间同步组网成为大势所趋。

主要观点

同步需求多样化：5G系统在基本同步、协同增强、高精度定位等方面对时间同步提出了不同精度的要求。
卫星授时局限性：虽然卫星授时技术成熟且成本较低，但其易受干扰和攻击，无法满足高精度同步需求，且不适用于所有部署场景。
地面组网优势显著：地面组网技术可以解决卫星覆盖盲点问题，提升安全可靠性，降低建设和运维成本。
高精度组网模型：基于PTP（精确时间协议）的高精度时间同步通用组网模型是5G系统高精度同步的主要实现方案，包括源头、传输和监测三个关键技术环节。
技术路线选择：卫星单频授时精度不足，双频授时技术更适用于高精度时间同步网，共视技术可用于性能监测和测试。

关键信息

5G同步需求

基本同步需求：与4G相同，基站间时间偏差需小于3μs，以避免上下行时隙干扰。
协同增强需求：MIMO和发射分集技术要求时间偏差小于65ns，带内连续CA要求260ns，带间或带内非连续CA要求3μs。
高精度定位需求：定位精度要求与时间同步精度密切相关，例如3m定位精度需±10ns，m级精度需±3ns。

5G高精度同步组网模型

组网模型结构：由高精度时间服务器（PRTC/ePRTC）、高精度同步网（GM）、5G时间同步网、Slave时钟和无线末端应用构成。
时间同步精度：5G时间同步网需实现相对于UTC的绝对时间精度，以满足无线空口间的相对时间偏差要求。
传输方式优化：建议采用单纤双向传输方式以解决光纤链路非对称性问题，提升1588v2技术的精度。

高精度同步关键技术

1. 高精度同步源头技术

卫星单频单向授时：精度受限于误差来源，理论精度约为100ns，无法满足高精度源头设备需求。
卫星双频授时：通过双频信号消除电离层延迟影响，精度可达±30ns，更适合高精度时间同步网建设。
卫星共视技术：用于远距离时钟比对，精度可达±10ns，适合网络性能监测和测试，但不建议作为独立的高精度源头技术。

2. 高精度同步传输实现技术

1588v2技术优化：通过优化打戳位置、提升打戳分辨率、改进同步算法等方式，提升传输精度。
白兔子（WR）技术：基于千兆以太网和DDMTD技术，实现亚纳秒级同步精度，但目前不适合通信网络广泛部署。
传输方案建议：在条件允许时，优先采用单纤双向传输方式，同时建议引入智能时钟提升安全性和运维效率。

3. 高精度同步监测技术

外置监测方式：
- 外置探针方式：通过部署探针装置，结合PTP协议与GNSS时间基准，实现对网络末端设备的绝对同步监测。
- 卫星共视方式：通过主从站交换数据，实现对被监测点与UTC的比对，进行绝对时间监测。
内置监测方式：
- 主从监测：Slave设备通过时间戳与时间偏差统计分析，实现同步性能的相对监测。
- 环上被动节点监测：通过Passive端口与Master端口的时间偏差差值进行性能评估。

总结与展望

5G同步技术的发展需要兼顾安全性、可靠性、成本和精度。当前，基于PTP的高精度时间同步通用组网模型是主要的实现方案，而卫星双频授时和共视技术则为高精度源头和监测提供了有效手段。随着5G商用化推进，同步技术的研究和部署需加快，以支撑5G网络的高效运行和新兴业务发展。未来应加强跨行业合作，推动标准化进程，完善同步网演进策略和高精度测试技术，进一步提升5G系统的同步能力。