【YD通讯标准】 高精度时间同步技术要求

ICS33.040.20
中华人民共和国通信行业标准
YD/T2375-2011
高精度时间同步技术要求
Technical requirements for high accuracy time synchronization2011-12-20发布
2012-02-01实施
中华人民共和国工业和信息化部发布前
范围·
规范性引用文件
3缩略语
4时间同步要求及精度等级划分
4.1时间同步精度等级划分·
4.2高精度时间同步要求
5高精度时间同步组网要求
5.1高精度时间同步网等级结构
时间同步设备组成及基本功能.。5.2
5.3时间同步组网原则
6高精度时间同步性能指标要求
概述·
卫星授时可用情况下时间同步网的性能指标分配6.3卫星授时不可用情况下时间同步网的性能指标分配。高精度时间同步传送技术
高精度时间同步实现技术
局间传送技术
局内分配技术
8高精度时间同步接口要求
PTP时间接口要求·
8.31PPS+ToD时间接口
9高精度时间同步网络可靠性要求·9.1
时间源头的可靠性要求
9.2时间同步设备及时间链路设置要求.9.3时间同步设备允余配置要求
9.4时间参考源选择要求
10高精度时间同步相关设备基本要求10.1高精度时间同步设备
10.2承载设备时间同步基本要求·建筑321---标准查询下载网
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附录A（资料性附录）IRIG/DCLS时间编码附录B（资料性附录）时间同步设备设置位置及数量附录C（资料性附录）工程可实施性要求·附录D（资料性附录）卫星授时失效情况下时间源头部分时间分配的估算附录E（资料性附录）影响局间传送精度的关键因素·附录F（资料性附录）1588v2协议及BMC算法：Ⅱ
本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起草。YD/T2375-2011
本标准是在参考IEEE1588-2008《网络测量和控制系统的精确时钟同步协议（版本2）》、IEEE802.3《局域网协议标准》、YD/T1012-1999《数字同步网节点时钟系列及其定时特性》等国内外相关标准的基础上，结合我国运营商网络对高精度时间同步的具体需求制定而成。本标准由中国通信标准化协会提出并归口。本标准起草单位：工业和信息化部电信研究院、华为技术有限公司、中兴通讯股份有限公司、上海贝尔股份有限公司、武汉邮电科学研究院、中国移动通信集团公司、中国电信集团公司、UT斯达康（重庆）通讯有限公司、诺基亚西门子通信技术（北京）有限公司本标准主要起草人：胡昌军、徐一军、汪建华、张庆、李晗、孙涛、何力、霍晓莉、韩柳燕、荆瑞泉、何宗应、白铁军、蒋俏峰。建筑321---标准查询下载网
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1范围
高精度时间同步技术要求
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本标准规定了高精度时间同步组网要求、高精度时间同步性能指标要求、高精度时间同步网络可靠性要求、高精度时间同步相关设备基本要求等。本标准适用于采用PTP技术基于地面传送为主的高精度时间同步网。2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。YD/T900-1997
YD/T1012-1999
YD/T1479-2006
ITU-TG.8262
IEEE1588-2008
3GPPTR25.836
3GPPTS125.105
3GPP2 C.S0010-B
3GPP2C.S0002-C
3缩略语
SDH设备技术要求——时钟
数字同步网节点时钟系列及其定时特性一级基准时钟设备技术要求及测试方法同步以太网设备从钟（EEC）定时特性(Timingcharacteristicsof synchronousethernetequipment slaveclock(EEC)网络测量和控制系统的精确时钟同步协议(aPrecisionClockSynchronizationProtocol for Networked Measurement and Control Systems)时分双工（TDD）的NodeB同步(NodeBsynchronizationforTDD)全球移动通信系统（UMTS）通用陆地无线接入基站时分双工（UTRABSTDD）无线发射和接收(UniversalMobileTelecommunicationSystems(UMTS)，UTRA BS TDD, Radio Transmission and Reception)cdma2000扩频基站推荐性的最低性能标准(RecommendedMinimumPerformance Standards for cdma2000 Spread Spectrum Base Stations)cdma2000扩频系统的物理层标准（(PhysicalLayerStandardforcdma2000Spread Spectrum Systems)
下列缩略语适用于本文件。
I Pulse Per Second
Boundary Clock
Best Master Clock
CodeDivisionMultipleAccess
DC Level Shift
Fast Ethernet
Gigab it Ethernet
秒脉冲
边界时钟
最佳主时钟
码分多址
直流电平变换
快速以太网
吉比特以太网
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GLONASS
TD-SCDMA
GLObal NAvigation Satellite SystemGlobal Positioning System
Inter Range Instrumentation GroupLoss of Signal
Long Term Evolution
Multicast/BroadcastSingleFrequencyNetworkNetwork Time Protocol
Ordinary Clock
Optical Transport Network
Packet Delay Variation
Primary Reference Clock
Packet Transport Network
Precision Time Protocal
Packet Timing Signal FailureQualityLevel
Recommend Standard 422
Synchronization Status MessageTransparant Clock
Time Division Duplex
Time Division Multiplexing
TimeDivision-SynchronousCodeDivisioniMultiple Access
Timeof Day
Coordinated Universal Time
Virtual Local Area Network
Wideband Code Division Multiple Access4时间同步要求及精度等级划分
4.1时间同步精度等级划分
全球导航卫星系统
全球定位系统
（美国）靶场仪器组
信号丢失
长期演进
多播/广播单频网路
网络时间协议
普通时钟
光传送网
分组时延变化
全国基准时钟
分组传送网
精确时间协议
分组定时信号失效
质量等级
建议标准422
同步状态信息
透明时钟
时分双工
时分复用
时分同步的码分多址
当前时刻
协调世界时
虚拟局域网
宽带码分多址
cdma2000、TD-SCDMA、WCDMA等无线技术的空口同步，以及多媒体广播/多播服务MBMS(MultimediaBroadcast/MulticastService)等应用，对时间同步和频率同步有不同的要求。a）WCDMATDD基站
WCDMATDD基站的时间同步要求参见技术规范TS125.105[B5]。其中频率准确度应满足土50ppb，相邻基站之间的时间误差应不大于2.5μus。b）cdma2000基站
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cdma2000基站的时间同步要求见标准3GPP2C.S0010-Band3GPP2CS0002-cdma2000基站要求频率准确度满足土50ppb。cdma2000基站要求统一使用CDMA系统时钟，其相对于UTC时间应不大于土3us，保持模式下应不大于土10us。
c）TD-SCDMA基站
TD-SCDMA基站的时间同步要求见技术规范3GPPTR25.836。TD-SCDMA基站要求频率准确度满足土50×10*%，同时要求相邻基站之间的时间误差应不大于3us。各种业务网的时间同步要求详见表1。表1时间同步精度要求
无线制式
cdma2000
WCDMA(TDD模式）
TD-SCDMA
LTE(TDD)
MBSFN（例如基于LTE）
WiMAX(TDD模式)
IP网络延时监控
计费和告警
时间同步精度
跟踪模式下小于等于±3us
保持模式下（8小时以上）小于等于±10μs(均以UTC时间为基准）
小于等于2.5μus（相邻基站之间）小于等于±1.25us（以共同的参考源为基准）小于等于3us（相邻基站之间）
小于等于±1.5us（以共同的参考源为基准）小于等于3us（相邻基站之间）
小于等于±1.5us（以共同的参考源为基准）小于等于±1us（以共同的参考源为基准）取决于具体参数，例如±0.5us和±5us是一对典型值取决于监控的质量等级，如小于等于±100μs或者±1ms（以UTC时间为基准）小于等于±100ms（以共同的参考源为基准，如UTC时间）按照时间同步网的应用场景、实现技术要求，时间同步精度的等级划分如表2所示。表2时间同步精度等级
精度等级精度要求范围（相对于UTCy应用场景
普通精度
中等精度
高精度wwW.bzxz.Net
10μs~1ms
1.5us~10μs
有关IRIG/DCLS的要求参见附录A4.2高精度时间同步要求
计费、告警等场景
信令监测、报文延时监测等场景CDMA/edma2000、TD-SCDMA、TDLTE等场景典型实现技术
IRIG/DCLS
本标准主要规定基于PTP技术实现高精度时间传送，进行高精度时间同步组网，目标是满足±1.5us时间精度的要求，有关时间同步的噪声等性能指标待研究。对于如何实现优于±1.5us的时间精度要求有待进一步研究。5＇高精度时间同步组网要求
5.1，高精度时间同步网等级结构结合我国传送网分为省际骨干传送网层、省内骨干传送网层和本地传送网层的实际情况，高精度时间同步传送的等级结构最多为三级，如图1所示。应采用主从同步方式进行高精度时间同步组网，原则上，时间同步设备节点只能从高等级时间同步设备节点获取同步，不允许从同等级或低等级时间同步设备节点获取同步。3
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5.2时间同步设备组成及基本功能一级时间
同步节点
二级时间
同步节点
三级时间
同步节点
P主用定时基准
P备用定时基准
图1时间同步网等级结构
一级时间同步设备应由两个艳钟和两个卫星授时接收机等组成，可通过专用的比对手段，溯源到国内更高等级的时间守时基准（例如国家授时中心）。二级时间同步设备至少应配置钟，设备由两个钟和两个卫星授时接收机组成，应支持通过地面手段将时间溯源至一级时间同步设备，支持地面频率信号守时功能，并应能可靠地溯源到我国的频率同步网。
三级时间同步设备至少应配置高稳晶振，设备由两个高稳晶振和至少一个卫星授时接收机组成，应支持通过地面手段将时间溯源至二级时间同步设备或一级时间同步设备，支持地面频率信号守时功能，并应能可靠地溯源到我国的频率同步网。各级时间同步设备设置位置及数量参见附录B。5.3时间同步组网原则
5.3.1时间同步组网总体原则
在正常情况下，时间同步设备应优选卫星授时接收机的信号；在卫星信号不可用的情况下，低等级时间同步设备应通过地面时间链路溯源到高等级时间同步设备：在卫星信号和地面时间链路均不可用的情况下，低等级时间同步设备应能利用源自频率同步网的信号进行守时。在条件允许的情况下，时间同步网应溯源到国家时频标准系统。在组建时间同步网时，根据实际网络情况，可采用灵活的组网结构（例如二级或三级组网）和设置方式（例如三级时间同步设备配置钟）。5.3.2时间同步网与频率同步网的关系时间同步网与频率同步网原则上在定时链路组织、选源机制等方面逻辑上应该相互独立，时间同步网内承载设备的频率同步规划应遵循频率同步网的组网原则。在卫星授时接收机失效的情况下，时间同步网内二级和三级时间同步设备的时间同步信号应来自上级时间同步设备，当来自上级时间同步设备的时间同步信号不可用时，时间同步设备应能利用源自频率同步网的频率同步信号进行守时。时间同步网与频率同步网的关系示意图如图2所示。建筑321-
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，时间定时基准
◆频率定时基准
图2时间同步网与频率同步网关系示意图级
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对于基于频率同步实现时间同步的情况，当频率同步出现降质时，时间同步网应该有对应的处理机制，具体机制待研究。
5.3.3参考源设置原则
5.3.3.1一级时间同步定时参考设置原则一级时间同步定时参考设置原则如下：a）在正常情况下一级时间同步设备应跟踪卫星授时接收机的信号；b）在卫星授时接收机失效的情况下，一级时间同步设备应能基于艳钟进行守时：c）在相关技术条件具备的情况下，一级时间同步设备应通过专用地面手段溯源至国家时频系统，作为整个时间同步网的根本保障。5.3.3.2二级时间同步定时参考设置原则二级时间同步定时参考设置原则如下：a）在正常情况下二级时间同步设备应跟踪卫星授时接收机的信号：b）二级时间同步设备应至少配置两路地面时间输入参考信号，分别从不同的物理路由接至一级时间同步设备。在卫星信号不可用的情况下，二级时间同步设备应能跟踪地面时间输入参考信号：c）二级时间同步设备应至少配置一路地面频率输入参考信号，应能溯源自频率同步网。一在卫星信号不可用的情况下，二级时间同步设备应能跟踪地面频率输入参考信号。一在卫星信号和地面时间输入参考信号均不可用的情况下，二级时间同步设备应能利用源自频率同步网的信号进行守时。
5.3.3.35.3.3.3三级时间同步定时参考设置原则三级时间同步定时参考设置原则如下：a）在正常情况下三级时间同步设备应跟踪卫星授时接收机信号：b）三级时间同步设备应配置两路地面时间输入参考信号，分别从不同的物理路由接至一级或二级时间同步设备。在卫星信号不可用的情况下，三级时间同步设备应能跟踪地面时间输入参考信号：c）三级时间同步设备应配置一路地面频率输入参考信号，应能溯源自频率同步网。一在卫星信号不可用的情况下，三级时间同步设备应能跟踪地面频率输入参考信号。5
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一在卫星信号和地面时间输入参考信号均不可用的情况下，三级时间同步设备应能利用源自频率同步网的信号进行守时。
：5.3.4时间同步路径组织原则
为了保证时间同步网的可靠性和时间分配的精度，时间同步路径组织应该遵循下列原则：a）地面时间传送应遵循单向逐层向下的原则：b）地面时间信号传送只允许从高等级时间同步设备传送至低等级时间同步设备，不允许低等级时间同步设备向高等级或同等级时间同步设备传送定时：c）时间同步设备与被同步设备（如3G基站）之间的地面局间时间传送应采用PTP技术，时间同步设备之间的地面局间时间传送可采用PTP技术或其他技术；d）二级和三级时间同步设备应至少能从两个不同物理路由地面定时链路中获得时间同步，地面定时物理链路优选地埋光缆；
e）时间同步路径串入的时间同步设备数量应不超过3个，其中一级时间同步设备、二级时间同步设备和三级时间同步设备最多各1个：f）从时间同步设备到被同步设备之间的时间同步路径串入的承载设备网元数量不宜超过30个，任意相邻两级时间同步设备之间串入的承载设备网元（包括支持PTP功能的OA站）不宜超过20个，承载设备时间同步功能和性能要求见10.2节；g）对于承载设备，频率参考应取自频率同步网；h）对于二级/三级时间同步设备，当卫星授时接收机不可用时，频率参考应优先来自局内频率同步设备，或通过最短路径溯源至频率同步网。6高精度时间同步性能指标要求
6.1概述
卫星授时接收机的工作状态会引起时间同步网时间传送链路产生变化。在卫星信号可用的情况下，时间同步网形成单级结构，即在时间路径中只有一个时间同步设备作为时间源头，如图3所示；在卫星授时不可用的情况下，时间同步网可能串入多个时间同步设备，形成多级结构。即在时间路径中可能串接最多3个时间同步设备作为时间源头，如图4所示。对于上述两种情况，端到端时间性能指标均由三部分组成：时间源头部分、承载网部分和末端分配部分。考虑到工程施工中可能存在的线路不对称性、补偿误差等引入的时间偏差会对端到端指标分配带来不利影响，在实际工程施工中应对时延不对称性进行准确补偿，具体要求见附录C。6.2卫星授时可用情况下时间同步网的性能指标分配在卫星授时可用情况下，时间同步网组网模型如图3所示。在这种组网模式下，各级时间同步设备均独立进行时间分配。
基于卫星授时接收机正常情况下时间同步组网模型的端到端时间性能分配要求如下：a）时间源头部分：单级（一级、二级或三级）时间同步设备在正常跟踪卫星授时接收机的情况下，其时间输出性能△r1应优于±150ns（相对于UTC)：b）承载网部分：在时间路径中串入的承载设备（例如：PTN设备）总数不宜超过30个，承载：网部分分配的时间性能指标A2为±1000ns；6
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c）末端分配部分：以3G基站系统作为典型应用为例，从末端传输设备输出到基站空口之间分配的性能指标A3为±250ms。
BC/TC-1
BC/TC-2
BC/TC-n
级/二级/三级
时间同步设备
承载网络：n≤30
被同步设备，如3G基站
图3卫星授时可用情况下的时间同步组网模型6.3卫星授时不可用情况下时间同步网的性能指标分配当卫星授时不可用情况下，时间同步网组网模型如图4所示。在这种组网模式下，时间源头部分可能串接多个时间同步设备。
基于卫星授时接收机失效情况下时间同步组网模型的端到端时间性能分配要求如下：a）时间源头部分：包括下列几种典型应用场景：1）所有时间同步设备的卫星授时接收机均失效且一级时间同步设备无其他手段溯源到UTC，这时一级时间同步设备将利用钟进行时间守时，二级/三级时间同步设备采用PTP技术跟踪来自一一级时间同步设备的时间信号。末级时间同步设备时间输出性能△1由两部分构成，一是钟守时引入的固定时间偏差；二是时间信号在省内骨干和省际骨干进行局间分配引入的时间偏差。在这种情况下时间源头部分时间分配具体指标待研究，参考估算值参见附录D。2）对于一级时间同步设备卫星授时接收机正常、二级/三级时间同步设备卫星授时接收机故障的情况，末级时间同步设备时间输出性能主要包括一级时间同步设备在正常跟踪卫星授时接收机的情况下的时间输出性能（优于±150ns）和时间信号在省内骨干和省际骨干进行局间分配引入的时间偏差，其时间输出性能Ar1＇应优于±250ns（相对于UTC)。时间信号从一级时间同步设备到二级/三级时间同步设备的传输手段待研究。
3）卫星授时接收机均失效情况下，在条件允许的情况下，时间同步网能够通过其他手段溯源到国家时频标准系统，末级时间同步设备时间输出性能An1＇应优于±250ns（相对于UTC）。具体溯源和传输手段待研究。
b）承载网部分：时间性能指标A2同6.2节b）。7
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c）末端分配部分：时间性能指标Ar3同6.2节c)。UTC
BC/TC-1
BC/TC-2
BC/TC-
级时间同步设备
二级时间同步设备
三级时间同步设备
承载网络，n≤30
被同步设备，如3G基站
图4卫星授时不可用情况下的时间同步组网模型7高精度时间同步传送技术
7.1高精度时间同步实现技术
高精度时间同步实现技术涉及局间传送技术和局内分配技术。其中，局间传送技术是指实现不同机房之间的时间同步，可以基于不同的传送平台采用PTP技术实现：局内分配技术主要是为了实现机房内不同设备之间的时间同步，最常用的实现技术包括1PPS+ToD接口技术和PTP接口技术。有关影响局间传送精度的关键因素的介绍见附录E。7.2局间传送技术
局间传送技术包括以下两类：
a）逐点支持PTP方式
时间同步路径所涉及的承载网元设备均应支持PTP功能。b）透传方式
对于基于TDM方式实现高精度时间同步透明传送的方式，中间节点无需支持PTP功能，通过两端的主（Master）时钟和从（Slave）时钟设备之间进行PTP协议交互实现端到端的时间同步。对于采用基于分组方式实现高精度时间同步透明传送的方式有待研究。关于PTP协议及其BMC算法的要求参见附录F。7.3局内分配技术
局内分配技术包括以下两类：
建筑32
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