5G同步组网架构及关键技术白皮书_18页_1mb

5G同步组网架构及关键技术总结

核心内容

5G同步技术是支撑5G网络和业务运行的重要基础，包括频率同步和时间同步。其中，时间同步对5G系统提出了更高的精度和可靠性要求，是实现5G协同增强、高精度定位等新业务的关键支撑。

主要观点

• 同步需求多样化：5G同步需求不仅包括与4G相同的基本时间同步（微秒级），还包含协同增强（百纳秒级）和高精度定位（纳秒级）等更高精度要求。
• 地面组网成为趋势：由于卫星授时存在安全、成本和覆盖盲区等问题，地面高精度时间同步组网成为5G系统的重要选择，以天地互备的方式提升系统的安全性和可靠性。
• PTP技术为核心：基于IEEE 1588v2的高精度时间协议（PTP）是当前5G高精度同步的主要实现技术，可通过优化实现更高精度。
• 双频授时技术提升精度：相比单频授时，双频授时技术能有效消除电离层延迟，实现±30ns级别的授时精度，适合高精度源头设备。
• 同步监测技术分类型：包括基于卫星的绝对监测和基于设备内置功能的相对监测，可根据应用场景灵活选择。
• 同步网演进需多方合作：5G同步网的发展需要运营商、设备商、标准化组织等多方协作，推动技术方案制定和组网策略优化。

关键信息

5G同步需求

1. 基本同步需求：与4G相同，主要为避免上下行时隙干扰，要求基站间时间偏差小于3μs。
2. 协同增强需求：对时间偏差提出100ns量级甚至更高的要求，例如MIMO和发射分集要求65ns，带内连续CA要求260ns，带内非连续CA和带间CA要求3μs。
3. 新业务需求：如高精度定位、高速移动覆盖、时延测量等，要求时间偏差达到±10ns甚至±3ns，以支持m级定位精度。

高精度同步组网模型

• 地面组网是主流方向：结合应用场景、安全性和成本，地面高精度同步组网成为5G系统的重要支撑手段。
• PTP组网模型：图1展示了基于PTP的通用组网模型，包括高精度时间服务器（PRTC/ePRTC）、GM（Grand Master）、T-BC（边界时钟）等组成部分。
• 同步精度与网络规模：同步传输精度受单节点性能和网络跳数影响，需通过优化传输设备和网络结构提升整体同步性能。
• 同步接口优化：建议采用带内10GE/25GE光接口，降低局内互联引入的时间误差。

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：精度受限于三类误差，理论精度约±100ns，无法满足高精度需求。
• 卫星双频授时：通过双频接收消除电离层延迟，授时精度可达±30ns，适合高精度时间服务器。
• 卫星共视技术：实现远距离高精度溯源，精度可达±10ns，但需主从站配合，不建议作为独立源头。

2. 高精度同步传输技术

• 1588v2优化：通过优化打戳位置、提升分辨率、改进同步算法等方式，提升传输精度。
• 白兔子技术（WR）：基于千兆以太网，实现亚纳秒级精度，但受限于应用场景、成本等因素，暂不推荐用于通信网络。
• 1588v2与WR结合：新版本1588标准引入WR技术概念，支持ns级高精度同步。

3. 高精度同步监测技术

• 外置监测方式：包括外置探针和卫星共视两种方式，可实现对网络同步性能的绝对监测。
• 内置监测方式：包括主从监测和环上被动节点监测，用于相对同步性能的统计与分析。
• 同步参考链监测：通过公共参考点实现相邻节点间的时间偏差监测，适用于同一基站不同AAU之间的同步性能评估。

总结与展望

5G高精度同步组网技术是5G商用部署的基础支撑，需结合多种技术手段实现不同精度和场景下的同步需求。未来，随着5G商用化进程加快，同步技术研究和组网部署将进一步推进，推动5G网络向更安全、更可靠、更高效的方向发展。

主要贡献单位

• 中国信通院
• 中国移动
• 中国联通
• 中国电信
• 华为
• 中兴
• 爱立信
• FINISAR
• Keysight Technologies