5G網絡商用部署正有序推進，5G處于產業(yè)化培育應用的關鍵時期，5G高精度同步網作為必不可少的基礎支撐網絡，急需在技術和產業(yè)發(fā)展方面盡快推動。近年來，業(yè)界對5G同步相關技術持續(xù)關注，基于5G系統時間同步需求，分析高精度同步關鍵技術，選取合適組網模式，助推5G高精度同步網的建設和完善。

1 5G系統運行及應用需要高精度時間同步支撐

5G網絡部署和業(yè)務開通需要同步支撐，包括頻率同步和時間同步，其中頻率同步需求與其它無線通信系統相同，即優(yōu)于±0.05ppm ，而時間同步要求則更加嚴格。根據應用場景不同，5G系統時間同步需求包括基本同步需求、站間協同增強同步需求以及5G所支撐的新業(yè)務提出的高精度同步需求。

5G系統基本時間同步需求是所有時分復用（TDD）制式無線通信系統的共性要求，主要目的是避免上下行時隙干擾，從而需對基站空口時間偏差進行嚴格限定，5G 基本業(yè)務同步需求與4G相當，時間偏差要求不大于3us；5G系統站間協同增強技術主要包括多天線MIMO、多點協調、載波聚合等， 為確保協同有效，對協同點之間的時間偏差提出了100ns量級甚至更高的苛刻時間同步要求；在5G網絡支撐的多種新業(yè)務中，典型的是基站定位服務，一般來說，定位精度與時間同步精度直接相關，例如，要實現3m的定位精度，要求基站間的空口信號同步偏差為?10ns。

2 5G高精度時間同步地面組網是大勢所趨

長期以來，運營商主要采用加裝衛(wèi)星接收機方式來滿足無線基站時間同步需求。到了4G時代，有部分運營商通過地面同步組網方式解決無線基站的同步問題，主要出于兩個方面考慮，一是為衛(wèi)星信號難以覆蓋區(qū)域提供同步解決方案，包括地鐵、地下車庫、部分城區(qū)高樓等；二是作為衛(wèi)星系統的備用，提升網絡安全可靠性。與4G系統相比，5G系統具有同步需求精度更高、同步應用場景更加復雜、同步安全可靠性要求更加嚴格等新的同步需求特點，為滿足5G系統的同步需求，解決衛(wèi)星覆蓋盲點問題，提升安全可靠性，節(jié)約建設和運維成本，研究并最終建設自主可控、安全可靠的高精度地面時間同步網是大勢所趨。

3 選擇合適技術是構建5G高精度時間同步網的關鍵

同步網一般由同步節(jié)點設備以及用于連接節(jié)點設備的定時鏈路構成，5G高精度地面時間同步網也不例外。組建5G高精度地面時間同步網，選擇合適技術是關鍵，包括作為節(jié)點設備的高精度源頭技術、用于組建地面定時鏈路的1588技術、進行全網管理的監(jiān)測技術等。

3.1 衛(wèi)星雙頻技術將成為高精度時間同步源頭主流技術選擇

高精度時間同步源頭的實現與衛(wèi)星授時技術密不可分。在眾多衛(wèi)星授時技術中，衛(wèi)星單頻授時應用最為廣泛，但由于受到大氣環(huán)境多方面因素影響，授時精度受限，只能實現百納秒級同步精度，無法滿足高精度同步設備30ns量級的需求。衛(wèi)星雙頻技術可以消除大氣電離層延遲誤差，可顯著提升授時精度，可以作為今后高精同步源頭設備的主要實現技術。

近年來，我國自主的北斗衛(wèi)星導航系統不斷完善并加緊部署應用，其中，北斗二代已于2012年正式商用，北斗三代將于今年完成組網并投入商用，北斗系統在通信網中應用規(guī)模將進一步擴大，從而有助于擺脫對其它國家衛(wèi)星導航系統的依賴，提升了通信網絡安全可靠性。采用基于北斗系統的雙頻技術將是未來高精度時間同步源頭設備主流實現技術選擇。

3.2 需進一步優(yōu)化IEEE 1588v2實現高精度時間同步傳輸

高精度同步傳輸用于組織定時鏈路，是5G高精度時間同步組網關鍵環(huán)節(jié)。目前，IEEE 1588v2技術在電信網中應用規(guī)模大、成熟度高、互聯互通性好，但單節(jié)點精度在30ns量級，難以滿足高精度時間同步承載需求，需通過優(yōu)化實現細節(jié)提升精度，包括打戳位置盡量靠近物理接口、提升打戳分辨率、提升系統實時時鐘（RTC）同步精度、加強模塊間協作、選取優(yōu)質晶振等。

考慮到IEEE 1588v2技術在實際應用中易受光纖不對稱性影響，建議盡量采用單纖雙向方式進行部署應用。另外，針對IEEE 1588v2開通和運維，建議引入軟件定義同步網功能，增強同步網絡安全可靠性，提高運維管理效率。

3.3 長遠來看采用衛(wèi)星共視法是高精度時間同步網較好的監(jiān)測方式

對于5G高精度時間同步網，安全可靠運行至關重要，有必要建立監(jiān)測系統，對全網同步運行狀況進行實時監(jiān)控和管理。在監(jiān)測方式方面，包括基于網絡設備自身監(jiān)測功能實現的相對性能監(jiān)測，以及采用探針等外置設備進行的絕對性能監(jiān)測。

基于網絡設備自身功能的監(jiān)測方式，無需額外設備，部署簡單，可針對網絡局部進行相對監(jiān)測；基于探針等外置設備的監(jiān)測方式，采用衛(wèi)星共視技術，可以實現全網時間同步性能的實時監(jiān)測，初期需要一定的建設成本，長遠來看是一種較好的監(jiān)測方式。對于后者，具體監(jiān)測方案有待進一步研究，包括監(jiān)測點數量和位置選擇、公共參考基準站的建設或選擇、監(jiān)測數據的傳送、數據處理算法優(yōu)化、監(jiān)測評估指標的確定等。

3.4 結合主從方式的扁平化組網有望成為高精度時間同步網典型組網模式

除了上述具體技術外，5G高精度時間同步組網模式的選擇同樣重要，可選模式包括等級主從組網、按需分布式組網、源頭設備下沉的扁平化組網等。其中，大區(qū)域的等級主從組網是一種經典的組網模式，在傳統頻率同步網建設中已得到成功應用，考慮到時間偏差隨著傳輸過程的累積效應，高精度時間同步網無法直接采用該種模式；按需分布式組網是指在每個同步需求點（如基站所在局）配置同步設備，其建設成本高，且不易實現全網監(jiān)測管理；源頭設備下沉的扁平化組網考慮5G高精度時間同步實際需求，將源頭設備下沉以靠近網絡末端，可有效降低網絡承載部分對時間同步性能的影響。源頭設備下沉的扁平化組網結合主從組網模式，有望成為5G高精度時間同步網的典型組網模式，但還有較多問題需要研究解決，包括下沉位置選擇、全網監(jiān)測管理、設備形態(tài)及要求等。

4 5G高精度時間同步網的建設部署有助提升5G系統及其應用的安全可靠性

為了滿足5G系統高精度時間同步需求，業(yè)界正抓緊對同步源頭技術、同步傳輸技術、同步監(jiān)視技術、同步組網模式等方面持續(xù)開展研究。從源頭技術來看，雙頻技術更適合于高精度時間同步網的建設部署，尤其是基于自主北斗系統的雙頻技術應用被業(yè)界看好；從同步傳輸技術來看，IEEE 1588v2技術目前仍是高精度時間同步的基本傳輸技術，可以進一步對其進行改良及增強以滿足多場景高精度同步傳送需求；從高精度時間同步監(jiān)測技術來看，基于衛(wèi)星共視法絕對性能監(jiān)測方式將是今后應用方向；在組網模式方面，源頭設備下沉的扁平化組網也不失為一種理想的解決方案，但其具體組網執(zhí)行還有待進一步研究。

各種關鍵技術的選擇和完善，將有力支撐并推動5G高精度時間同步地面組網和部署應用，實現天地互備，避免完全依賴衛(wèi)星授時帶來的安全隱患，有助于提升5G系統及其應用的安全可靠性。
責任編輯：tzh