本文關(guān)鍵詞：OTN網(wǎng)絡(luò)中基于IEEE1588的高精度時間同步的研究與實現(xiàn)

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【摘要】：移動通信技術(shù)的發(fā)展日新月異,從3G時代開始,由中國主導(dǎo)的時分雙工模式移動通信標(biāo)準(zhǔn)TD-SCDMA因其頻譜利用率高在國際主流移動通信標(biāo)準(zhǔn)中占有重要地位,4G兩大標(biāo)準(zhǔn)之一的TDD-LTE也已經(jīng)在世界范圍內(nèi)商用部署。有別于另一種頻分復(fù)用的移動通信技術(shù),準(zhǔn)確的定時是時分雙工模式系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。一直以來,基站部署GPS這種主要的授時手段在成本、安裝要求、安全等方面?zhèn)涫茉嵅�。從空口授時轉(zhuǎn)向地面授時成為電信運(yùn)營商的迫切要求,從而對地面?zhèn)鬏斁W(wǎng)絡(luò)也提出了新的要求:承載時間的傳遞。而IEEE1588協(xié)議的提出,使得通過網(wǎng)絡(luò)提供納秒級精度的時間同步成為可能,這完全能符合移動網(wǎng)對定時的要求,很快受到ITU-T的關(guān)注。當(dāng)今電信業(yè)務(wù)向IP化轉(zhuǎn)變已是不可阻擋的趨勢,基于分組技術(shù)的PTN(Packet Transport Network)傳輸網(wǎng)絡(luò)應(yīng)運(yùn)而生,很快得到市場的青睞,重要的是它可以很好地承載IEEE1588,但是受限于其容量,目前只能作為城域網(wǎng)的接入層/匯聚層來應(yīng)用,而核心層普遍部署的OTN(Optical Transport Network)網(wǎng)絡(luò)由于是異步網(wǎng)絡(luò),對IEEE1588的支持存在著各種問題,因此研究OTN網(wǎng)絡(luò)中基于IEEE1588的高精度時間同步具有較大的現(xiàn)實意義。同步在通信領(lǐng)域是一個非常重要的概念,論文從不同的應(yīng)用對同步的具體要求入手,論述主流的同步技術(shù)和實現(xiàn)原理,強(qiáng)調(diào)IEEE1588協(xié)議對時間同步實現(xiàn)的重要性。根據(jù)OTN網(wǎng)絡(luò)的特點,論文選擇了在業(yè)界普遍認(rèn)為相對更優(yōu)的光監(jiān)控通道(OSC)承載IEEE1588方案,首先研究了OTN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中OSC的處理機(jī)制,分析其承載IEEE1588的可行性,并提出實現(xiàn)方案;然后,針對移動通信應(yīng)用對時間同步精度要求比較高以及設(shè)備寬溫度范圍運(yùn)行的情況,通過提高關(guān)鍵器件的溫度穩(wěn)定性,從而提高IEEE1588承載設(shè)備時間同步的精確度和穩(wěn)定性;最后,從整個時間傳遞網(wǎng)絡(luò)模型的角度,分析了影響終端同步精度的因素,研究了噪聲的來源和累積過程。目前,同步精度是OTN網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)高精度時間同步關(guān)注的重點問題,論文圍繞該關(guān)鍵問題,展開了三方面研究:其一、提出了一套完整的利用OSC承載時間同步的硬件實施方案,來實現(xiàn)全網(wǎng)的時間同步。傳統(tǒng)的OSC在OTN中只負(fù)責(zé)管理監(jiān)控信息傳送,若用來傳送時間消息,必須進(jìn)行硬件改造,論文通過搭建同步以太網(wǎng)來保證全網(wǎng)的時鐘頻率同步,以及在接近以太網(wǎng)物理媒介的位置打時戳來減小非對稱誤差,并通過新增時鐘同步板卡來集中處理頻率同步和時間同步,提高時間同步的精度。其二、研究了同步的溫度穩(wěn)定性問題,通過分析通信設(shè)備在寬溫度范圍運(yùn)行下的同步穩(wěn)定性問題,提出了選用溫控晶振來提高的受溫度影響較大的時鐘頻率短期穩(wěn)定性,明顯減緩了從時鐘在保持狀態(tài)下的時間漂移,提高了在參考時鐘失效的情況下時間同步的精度,并針對時間同步接口上信號傳輸延時易受溫度影響的問題,提出了一套溫度補(bǔ)償方案,顯著提高了時間同步接口的穩(wěn)定度。其三、研究了復(fù)雜電信網(wǎng)絡(luò)中時間信息跨越多個時鐘節(jié)點導(dǎo)致的時間誤差累積及其對同步精度影響的問題,分析了噪聲的成分和累積過程,提出了時鐘節(jié)點噪聲仿真模型,計算了噪聲預(yù)算的分配,為改進(jìn)時鐘節(jié)點噪聲、提高同步精度提供了理論依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：IEEE1588v2 PTP OSC 光傳送網(wǎng) 時間誤差
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN929.5
【目錄】：

• 摘要5-8
• ABSTRACT8-11
• 英語縮略語表11-17
• 第一章 緒論17-20
• 1.1 研究背景17-18
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀18-19
• 1.3 論文主要工作與安排19-20
• 第二章 傳輸網(wǎng)絡(luò)時間同步的需求與實現(xiàn)技術(shù)20-28
• 2.1 同步的概念與原理20-22
• 2.1.1 同步概念20-22
• 2.1.2 基本原理22
• 2.2 同步技術(shù)的類型22-25
• 2.2.1 頻率同步技術(shù)22-24
• 2.2.2 時間同步技術(shù)24-25
• 2.3 移動網(wǎng)絡(luò)對時間同步的要求25-26
• 2.4 傳輸網(wǎng)支持IEEE1588的現(xiàn)狀26-27
• 2.5 本章小結(jié)27-28
• 第三章 IEEE1588v2精準(zhǔn)時間同步協(xié)議28-43
• 3.1 IEEE1588協(xié)議介紹28-31
• 3.1.1 IEEE1588協(xié)議的產(chǎn)生背景28
• 3.1.2 IEEE1588協(xié)議的同步原理28-31
• 3.2 IEEE1588時鐘模型31-37
• 3.2.1 普通時鐘32-33
• 3.2.2 邊界時鐘33
• 3.2.3 E2E透傳時鐘33-35
• 3.2.4 P2P透傳時鐘35-37
• 3.3 IEEE1588 BMC算法37-42
• 3.3.1 數(shù)據(jù)集比較算法38-41
• 3.3.2 狀態(tài)決定算法41-42
• 3.4 本章小結(jié)42-43
• 第四章 OTN網(wǎng)絡(luò)承載1588方案的研究與實現(xiàn)43-59
• 4.1 OTN承載方案的研究43-45
• 4.2 OSC承載方案的系統(tǒng)研究45-46
• 4.3 OSC承載方案的硬件實現(xiàn)46-52
• 4.3.1 時鐘同步處理47-49
• 4.3.2 時間同步處理49-52
• 4.4 時間同步精度的分析52-53
• 4.5 時間同步精度的改進(jìn)與驗證53-58
• 4.5.1 晶振問題的改進(jìn)54-55
• 4.5.2 RS422收發(fā)器問題的改進(jìn)55-58
• 4.6 本章小結(jié)58-59
• 第五章 網(wǎng)絡(luò)噪聲分析和時鐘噪聲模型研究59-74
• 5.1 網(wǎng)絡(luò)參考模型與噪聲源分析59-61
• 5.1.1 時間傳遞鏈路的網(wǎng)絡(luò)參考模型59-60
• 5.1.2 時間傳遞鏈路的噪聲源分析60-61
• 5.1.3 噪聲中的溫度因素分析61
• 5.2 網(wǎng)絡(luò)中噪聲極限分析和累計時間誤差分析61-65
• 5.2.1 網(wǎng)絡(luò)極限的定義61-62
• 5.2.2 時間誤差的組成62-63
• 5.2.3 時鐘鏈上時間誤差的累積63-65
• 5.3 系統(tǒng)設(shè)計中時間誤差預(yù)算分配65-70
• 5.3.1 HRM模型65-67
• 5.3.2 預(yù)算分配67-70
• 5.4 節(jié)點時鐘噪聲模型研究70-73
• 5.4.1 T-BC的噪聲累積模型70-72
• 5.4.2 E2E-TC的噪聲累積模型72-73
• 5.5 本章小結(jié)73-74
• 第六章 總結(jié)與展望74-76
• 6.1 全文總結(jié)74
• 6.2 研究展望74-76
• 參考文獻(xiàn)76-78
• 致謝78-79
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文79

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1085385