基于IEEE1588V2的精密时钟同步协议

　　传统的通信网络同步依赖于频率的分配就能够满足同步的需求。但是在4G，5G等网络中，对同步的要求更高，不仅要求频率同步还要求相位同步。而无论是TOP还是以太网物理层同步，都只能实现频率同步，不能实现时间同步。因此就需要引入基于IEEE1588V2的精密时钟同步协议。

　　我们知道，从无线接入到核心网，端到端的网络，有分组网PTN/IPRAN，也有DWDM/OTN网络。那么当回程业务需要穿通DWDM/OTN时，如何让DWDM/OTN也支持并进行准确的时钟时间传输？

 

 

　　基于1588v2，它支持三种模式，分别是OC： Ordinary Clock， BC： Boundarty Clock， TC： Transparent Clock。

　　在1588模式中，OC模式应用于首末节点，BC应用于网络的中间节点。在端到端的回程传输时，处于DWDM/OTNkh中的1588基本上是T-BC模式的。以下图为例。

 

 

　　下面我们就来看看，1588 PTP报文在DWDM/OTN网络中进行准确的时间/相位传输的几种方式。大体上可以有以下三种方式：

　　（1）OSC方式：使用光监控信道（OSC）传输IEEE1588v2 Sync数据包。属于带外传输。

　　带外OSC传输时间时钟信号，从客户信号中提取1588v2的PTP报文，1588v2报文的比特流以透明或者说近乎透明的方式被封装在光传送单元中。由于业务均为双向处理，而且在处理过程中的时延也是双向对称的，所以并不会对1588时间时钟的精度恢复造成影响。这种方式也就要求DWDM/OTN设备支持1588功能，以对其报文进行处理。

 

 

　　（2）ESC方式：使用OTN光信道数据单元k（ODUk）保留的开销字节来传输IEEE1588v2 Sync数据包。如下为OTN帧格式（ITU-T G.709）中的RES保留开销字段，属于带内传输。

 

 

　　以ESC方式，因此直接涉及到OTUk帧的开销，时间时钟报文在业务上下节点需要对1588报文处理，OTN设备就必须支持1588功能。

　　上面的两种1588v2传输方式中，或多或少都会面临时延变化和双向不对称的问题，这是DWDM/OTN承载1588 PTP报文的主要问题：

　　第一个问题：时延变化，网络中的每个节点和链路都会引入时延。时延变化是DWDMDWDM/OTN技术对1588v2 PTP性能影响最为主要的考虑因素。我们知道，当业务接入后，以半透明的GFP-F映射时，又或者当引入L2层交换功能时，都会造成以太网帧缓冲带来的时延不对称，从而对其精度造成严重的影响。基于T-BC模式的时间传输模式的时延可以用如下图表示。

 

 

　　第二个问题：双向不对称性，1588协议最重要的前提是双向的对称。在实际网络中会带来各种不对称因素。例如，光纤链路的不对称，某些网络保护倒换机制形成的双向路径的不一致造成的不对称。当然除了上面说的最明显的光纤链路长度不对称，在波分复用（WDM）中，同一条光纤上承载的多个波长通道，由于色散，使用不同的波长也会导致光纤链路时延的不对称性。

 

 

　　针对光纤链路长度的不对称性，可以在一开始就设计好光纤链路，将链路长度的不对称性减小到可以容忍的程度。而对由于不同波长的色散引起的不对称性问题，也可以通过计算通过NMS来补偿。下图为单模光纤G.652上两个极端波长的最大光纤链路因色散导致的延迟参数。

 

 

　　（3）透传方式，由于PTP 1588报文直接作为客户侧信号承载，OTN设备不需要对其做任何的1588处理，因此此种情况下，并不需要DWDM/OTN支持1588功能。

 

 

虽然这种方式比较容易实现，但是考虑到不同光纤链路不同波长的时延影响，而又没有任何有效的补偿办法，其精度较低，满足不了高精度的同步要求。