1 背景介绍
1.1 同步概述
同步的需求主要包括频率同步(frequency synchronization)和时间同步(phase synchronization)两类需求。以太网中对于高精度的时间需求主要来自于移动回传。
1.1.1 频率同步
频率同步，大家通常称之为时钟同步，是指信号之间的频率或相位上保持某种严格的特定关系，其相对应的有效瞬间以同一平均速率出现，以维持通信网络中所有的设备以相同的速率运行。
数字通信网中传递的是对信息进行编码后得到的PCM（Pulse Code Modulation）离散脉冲。若两个数字交换设备之间的时钟频率不一致，或者由于数字比特流在传输中因干扰损伤，而叠加了相位漂移和抖动，就会在数字交换系统的缓冲存储器中产生码元的丢失或重复，导致在传输的比特流中出现滑动损伤。
1.1.2 时间同步
一般所说的“时间”有两种含义：时刻和时间间隔。前者指连续流逝的时间的某一瞬间，后者是指两个瞬间之间的间隔长度。
时间同步的操作就是按照接收到的时间来调控设备内部的时钟和时刻。时间同步的调控原理与频率同步对时钟的调控原理相似，它既调控时钟的频率又调控时钟的相位，同时将时钟的相位以数值表示，即时刻，表示当前的年、月、日、时、分、秒、毫秒、纳秒。时间同步接受非连续的时间参考源信息校准设备时间，使时刻达到同步；而时钟同步是跟踪时钟源达到频率同步。
时间同步有两个主要的功能：授时和守时。用通俗的语音描述，授时就是“对表”。通过不定期的对表动作，将本地时刻与标准时刻相位同步；守时就是前面提到的频率同步，保证在对表的间隙里，本地时刻与标准时刻偏差不要太大。
1.1.3 时间同步与频率同步的区别
上图给出了时间同步与频率同步的区别。如果两个表（Watch A与Watch B）每时每刻的时间都保持一致，这个状态叫时间同步（Phase synchronization）；如果两个表的时间不一样，但是走得一样快，始终保持一个恒定的差，比如6小时，那么这个状态称为频率同步(Frequency synchronization)。
1.2 移动承载网络的同步需求
在移动承载网络中，除了TDM业务本身的需求，往往还需要给无线基站提供同步参考源。随着无线技术向3G和LTE演进，时间同步逐渐成为主流。这就对承载网提出了时间同步的新需求。
1.2.1 不同无线制式对同步的要求
无线技术存在多种制式，不同制式下对同步有不同的需求，下表是常见的一些无线制式对同步的需求。
表1 不同无线制式对时钟精度的要求
| 无线制式 |
频率精度要求 |
时间同步要求 |
| GSM |
0.05ppm |
NA |
| WCDMA |
0.05ppm |
NA |
| TD-SCDMA |
0.05ppm |
+/-1.5us |
| CDMA2000 |
0.05ppm |
+/-3us |
| WiMax FDD |
0.05ppm |
NA |
| WiMax TDD |
0.05ppm |
+/-0.5us |
| LTE TDD |
0.05ppm |
+/-1.5us |
总的来看，以GSM/WCDMA为代表的欧洲标准采用的是FDD制式，只需要频率同步，精度要求0.05ppm（或者50ppb）。而以TD-SCDMA/CDMA2000代表的TDD制式，同时需要频率同步和时间同步。
无线基站之间在软切换时，如果基站管理器（RNC）和基站（NodeB）没有时间同步，可能导致在选择器中发生邮件指令不匹配，从而使通话连接不能建立起来。时间和频率的偏差还会影响移动台在基站间切换的成功率。另外，时间同步能够有效提高无线空间频谱利用率，即使是传统GSM系统，在增加时间同步后，频谱利用率可以大幅提高。因此，时间同步将成为未来无线系统发展的趋势。
1.2.2 现有的时间同步解决方案
传统的时间同步链路是采用NTP传送方式实现，该协议最大的缺点只能满足ms级别的时间传递精度，这对于无线时间同步基站所需的us级时间精度是远远不够的。而在基站侧，目前是采用GPS解决频率和时间同步问题。
2 1588v2技术介绍
2.1 1588V2标准介绍
IEEE1588的全称是《IEEE Standard for a Precision Clock Synchronization Protocol for Networked Measurement and Control Systems》（即《网络测量和控制系统的精密时钟同步协议标准》），2002年底通过IEEE标准委员会认证，1588V1正式发布。随着1588在工业控制的广泛应用，以及逐渐引入电信网络，提出了1588V1版本存在的一些缺陷。IEEE又于2006年6月份输出1588 V2版本草稿，并在2007年完成修订，在2008年3月份正式发布了1588V2版本协议。