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时钟同步怎样组网？

同步是基本需求时钟同步 ， 对于无线网络来说至关重要 。 从2G到5G ， 不同的无线接入技术对频率同步和相位同步的精度都有着不同的要求 。 详情见我上一期的文章：为什么无线通信网络需要同步？
同步的基本原理和对表类似 。
每个基站的内部 ， 都有自己独立的时钟模块：晶振（晶体振荡器） ， 在没有外部时钟源时 ， 就处于自由震荡状态 。
时钟同步怎样组网？文章插图
可想而知 ， 在自由震荡状态的各个基站间的时钟没有同步 ， 每个基站都只是一个孤岛 ， 只能独立运行无法协同工作 。 唯有通过参考时钟来同步这样的“对表操作” ， 才能让它们步调一致 ， 从而紧密连接形成网络 。
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对于参考时钟 ， 它首先要确定一个参考源 ， 然后再是不同节点之间的同步关系 。 在通信系统中 ， 一般来说精度较低的节点向精度较高的节点来获取参考时钟同步 。
时钟等级和精度ITU-T一共定义了4种精度的时钟 ， 一般也称之为一级钟 ， 二级钟 ， 三级钟和四级钟 。 它们的精度要求随等级的变大而降低 。
一级钟是最高等级的时钟 ， 因此也称作PRC（Primary Reference Clock ， 主参考时钟） 。 它要求的精度非常高 ， 即在任何情况下的频率精度在±1x10^-11 ， 也就是频率误差为千亿分之一 。
最好的一级钟是由铯原子组成的基准时钟 ， 它利用铯原子内部的电子在两个能级间跃迁时辐射出来的电磁波作为基准来控制时钟的精度 。 每种不同的原子都有自身的特有的振动频率 ， 最常见的现象就是当食盐被洒在火焰上 ， 钠原子所发出的黄光 。
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铯原子钟的原理
铯原子钟的稳定度非常高 ， 可以做到500万年才偏差一秒 。
但是它的成本太高了 ， 只有国家机器才能造得起这种昂贵的系统 。 对于通信系统来说 ， 可以使用以GPS为代表的GNSS（Global Navigation Satellite System ， 全球导航卫星导航系统）加铷钟作为一级时钟源 ， 成为LPR（Local Primary Reference ， 区域基准钟） 。
二级钟和三级钟的特点是它们需要从外部选择一个同步链路来获取时钟信号 ， 对抖动和偏移进行衰减 ， 然后再向其他设备转发时钟 。 因此它们称作SSU（Synchronization Supply Unit ， 同步支持单元） ， 二级钟也叫SSU-A ， 三级钟也叫做SSU-B 。
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不同时钟等级的精度要求
二级钟在一年内的精度需要达到0.016ppm ， 三级钟在一年内的精度要能够达到4.6ppm 。
四级钟也叫做SEC（SDH Equipment Clock ， SDH设备时钟） ， 作为最低级别的时钟 ， 它的精度不大于4.6ppm 。
通过和无线通信的时钟同步精度进行比较 ， 我们会发现 ， 所有无线通信制式的频率同步精度要求都为0.05ppm ， 三级钟和四级钟无法满足需求 ， 一般需要达到二级钟的级别 。 也就是说 ， 基站需要和一级钟或者二级钟同步才能正常工作 。
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不同无线接入技术（2/3/4G）的同步需求
时钟同步的组网有了时钟源 ， 还需要一个网络 ， 把时钟分发下去 。 根据组网的不同 ， 可分为集中式和分布式这两种方式 。
集中式时钟同步的代表为基于分组网络的同步以太网（SyncE） ， 1588v2等技术 ， 其大体上的组网如下图所指示 。
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