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首頁企業(yè)博客 什么是同步保持,為什么它在面向未來的電信網(wǎng)絡(luò)中很重要?

什么是同步保持,為什么它在面向未來的電信網(wǎng)絡(luò)中很重要?

來源：http://eitherspanlaw.com 作者：億金電子 2024年12月18

Holdover 是電信中使用的一種技術(shù)，用于在定時信號暫時丟失的情況下保持設(shè)備的準確定時和同步。設(shè)備的準確定時和同步對于確保電信網(wǎng)絡(luò)中高效可靠的數(shù)據(jù)傳輸至關(guān)重要。對于 5G，系統(tǒng)的基本功能和無線電的更高級別的協(xié)作性能增強需要同步。
 
Holdover 使設(shè)備能夠在定時信號臨時丟失的情況下保持準確的定時，例如當信號由于源故障、網(wǎng)絡(luò)擁塞或網(wǎng)絡(luò)故障而中斷時。在同步保持期間，設(shè)備會根據(jù)信號丟失前接收到的最后一個有效計時信號繼續(xù)生成其計時信號，并使用內(nèi)部振蕩器和其他機制來保持計時信號的準確性。保留期可能持續(xù)幾秒鐘到幾個小時，具體取決于特定網(wǎng)絡(luò)的要求。
 
網(wǎng)絡(luò)運營商如何從長期保留中受益？
對于網(wǎng)絡(luò)運營商來說，Holdover 是一個重要的概念，因為它使他們能夠在網(wǎng)絡(luò)中斷或中斷期間保持服務的連續(xù)性和可靠性。它還有助于降低服務成本。對于網(wǎng)絡(luò)運營商來說，上門服務可能既昂貴又耗時，因為它們需要人員、設(shè)備和差旅費用等資源。由于工作的緊迫性和計劃外的性質(zhì)，計劃外的上門服務甚至更加昂貴。擁有同步保留功能有助于最大限度地減少服務中斷，并減少計劃外技術(shù)人員訪問的需求。
 
在實踐中，網(wǎng)絡(luò)運營商通常會決定足夠長的保留期，以確保在同步中斷期間服務不中斷。保留期通常短于特定服務的最長可容忍中斷持續(xù)時間，以確保設(shè)備可以在中斷持續(xù)時間超過服務要求之前與主同步源重新同步。保持期可能會有所不同，具體取決于網(wǎng)絡(luò)組件中內(nèi)部振蕩器的質(zhì)量和穩(wěn)定性，以及可能影響其性能的溫度和其他環(huán)境因素。根據(jù)設(shè)備和條件的不同，保留期通常從幾分鐘到幾天不等。
 
考慮到各種應用場景，運營商在 5G DU 設(shè)備中所需的典型保持持續(xù)時間從 4 小時到 72 小時不等。對于園區(qū)或企業(yè)網(wǎng)絡(luò)，由于現(xiàn)場技術(shù)人員在場，設(shè)備可以在發(fā)生故障后幾個小時內(nèi)進行維修。對于偏遠站點，需要幾天時間來申請訪問權(quán)限、批準訪問以及實際維護和恢復工作。1.5uS 相位穩(wěn)定性的 24 小時保持是長期保持能力的起點。
 
同步失敗的主要原因是什么？
基于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng) （GNSS） 的同步是許多電信網(wǎng)絡(luò)中的主要同步源。在幾種網(wǎng)絡(luò)部署場景中，可能沒有來自網(wǎng)絡(luò)的備份同步，基于 GNSS 的同步將是系統(tǒng)的唯一同步提供程序。但是，基于 GNSS 的同步失敗可能由于以下幾個原因而發(fā)生：
 
1、信號干擾或干擾： GNSS 信號相對較弱，很容易被其他較強的信號干擾。這可能會導致 timing information 不準確或信號完全丟失。近年來，當使用基于打火機的干擾器來避開跟蹤系統(tǒng)時，GNSS 的干擾已成為一種常規(guī)事件，但不幸的是，這也干擾了附近的通信基礎(chǔ)設(shè)施。
2、欺騙攻擊：在欺騙攻擊中，惡意實體發(fā)送虛假的 GNSS 信號，以欺騙接收者，使其相信它位于不同的位置或時間。這可能會導致同步錯誤并中斷系統(tǒng)操作。低成本軟件定義無線電解決方案無處不在，使愛好者和故意欺騙者能夠重新生成 GNSS 信號并欺騙接收器。
4、太空天氣事件和環(huán)境因素： 太陽耀斑和其他太空天氣事件可能會干擾 GNSS 信號，從而導致信號不準確或丟失。某些環(huán)境因素（例如建筑物或自然特征）可能會阻擋或反射 GNSS 信號，從而導致不準確或信號丟失。
3、技術(shù)故障： GNSS 衛(wèi)星或支持它們的地面基礎(chǔ)設(shè)施出現(xiàn)故障可能會導致同步失敗。這可能是由于硬件或軟件問題或人為錯誤造成的。由于維護不善或外部物理影響，許多與天線相關(guān)的故障。在一些國家/地區(qū)，天線盜竊也被確定為 GNSS 故障的一個原因。
 
為了降低這些風險，依賴 GNSS 進行同步的系統(tǒng)通常具有備份系統(tǒng)，例如原子鐘或其他獨立的計時源。他們還可能使用技術(shù)來檢測和緩解干擾或欺騙攻擊。
 
 
設(shè)備供應商更喜歡經(jīng)濟高效的方法來提供同步保留
典型的同步系統(tǒng)由主參考時鐘（例如 GPS 或原子鐘）或從網(wǎng)絡(luò)派生的時鐘（使用協(xié)議或物理方法）組成，它為網(wǎng)絡(luò)元素提供高度準確的定時參考。但是，如果由于 GPS 信號中斷或與網(wǎng)絡(luò)主參考時鐘的連接丟失等外部因素導致主參考時鐘丟失，則同步保持就會發(fā)揮作用。
 
在保持期內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)元素使用其內(nèi)部振蕩器來保持定時和同步。primary reference clock 可能比內(nèi)部振蕩器更準確。盡管如此，它可以在一段時間內(nèi)（通常為幾小時到幾天）提供足夠的準確性。
 
原子鐘通常用于長時間保持，其中銫和銣基時鐘最受歡迎。銫原子鐘因其穩(wěn)定性和準確性而被廣泛使用。銣鐘更小、更便宜，但保持持續(xù)時間更短。芯片級原子鐘 （CSAC） 是更小、更實惠的原子鐘版本，專注于低功耗。GNSS 馴服的高穩(wěn)定性振蕩器也提供 24 小時保持穩(wěn)定性，但它們價格昂貴，可能不適合廣泛部署。銫原子鐘的成本從數(shù)萬美元到數(shù)十萬美元不等，具體取決于型號和功能，而 Chip Scale 和 Rubidium 時鐘通常更便宜，從幾千美元到數(shù)萬美元不等。然而，這些解決方案的成本和規(guī)模可能太高，無法在 5G 網(wǎng)絡(luò)中廣泛采用。
 
設(shè)備供應商需要適合設(shè)備當前外形尺寸的經(jīng)濟高效的解決方案，因此系統(tǒng)可能會采用類似的 clocks 和 oscillator 配置文件。許多供應商提供單一的元件傾斜，以便最大限度地減少與制造設(shè)備的合同制造商的元件加載曲線
階層圖 3E 震蕩指標剖面的 24 小時守持現(xiàn)已成為現(xiàn)實

基于石英晶體振蕩器通常用于當今大多數(shù)設(shè)備時鐘。直到最近，對于設(shè)備可接受的特定外形尺寸的時鐘穩(wěn)定性，其穩(wěn)定性比基本原子鐘所能達到的要低一個數(shù)量級。以前測量幾分鐘到幾小時的石英基解決方案的短期穩(wěn)定性現(xiàn)在已經(jīng)擴展到幾十小時。20 多年來，25 x 22 mm 尺寸的 SMD 尺寸一直是標準的 stratum 3E 穩(wěn)定電平振蕩器，并在大多數(shù)電信設(shè)備中都有使用。
 
有幾個因素會導致 oscillator 不穩(wěn)定。然而，兩個最重要的因素是溫度波動和時間。溫度變化會影響振蕩器的頻率，導致其漂移。老化是由于晶體物理特性的逐漸變化而影響其諧振頻率的。最近，已經(jīng)開發(fā)出執(zhí)行溫度補償?shù)募夹g(shù)，以在一定溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定振蕩器的頻率，并使用老化模型通過使用振蕩器內(nèi)部的可追溯參考來預測和校正頻率隨時間的變化。
 
此外，熱機械設(shè)計改進、諧振器設(shè)計的根本創(chuàng)新和集成的高性能電子電路，推動了 Quartz 解決方案近年來以最小的成本增加實現(xiàn) 24 小時保持。這些解決方案適合現(xiàn)有外形尺寸，只需進行最少的設(shè)計更改，使設(shè)備能夠以經(jīng)濟且經(jīng)濟的成本實現(xiàn)保持功能。
 
Rakon晶振是世界上最大的頻率控制產(chǎn)品和定時解決方案制造商之一。他們的產(chǎn)品位于許多應用的核心，從 5G 網(wǎng)絡(luò)到衛(wèi)星，從緊急信標到自動駕駛汽車。
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