1588学习

1）https://www.intel.cn/content/www/cn/zh/docs/programmable/683639/16-1/adding-the-external-time-of-day-module.html

2.5.3. 为具有1588 PTP特性的实例添加外部Time-of-Day模块

 

 2）https://www.intel.cn/content/www/cn/zh/docs/programmable/683639/16-1/implementing-a-1588-system-that-includes.html

 

3）https://blog.csdn.net/qq_40052606/article/details/109628675

1PPS＋TOD高精度时间同步

 

 

 

与北斗系统进行时间同步采用的是：XXXXX时间同步设备。这个设备硬件时间戳分辨率小于10ns，背靠背授时精度可达100ns的级别。时间同步设备通过北斗卫星得到准确时间，然后通过1588V2协议把时间信息发送到承载设备。

2、常用的TOD协议

常规用户在获得时间信息时一般是从承载设备通过1PPS+TOD协议来得到准确时间信息。

TOD 信息波特率默认为9600，无奇偶校验，1 个起始位（用低电平表示），1 个停止位（用高电平表示），空闲帧为高电平，8 个数据位，应在1PPS 上升沿1ms
后开始传送TOD 信息，并在500ms 内传完，此TOD 消息标示当前1PPS 触发上升沿时间。TOD 协议报文发送频率为每秒1 次。对于1PPS 秒脉冲，采用上升沿作为准时沿，上升时间应小于50ns，脉宽应为20ms～200ms.而在实际应用时通过改变输出PPS秒脉冲的上升沿时间来提高时间同步精度。TOD协议报文发送频率为每秒1次。

 

https://zhuanlan.zhihu.com/p/400357157

基于北斗和1588v2的5G基站时间同步应用探讨

 

 

基于北斗和1588v2的5G基站时间同步应用探讨

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5G基本业务对时间精度的指标相对于UTC要求为±1.5μs，对于运营商的同步网络而言，不仅需要满足时间同步的精度要求，也需满足网络安全及稳定性等要求。近年来，运营商网络受GPS干扰等影响时有发生，甚至造成了小范围的网络瘫痪，极大地影响了网络通信能力，存在一定的安全隐患。

随着2020年6月北斗三号完成全球组网，我国在定位、授时和导航等关键领域摆脱了过去只能依赖GPS定位的尴尬局面。此外，5G系统的基站部署密度大，尤其是室内基站数量呈现几何级数增长，势必存在大量无法获取卫星信号的基站部署场景，基于IEEE1588v2标准的地面同步授时技术可以很好地解决这一问题。

一、5G基站时间同步技术

目前，5G基站时间源的选择主要包括通过直挂GNSS获取时间和通过跟踪地面1588v2链路同步定时信息两种方案。

GPS和北斗卫星授时

GPS是美国拥有的卫星导航系统，它为使用者提供定位、导航和定时服务。GPS卫星的内钟采用铯原子钟和铷原子钟相结合的方式。北斗系统是中国着眼于国家安全和经济社会发展需要，自主建设、独立运行的卫星导航系统。北斗三号组网卫星采用了更高性能的铷原子钟和氢原子钟，铷原子钟天稳定度为E-14量级，氢原子钟天稳定度为E-15量级。北斗系统创新融合了导航与通信功能，具备定位导航授时、星基增强、地基增强、精密单点定位、短报文通信和国际搜救等多种服务能力。

在利用卫星系统对5G基站授时时，需保证5G基站的卫星接收机在任意时刻同时接收其视野范围内4颗以上卫星的信号，卫星导航电文中提供了当前时刻所在的“周数”，这个周数是从北斗或者GPS系统的起始时间开始计数的，另外通过数字调制在载波上的伪随机码的码片可以知道当前的周内秒，接收机定位之后可以解算出接收机时间与卫星时间之间的钟差，进而修正秒以内的误差。卫星接收机的内部硬件电路和软件通过对接收到的信息进行编码和处理，能从中提取并输出两种时间信号：一个是间隔为1秒的同步脉冲信号1PPS，其脉冲前沿与UTC的同步误差不超过1ns；二是UTC绝对时间ToD（年、月、日、时、分、秒），它与1PPS脉冲相对应，能够做到时间同步。

1588v2地面授时

1588v1是IEEE电气电子工程师学会制定的用于工业自动化测量和控制系统的同步标准，适用于工业局域网应用；1588v2版本是在1588v1版本的基础上，专门针对通信网应用制定的标准。

1588v2协议的基本思路是通过软硬件配合，记录同步时钟信息的发出时间和接收时间，并给每条信息都打上时间戳。通过时间戳信息，接收方就可以计算出自己在网络中的时钟误差和延时，经过修正之后实现与网络时钟源同步的目的。1588v2的主时钟（Master）和从时钟（Slave）主要通过传递Sync、Follow_Up、Delay_Req以及Delay_Resp等消息实现时间同步，1588v2授时原理如图1所示。

图1 1588v2授时原理

在基于1588v2的本地高精度时间同步网络中，通过全网设备（包括时间服务器、中间时间链路传递承载设备、5G基站）配置1588v2功能，使得网络中间边界时钟（BC模式）节点的一个端口作为从时钟，与上级时钟保持同步，其他端口则作为下一级网元的主时钟，设备收到1588v2报文之后进行终结，然后生成新的报文再向下游传递。通过该方式将时间服务器的时间基准信号逐点传递至5G基站设备。

近年来，ITU-T、3GPP、IEEE、CCSA等业界主流的国内外标准组织都在研究能够满足5G网络应用需求的新一代网络同步技术并制定了系列标准，1588v2技术被认为是目前辅助GNSS卫星系统，实现地面高精度时间同步链路传递最有效的方式之一。

二、5G基站时间同步性能验证

测试方案

为了验证5G基站在分别跟踪不同时间源以及多个时间源切换场景下的时间同步性能，对运营商现网4个主流厂家的5G基站设备进行了同步性能验证测试。验证测试内容如表1所示。

表1 5G基站同步性能验证测试项目

现网测试拓扑如图2所示。被测5G基站设备配置双模接收北斗和GPS卫星信号；同时，同步参考源设备输出1588v2+SyncE信号，通过地面定时传送网络将定时信号传送至被测5G基站；采用仪表测试5G基站设备输出的频率和时间信号。

图2 现网测试拓扑

测试结果

整体测试结果如表2所示。被测4个厂家的现网5G基站设备均支持北斗和GPS双模接收，但支持模式有所不同。一种为北斗和GPS联合工作模式，即北斗和GPS不区分主备，卫星接收机对于北斗和GPS信号同时处理，由星卡内部处理好时钟源的关系，自动选择跟踪最优信号。另一种为北斗/GPS主备模式，卫星接收机在同一时刻只能选择一种类型的卫星跟踪。

表2 现网4个厂家5G基站同步性能测试结果

被测5G基站设备均支持跟踪1588v2地面时间源，且支持卫星和1588v2的天地互备保护。在跟踪方式上，除了C厂家设备支持SyncE辅助1588v2同步外，其余设备仅支持频率，时间都跟踪1588v2，不支持1588v2+SyncE。

在3个性能测试项目中，被测5G基站设备输出的同步频率和时间信号性能均正常。某厂家设备的测试结果示例如下。

5G基站GPS故障场景下的同步性能测试结果示例如图3所示。第0~56分钟基站跟踪GPS卫星；随后第56~112分钟为断开GPS卫星信号，基站切换到跟踪北斗卫星；最后第112~168分钟为基站再次切换到跟踪GPS卫星。可以看出基站输出性能符合要求，时间TE偏差范围在-58.56ns~120.88ns内。

图3 5G基站GPS /北斗切换场景下的同步性能测试结果

5G基站卫星/1588v2切换场景下的同步性能测试结果如图4所示。第0~28分钟为基站跟踪GNSS卫星；随后第28~53分钟为断开GNSS卫星，基站自动切换到地面1588v2；最后第53~75分钟为基站再次切换到跟踪GNSS卫星。可以看出基站输出性能符合要求，时间TE偏差范围在-193.26ns~161ns内。

图4 5G基站卫星/1588v2切换场景下的同步性能测试结果

5G基站长期跟踪北斗场景下的同步性能测试结果如图5所示。可以看出基站输出性能符合要求且稳定，时间TE偏差范围在-60.05ns~134.91ns内。

图5 5G基站长期跟踪北斗场景下的同步性能测试结果

经过测试验证，基站输出性能稳定，时间偏差小于±1.5μs，频率漂移满足ITU-T G.823相关MTIE模版要求，满足5G基站的基本业务时间同步指标要求，也可以很好地支撑未来5G物联网和工业互联网的诸多μs量级的时间同步需求。由此，时间同步网络建设转而从支撑性质的网络逐步演化为业务性质的网络，为高品质定制化业务提供高精度时间基准，为运营商拓展了新的业务范围。

三、5G基站时间同步部署方案建议

一方面，为了保证5G基站设备同步性能的最优稳定性、安全性及精度，建议5G基站设备配备北斗和GPS卫星信号双模接收机，且为北斗和GPS联合工作模式。联合双模可以弥补一部分天线位置安装不好导致的多径等问题，通过同时搜到两个卫星系统并从中选择信号最优的卫星，可以提供更高时间精度。

另一方面，基站直挂GNSS的方案需要增加相应成本。同时，GNSS天线的安装对净空、防雷和产权纠纷等有诸多施工要求，对于室内等不易部署GNSS天线的场景安装困难。而基于1588v2的地面时间链路同步技术可以很好地对GNSS进行补充和增强。建议在地面时间链路同步网络中采用1588v2+SyncE方式，以充分利用时间同步路径判决与频率层同步质量紧密结合的方式保证网内最优的时间同步传递精度。

综上所述，5G基站时间同步部署方案建议采用配置GNSS卫星接收（北斗和GPS卫星信号双模联合接收）的方式作为主用同步参考基准，同时采用基于1588v2技术的地面链路逐点传递方式从本地层面的时间服务器设备获取同步参考基准作为备用手段。当卫星接收信号中断或降质时，5G基站设备应能够自动进行卫星和地面同步源的切换。在具体配置时，需要考虑以下两个方面。

• 一是在配置GNSS卫星接收时，需为基站配置GNSS卫星接收天线，保证天面开阔，同时可用卫星数量在4颗以上。
• 二是在配置1588v2接收时，应在本地网核心节点部署1588v2时间服务器，中途承载网元配置为1588v2中的边界时钟BC，跟踪并逐点恢复高精度时间服务器输出的时间基准参考信号。5G基站可设置为边界时钟BC或普通时钟OC模式，5G基站应采用分组接口从移动回传网络末端承载网元接收PTP报文。未来为满足诸如5G协同业务等ns量级更高精度的时间同步需求时，可根据业务需求区域分布等具体情况配置低成本下沉式小型化时间服务器设备。

5G网络的规模建设，使得高精度时间同步技术的重要性日益显现。随着北斗导航系统建设逐渐完善，北斗系统已可稳定提供授时。我们应依靠成熟稳定且拥有自主产权的5G+北斗技术，持续推动高精度乃至超高精度时间同步网络技术的创新，推动北斗技术在运营商网络中的应用，积极促进5G+北斗的产业发展。

 https://zhuanlan.zhihu.com/p/543943664

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晶振的四个重要参数，你知道几个？

晶振，全称晶体振荡器，它能够产生中央处理器（CPU）执行指令所必须要的时钟频率信号，CPU一切指令的执行都是建立在这个基础上的，时钟信号频率越高，通常CPU的运行速度也就越快。 凡是包含CPU的电子产品，其中至少含有一个时钟源，哪怕我们在电路板中看不到实际的振荡电路，那也是晶振在芯片内部被集成，往往被人们称之为电路系统的心脏。一旦心脏停止跳动，整块电路板可能出现瘫痪的状况。因此晶振的质量问题是很多厂商放在第一位的最终抉择的考虑基础！所以很多客户对日系晶振有了十足的信任感，近年来台系的TXC晶振在国内厂商也有了较高的重视度

晶振质量的好坏由什么决定了？有人会说从外观的崭新程度分辨，或者是外包装，又或者产品印字标识。这一切真的能有助于我们分辨晶振的好坏吗？广瑞泰知道像晶振这样的电子元器件拿在手上我们是无法判断其好坏程度的，通常晶振人所指的坏即是在电路工作中晶振不起振，或者时而稳定时而不稳定的现象！那么这一切现象终究是归根于质量问题还是晶振参数？

晶振有几个重要参数：

1，晶体元件规格书中所指定的频率，也是工程师在电路设计和元件选购时首要关注的参数。晶振常用标称频率在1～200MHz之间，比如32768Hz、8MHz、12MHz、24MHz、125MHz等，更高的输出频率也常用PLL（锁相环）将低频进行倍频至1GHz以上。我们称之为标称频率。

2，输出信号的频率不可避免会有一定的偏差，我们用频率误差（Frequency Tolerance）或频率稳定度（Frequency Stability），用单位ppm来表示，即百万分之一（parts per million）（1/106），是相对标称频率的变化量，此值越小表示精度越高。比如，12MHz晶振偏差为±20ppm，表示它的频率偏差为12×20Hz=±240Hz，即频率范围是（11999760～12000240Hz）

3，还有一个温度频差（Frequency Stability vs Temp）表示在特定温度范围内，工作频率相对于基准温度时工作频率的允许偏离，它的单位也是ppm。

4，另外，负载电容CL（Load capacitance），它是电路中跨接晶体两端的总的有效电容（不是晶振外接的匹配电容），主要影响负载谐振频率和等效负载谐振电阻，与晶体一起决定振荡器电路的工作频率，通过调整负载电容，就可以将振荡器的工作频率微调到标称值。更准确而言，无源晶体的负载电容是一项非常重要的参数，因为无源晶体属于被动元器件，所谓的被动元器件即是自身不能工作，需要外部元器件协助工作，无源晶体即是！

其中：

CS为晶体两个管脚之间的寄生电容（又名晶振静态电容或Shunt Capacitance），在晶体的规格书上可以找到具体值，一般0.2pF~8pF不等。如图二是某32.768KHz的电气参数，其寄生电容典型值是0.85pF（在表格中采用的是Co）。

CG指的是晶体振荡电路输入管脚到GND的总电容，其容值为以下三个部分的和。

● 需加外晶振主芯片管脚芯到GND的寄生电容 Ci

● 晶体震荡电路PCB走线到到GND的寄生电容CPCB

● 电路上外增加的并联到GND的外匹配电容 CL1

CD指的是晶体振荡电路输入管脚到GND的总电容。容值为以下三个部分的和。

● 需加外晶振主芯片管脚芯到GND的寄生电容, Co

● 晶体震荡电路PCB走线到到gnd的寄生电容，CPCB

● 电路上外增加的并联到GND的外匹配电容, CL2

既然晶振的负载电容是一个非常重要的参数，如果此项参数与外部电容匹配不正确会导致什么样的现象？晶振两端的等效电容与晶振标称的负载电容匹配不正确，晶振输出的谐振频率将与标称工作的工作频率会产生一定偏差（又称之为频偏），负载电容（load capacitance）主要影响负载谐振频率和等效负载谐振电阻，它与石英谐振器一起决定振荡器的工作频率，通过调整负载电容，一般可以将振荡器的工作频率调到标称值。应用时我们一般外接电容，便是为了使晶振两端的等效电容等于或接近负载电容，对于要求高的场合还要考虑ic输入端的对地电容，这样便可以使得晶振工作的频率达到标称频率。所以合理匹配合适的外加电容使晶振两端的等效电容等于或接近负载电容显得十分重要。

负载电容常用的标准值有12.5 pF，16 pF，20 pF，30pF,负载电容和谐振频率之间的关系不是线性的，负载电容变小时，频率偏差量变大；负载电容提高时，频率偏差减小。图3是一个晶体的负载电容和频率的误差的关系图。

 

 

例外情况：

现在有很多芯片内部已经增加了补偿电容（internal capacitance），所以在设计的时候，只需要选按照芯片datasheet推荐的负载电容值的选择晶体即可，不需要额外再加电容。但是因为实际设计的寄生电路的不确定性，最好还是预留CL1/CL2的位置。