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光和无线网络时间同步机制的理论分析

【摘要】:基站的时间同步长期以来一直是移动网络系统保护、自动化和控制的一个问题。使用GPS的高精度授时,TD-SCDMA可以实现以相同频率发送上行链路/下行链路数据,保持基站之间的同步,其同步精度可以控制在±1.5μs内,而5G移动网络需要更严格的时间同步标准。据统计,除了射频模块外,GPS部分的故障发生频率已成为第二高,约占故障总数的15%。本部分研究的目的就是优化卫星系统的时间同步以更好地支持5G,利用RoFN来提高卫星地面站时间同步的精度。

基站的时间同步长期以来一直是移动网络系统保护、自动化和控制的一个问题。以TD-SCDMA为例,TD-SCDMA组网对时间同步有很高的要求,其基站目前正在使用全球定位系统(Global Positioning System,GPS)作为唯一的时间源。使用GPS的高精度授时,TD-SCDMA可以实现以相同频率发送上行链路/下行链路数据,保持基站之间的同步,其同步精度可以控制在±1.5μs内,而5G移动网络需要更严格的时间同步标准。

IEEE 1588规定了专用协议,它支持具有不同精度、分辨率和稳定性的异构时钟系统[1]。作为一项关键技术,5G网络需要极低延迟的网络环境。为了创建低延迟的网络环境,稳定可靠的计时系统对于5G移动网络至关重要。随着时间的推移,出现了更好的时间同步方案,卫星扩大了其可用性范围,其适用于需要长距离时间同步的场合[2]。时间同步性能取决于若干相关因素,包括未调节时钟的短期和长期稳定性、偏移和偏斜估计的准确度,以及在网络内交换定时信息的速率[3]。据统计,除了射频模块外,GPS部分的故障发生频率已成为第二高,约占故障总数的15%。在这种情况下,北斗系统将成为取代GPS进行精确计时的不错选择。

本部分研究的目的就是优化卫星系统的时间同步以更好地支持5G,利用RoFN来提高卫星地面站时间同步的精度。RoFN是通过将RF信号的子载波调制到光载波来实现光纤网络的传输的技术[4]。利用RoFN的传输特性,我们可以传输卫星的“标准”时钟信号。它不仅提高了同步精度和网络传输带宽,还避免了数字同步过程中由于量化造成的信号失真和带宽浪费。此外,软件定义的光网络可以作为统一的控制架构,通过不同形式的传输与全局视图,为运营商提供最大的灵活性[5]