同步时钟，时钟同步怎样组网？

PART 1同步是根本需求时钟同步，关于无线网络来说至关重要。从2G到5G，不同的无线接入技能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：为什么无线通讯网络需求同步？同步的根本原理和对表相似。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，就处于自在震荡状况。

可想而知，在自在震荡状况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。唯有经过参阅时钟来同步这样的“对表操作”，才能让它们步调一致，然后紧密连接构成网络。关于参阅时钟，它首先要确定一个参阅源，然后再是不同节点之间的同步关系。在通讯体系中，一般来说精度较低的节点向精度较高的节点来获取参阅时钟同步。

PART 2时钟等级和精度ITU-T总共界说了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，主参阅时钟）。它要求的精度十分高，即在任何情况下的频率精度在±1x10^-11，也便是频率差错为千亿分之一。最好的一级钟是由铯原子组成的基准时钟，它使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操控时钟的精度。每种不同的原子都有自身的特有的振动频率，最常见的现象便是当食盐被洒在火焰上，钠原子所发出的黄光。

铯原子钟的稳定度十分高，能够做到500万年才偏差一秒。

可是它的成本太高了，只要国家机器才能造得起这种昂贵的体系。关于通讯体系来说，能够使用以GPS为代表的GNSS（Global Navigation Satellite System，全球导航卫星导航体系）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求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，同步支撑单元），二级钟也叫SSU-A，三级钟也叫做SSU-B。二级钟在一年内的精度需求到达0.016ppm，三级钟在一年内的精度要能够到达4.6ppm。

四级钟也叫做SEC（SDH Equipment Clock，SDH设备时钟），作为最低等级的时钟，它的精度不大于4.6ppm。经过和无线通讯的时钟同步精度进行比较，我们会发现，一切无线通讯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，一般需求到达二级钟的等级。也便是说，基站需求和一级钟或者二级钟同步才能正常工作。

PART 3时钟同步的组网有了时钟源，还需求一个网络，把时钟分发下去。依据组网的不同，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等技能，其大体上的组网如下图所指示。

主时钟PRC，作为最高节点，经过一个金字塔式的传输网络，一层层地把时钟传递下来。图中的SSU即为二级钟，可认为是无线通讯中的基站。在这种模式下，同步以太网（SyncE）只能完成频率同步，1588v2除了能够完成频率同步之外，还能支撑更高精度的相位同步。可是，要1588v2完成相位同步，需求每一个传输节点都支撑PTP（Pricise Time Protocol，精准时刻协议）协议，并且还要求上下行链路的时延完全一致，这一点在现网中实施起来十分困难。

分布式时钟同步的代表技能为美国的GPS，还包括我国的北斗，俄罗斯的格洛纳斯，以及欧洲的伽利略等GNSS体系。如上图所示，作为一级钟的GPS并不直接和下级SSU物理相连，而是经过无线接口来广播时钟信息，一切的SSU都经过GPS接收机来直接和主时钟同步。

毫无疑问，无线通讯的基站也属于SSU，只需求在基站上装置GPS接收机就能完成高精度的同步。GPS同步目前也是全球应用最广的同步方式。

因为5G需求更高精度的相位同步，以1588v2为代表的集中式网络同步的精度难以确保，因此以GPS为代表的GNSS体系的重要性更近一步增强。