5G作為新一代移動通信技術(shù)的主要發(fā)展方向，是新基建與產(chǎn)業(yè)革命的核心關(guān)鍵技術(shù)之一。它將與物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等技術(shù)融合，成為經(jīng)濟(jì)增長的新動能，也為工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、醫(yī)療等各經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域賦能。
隨著5G基礎(chǔ)建設(shè)和應(yīng)用落地，系統(tǒng)對同步精度的要求必然越來越高。5G時間同步需求主要體現(xiàn)在基本業(yè)務(wù)、協(xié)同業(yè)務(wù)和新業(yè)務(wù)三個方面。
5G時間同步需求也是所有TDD制式無線系統(tǒng)的共性要求，例如：在5G系統(tǒng)廣泛使用的MIMO、多點(diǎn)協(xié)調(diào)、載波聚合等協(xié)調(diào)技術(shù)，都對時間同步有嚴(yán)格的要求。若沒有精準(zhǔn)的時間同步，嚴(yán)重的會導(dǎo)致業(yè)務(wù)異常。而且除了傳統(tǒng)的移動基站業(yè)務(wù)外，5G還會承載豐富的行業(yè)應(yīng)用。一些特殊的業(yè)務(wù)對時間同步的精度要求可能達(dá)到幾百納秒，甚至幾十納秒。高精度的時間同步將成為5G網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)功能和5G服務(wù)的使能開關(guān)。時鐘同步將成為一種增值服務(wù)，為5G網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商提供廣闊的市場機(jī)會。
在5G之前的基站時間同步方案主要有直掛GNSS（全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)，如GPS/北斗）獲取時間以及PTP同步兩種方案：
方案一：基站直掛 GNSS 方案
GNSS方案中每個新安裝機(jī)柜都需要配置避雷器、避雷地線和分路器，通過固定在走線托架上的饋線分別連接到設(shè)備和GPS天線，機(jī)柜側(cè)面空間雜亂擁擠。同時還存在以下問題：
■ GNSS天線的安裝存在如凈空、防雷和產(chǎn)權(quán)糾紛等諸多施工問題。在之前的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，機(jī)房樓頂天面已經(jīng)布滿了GPS天線，在新的5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，室內(nèi)設(shè)備部署工程安裝和后期的綜合維護(hù)會更加困難，項(xiàng)目交付時間長。
■? 5G工作在更高頻段并有超密集組網(wǎng)需求，運(yùn)營商要部署的基站數(shù)量將大大增加，設(shè)備直掛GNSS會進(jìn)一步增加設(shè)備的安裝成本，導(dǎo)致整體網(wǎng)絡(luò)建設(shè)投資居高不下，在一定程度上會減緩運(yùn)營商5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的推進(jìn)速度。
圖|雜亂的天臺布線
方案二：PTP 同步方案
作為基站直掛GNSS方案的補(bǔ)充和增強(qiáng)，PTP同步方案具有安全性較高的優(yōu)勢。但在傳統(tǒng)的PTP同步解決方案中，業(yè)界主流的時鐘源設(shè)備輸出精度僅有100ns級別，精度較低。此外，傳統(tǒng)承載網(wǎng)絡(luò)的端到端時間精度為毫秒級別，都不能滿足 5G新技術(shù)、新應(yīng)用場景對時間精度的要求。
相對于4G時代無線網(wǎng)主要采用基站直掛GNSS的方式獲取同步信號，地面同步網(wǎng)主要用于滿足傳送網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)、核心網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)的同步需求。5G網(wǎng)絡(luò)低延時、高可靠的特性對地面同步網(wǎng)的要求發(fā)生了以下變化：
精度要求更高
納秒級別的同步需求，傳統(tǒng)外掛GNSS普通衛(wèi)星接收機(jī)模塊授時難以完全滿足；
同步場景更復(fù)雜
5G基站部署密度更大，特別是室內(nèi)基站的增加，傳統(tǒng)外掛方式已不再適合網(wǎng)絡(luò)的部署。
安全可靠性要求更高
5G作為國家和社會至關(guān)重要的高速、高效的基礎(chǔ)信息網(wǎng)絡(luò)，其自主性和安全性不言而喻。此前衛(wèi)星接收系統(tǒng)對GPS高度依賴，存在安全風(fēng)險(xiǎn)，采用北斗系統(tǒng)或者北斗/GPS多模替代單一GPS系統(tǒng)變得尤為重要。
高精度的時間同步解決方案首先考慮提升PRTC、承載網(wǎng)、基站的時間同步精度，同時減少組網(wǎng)的跳數(shù)。通過建立基于光纖的地面時間同步網(wǎng)絡(luò)，為基站等設(shè)備提供時間同步信號，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)同步，從而為5G網(wǎng)絡(luò)提供一張安全可靠、自主可控的高精度時間同步支撐網(wǎng)。
鑒于上述原因，震有科技在傳統(tǒng)PTP技術(shù)方案基礎(chǔ)上，通過軟硬件技術(shù)的改造升級，時鐘設(shè)備PTP輸出的精度從過去的100ns級別到現(xiàn)在<40ns ，滿足5G的業(yè)務(wù)應(yīng)用需求；另一方面PTP通過光纖承載，不受距離限制，安裝施工部署簡單，運(yùn)營商投資更低，是性價比最優(yōu)的選擇。
震有科技5G時鐘設(shè)備采用高精度、多模式衛(wèi)星接收模組（支持北斗、GPS（QZSS)、GLONASS、Galileo），通過精準(zhǔn)時間處理和本地時鐘的相位檢測技術(shù)，優(yōu)化了系統(tǒng)內(nèi)PTP報(bào)文分發(fā)誤差。基于以上技術(shù)的綜合應(yīng)用達(dá)成高精度的PTP時鐘輸出，能夠保證輸出時鐘精度在40ns以內(nèi)，達(dá)到ITU-T標(biāo)準(zhǔn)中PRTC定義的Class B的水平，從而滿足基站等設(shè)備對時間精度的需求。
同時根據(jù)業(yè)務(wù)部署需求采用時鐘源設(shè)備下沉方案，通過將5G時鐘設(shè)備部署在匯聚層的邊緣，基站側(cè)也無需直掛GNSS接收器，減少設(shè)備部署施工的時間和人力成本，降低運(yùn)營商投資。另外，相對于傳統(tǒng)單模GNSS接收器，多模式的接收器可以在單一的衛(wèi)星源關(guān)閉或者信號質(zhì)量劣化時，時鐘設(shè)備仍可以識別出參考衛(wèi)星源 SNR降低的衛(wèi)星，自動參考使用其他高質(zhì)量可用衛(wèi)星作為設(shè)備時鐘輸入源，保證整個系統(tǒng)的PTP時鐘穩(wěn)定且高精度輸出的要求。
震有科技5G時鐘解決方案具備四大優(yōu)勢：
超高精度
通過GNSS系統(tǒng)中衛(wèi)星等精度更高的時鐘源來校準(zhǔn)本地時鐘滿足特定場景下的部署需求，將衛(wèi)星的長期穩(wěn)定特性與本地時鐘晶振的短期穩(wěn)定保持特性很好的結(jié)合起來，為整個系統(tǒng)提供可靠的系統(tǒng)時間和工作時鐘，保證系統(tǒng)的頻率同步和相位同步要求。
高可靠性
為解決傳統(tǒng)基站部署方案中衛(wèi)星模塊單點(diǎn)故障后對基站業(yè)務(wù)造成影響，震有科技5G時鐘解決方案通過部署主、備用時鐘設(shè)備進(jìn)行組網(wǎng)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了接入層基站 PTP時鐘輸入的冗余性，從而提高基站的可靠性；另外，時鐘設(shè)備在鎖定衛(wèi)星并進(jìn)入穩(wěn)定跟蹤態(tài)后，還支持通過單顆衛(wèi)星授時并且滿足PTP輸出精度性能指標(biāo)。
良好維護(hù)和管理能力
設(shè)備支持統(tǒng)一的管理平臺，支持遠(yuǎn)程故障定位、故障排除和批量升級功能等。
簡易安裝、靈活配置
設(shè)備體積小巧、支持抱桿戶外型安裝部署（防護(hù)等級規(guī)格IP65）；多模衛(wèi)星接收模組（北斗、GPS（QZSS)、GLONASS、Galileo），可以靈活設(shè)置系統(tǒng)參考的衛(wèi)星參考源。
1、傳統(tǒng)技術(shù)方案為每臺BBU設(shè)備架設(shè)天線，施工難度大、樓頂天面利用率低、天線安裝問題多部署難度大，運(yùn)營商投資成本高。采用5G PTP時間同步在原有的數(shù)據(jù)線路上同時傳輸時鐘信號，不需要額外的時鐘線，可以很好的解決外掛GNSS施工部署難和傳統(tǒng)時鐘設(shè)備精度低問題。以簡化的組網(wǎng)連接、降低的投資成本實(shí)現(xiàn)高精度時間同步應(yīng)用的需求。
2、設(shè)備配置簡單，安裝方便，并具有良好的維護(hù)和管理能力，能實(shí)現(xiàn)客戶網(wǎng)絡(luò)快速部署升級，助力5G網(wǎng)絡(luò)快速建設(shè)并投入使用。