北斗为源的PTP精确时钟协议用于5G基站精确授时的测试验证

doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2023077

电信科学 ›› 2023, Vol. 39 ›› Issue (Z1): 130-137.doi: 10.11959/j.issn.1000-0801.2023077

北斗为源的PTP精确时钟协议用于5G基站精确授时的测试验证

方鸣, 王浩, 林泳泽, 朱磊, 姜伟萍

中国电信股份有限公司上海分公司智能云网操作维护中心，上海 200060

修回日期:2023-04-19 出版日期:2023-05-30 发布日期:2023-05-01
作者简介:方鸣（1975- ），男，中国电信股份有限公司上海分公司智能云网操作维护中心主任工程师、高级 IP 网络工程师、集团高级专家，主要研究方向为大型 IP 城域网组织及优化、MPLS VPN技术、IP网络安全技术、IP网络的网管实现
王浩（1983- ），男，现就职于中国电信股份有限公司上海分公司智能云网操作维护中心，主要从事 4G、5G、VoLTE等移动业务承载方面的技术支撑工作
林泳泽（1972- ），男，中国电信股份有限公司上海分公司智能云网操作维护中心无线通信技术一级专家，主要研究方向为无线网络维护与优化、5G定制网
朱磊（1977- ），男，中国电信股份有限公司上海分公司智能云网操作维护中心高级工程师、一级专家，主要研究方向为IP承载网技术、宽带接入技术、城域网优化演进
姜伟萍（1973- ），女，中国电信股份有限公司上海分公司智能云网操作维护中心IP网络高级工程师、一级专家，主要研究方向为IP路由、MPLS、VPN等

Revised:2023-04-19 Online:2023-05-30 Published:2023-05-01

摘要/Abstract

摘要：

5G新一代无线宽带技术，在业务上具有高速率、低时延、大连接的特性，在频率同步和时间同步上提出了比4G更高的要求。现网5G基站主要采用GPS信号，其技术、硬件都掌控在国外政府和机构手中，影响5G的推广覆盖。中国北斗导航系统，随着2020年多种终端芯片的输出，也已进入大规模商用节点。本研究着眼于5G对时钟频率的需求，在现网引入北斗时钟源，并通过IP承载网为5G基站的铺设覆盖提供精准授时服务进行测试验证。

关键词: 北斗, 5G, PTP精确时钟, 1588v5, 同步以太网

中图分类号:

TP393

方鸣, 王浩, 林泳泽, 朱磊, 姜伟萍. 北斗为源的PTP精确时钟协议用于5G基站精确授时的测试验证[J]. 电信科学, 2023, 39(Z1): 130-137.

图/表 8

表1

图1

表2

图2

表3

表4

表5

表6

无线技术		无线空口需求频率/ppb	时间	3GPP标准	网络侧需求频率/ppb	时间	ITU标准
4G	LTE（FDD）	±50（wide area）	N/A	频率：36.104，6.5.1节	±16	N/A	G.8261.1
		±100（local area）
		±250（home BS）
	LTE（TDD）	±50	10 μs（蜂窝＞3 km)	时间：36.133，7.4.2节	±16	±1.1 μs	G.8271.1
			3 μs（蜂窝≤4 km）
	LTE-A MBSFN	±50	5 μs	时间：36.133，7.25.2节	±16	±1.1 μs	G.8271.1
	LTE-A CA	±50	260 ns	时间：36.104，6.5.3.1节	N/A	N/A	N/A
5G	5G NR（FDD）	±50	N/A	频率：38.104，6.5.1节	±16	N/A	G.8261.1
	5G NR（TDD）	±50	3 μs	时间：38.133，7.4.2节	±16	±1.1 μs	G.8271.1
	LTE-5G DC	±50	3 μs	时间：38.133，7.6.2节	±16	±1.1 μs	G.8271.1
	5G NR	±50	3 μs	时间：38.104，9.6.3.2节	±16	±1.1 μs	G.8271.1
	inter-band CA
	5G NR	±50	260 ns	时间：38.104，9.6.3.2节	±16	±100 ns	G.8271.1
	intra-band CA
	5G NR MIMO	±50	65 ns	时间：38.104，9.6.3.2节	N/A	N/A	N/A

同步系统	频段/MHz	波形形态	接收场强/dBm
北斗	1575.42	矩形	-105.6
北斗	1561.098	矩形	-99.4
北斗	1268.52	矩形	-105.5
北斗	1207.14	矩形	-102.9
北斗	1176.45	矩形	-104.5

SV	In use	Constellation	C/No[dB-HZ]	Health	Azimuth[deg]	Elevation[deg]
33	No	BEIDOU	30	OK	141	45
34	Yes	BEIDOU	30	OK	237	36
35	Yes	BEIDOU	46	OK	200	51
36	Yes	BEIDOU	37	OK	124	34
37	No	BEIDOU	28	OK	256	15
38	Yes	BEIDOU	45	OK	335	59
39	No	BEIDOU	26	OK	189	30
40	No	BEIDOU	25	OK	211	19
41	Yes	BEIDOU	40	OK	318	51
45	Yes	BEIDOU	41	OK	220	23
48	Yes	BEIDOU	43	OK	353	62
51	Yes	BEIDOU	41	OK	318	31
52	Yes	BEIDOU	48	OK	268	81
55	No	BEIDOU	22	OK	48	13
64	Yes	BEIDOU	35	OK	149	36
163	Yes	BEIDOU	34	OK	27	61

实测数据		PTP时钟偏差/ns		ETH-SYNC频率偏差/ppb
实测数据		北斗	GPS	北斗	GPS
测试点1	中兴STN-B	-63.552	-80.233	-0.498	-0.191
	中兴STN-A	-51.879	-68.836	-0.498	-0.319
	欣诺STN-A	-196.565	-264.817	-0.02	-0.191
测试点2	华为STN-B	-94.5	-85	-0.017	-0.019
	华为STN-A	-93.5	-84	-0.018	-0.018

管理网元	DU物理小区ID	RRC建立成功率-SA	分5QI的QoS Flow建立成功率	UE NGAP建立成功率	无线接通	RRC重建成功率
CUDU0008354	7	100.%	100.%	100.%	100.00%	100.00%
CUDU0008354	7	100.%	98.89%	100.%	98.89%	100.00%
CUDU0012546	130	100.%	100.%	100.%	100.00%	100.00%
CUDU0008354	13	100.%	99.67%	100.%	99.67%	100.00%
CUDU0012546	128	100.%	100.%	100.%	100.00%	100.00%
CUDU0008354	13	99.51%	100.%	100.%	99.51%	100.00%
CUDU0012546	132	100.%	100.%	100.%	100.00%	100.00%
CUDU0007007	12	100.%	98.67%	100.%	98.67%	100.00%
CUDU0007007	12	100.%	100.%	100.%	100.00%	100.00%
CUDU0012546	132	99.92%	100.%	100.%	99.92%	100.00%
CUDU0012546	128	99.84%	100.%	100.%	99.84%	100.00%
CUDU0008354	13	99.82%	100.%	100.%	99.82%	100.00%
CUDU0012546	130	99.81%	99.61%	100.%	99.42%	100.00%
CUDU0007007	5	99.6%	100.%	100.%	99.60%	96.00%
CUDU0007007	11	99.51%	99.48%	100.%	98.99%	100.00%
CUDU0008354	13	99.32%	100.%	100.%	99.32%	100.00%
CUDU0008354	13	99.01%	100.%	100.%	99.01%	100.00%
CUDU0012546	130	99.92%	100.%	100.%	99.92%	100.00%
CUDU0012546	128	99.03%	100.%	100.%	99.03%	90.91%
CUDU0012546	130	100.%	100.%	100.%	100.00%	87.50%
CUDU0007007	5	99.81%	99.85%	100.%	99.67%	98.18%
CUDU0012546	130	99.8%	100.%	100.%	99.80%	96.55%
CUDU0012546	129	99.76%	99.46%	100.%	99.22%	94.12%
CUDU0012546	128	98.99%	100.%	100.%	98.99%	100.00%
CUDU0012546	129	98.93%	100.%	100.%	98.93%	100.00%
CUDU0012546	132	99.95%	100.%	100.%	99.95%	100.00%
CUDU0007007	5	99.86%	99.69%	100.%	99.55%	100.00%
CUDU0012546	132	99.71%	100.%	100.%	99.71%	100.00%
CUDU0008354	7	99.28%	99.45%	100.%	98.74%	98.73%
CUDU0012546	128	99.06%	99.87%	100.%	98.93%	87.50%
CUDU0008354	21	99.91%	99.8%	100.%	99.71%	97.44%

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		3GPP规范要求（5G）			中兴STN-A服务区		华为STN-A服务区		欣诺STN-A服务区
		基本要求	增强需求载波聚合	增强要求-MIMO	北斗源	GPS源	北斗源	GPS源	北斗源	GPS源
时钟	5GC-gNB/ns	1 500	—	—	-51.879	-68.836	-84	-93.5	-196.565	-264.817
	gNB-gNB/ns	3 500	260	65	-103.758	-137.672	-168	-187	-393.13	-529.634
频率	已分配频率-频偏/ppb	50	—	—	0.498	0.319	0.018	0.018	0.02	0.191

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