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1pps +TOD接口物理电器特性及TOD协议格式规范


中国移动 关于 TD 无线系统高精度时间同步 的功能、性能和时间接口技术规范

(修订稿)

1.1 TD 无线系统的同步功能要求 1.1.1 时间同步总体要求
? ? ? ? 不同基站间空口同步信号相对时间误差小于 3us。 基站空口载波频率偏差优于+/-0.05ppm。 基站输入抖动容限不小于±200ns(3?情况下)。 BBU+多级 RRU 串连级联时空口相对传输输出接口的时间偏差小于±300ns(3?情 况下)。 ? ? 基站应提供 1PPS+TOD 输入/输出时间接口和 1588 v2 FE 输入端口。 在时间输入接口应具备时延补偿功能, 补偿范围 10ns~10us, 补偿步长不高于 10ns; 输出口补偿功能可选。 ? 基站能够支持通过 1pps+TOD 时间接口、1588 v2 FE 端口以及内置卫星接收机模 块等多种方式获取时间同步, 不同方式间能够相互备份, 实现基站时间源的冗余保 护。

1.1.2 基于 1PPS+TOD 方式的时间同步功能要求
? 基站能够支持通过 1PPS 信号和 TOD 信息输入,获得同步定时信息,使基站与传 输网络上游时间服务器之间实现满足空口时间和频率精度要求的同步。 ? TOD 信息波特率默认为 9600,无奇偶校验,1 个停止位,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, TOD 消息标示当前 1PPS 此 上升沿时间。TOD 协议报文发送频率为每秒 1 次。

)

1ms 500ms

?

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。

?

1PPS 和 TOD 信息传送采用 422 电平方式,物理接头采用 RJ45 或 DB9,其电气特 性满足相应标准要求,线序要求如下:

P 信号 IN 定义 1 2 NC NC

说明 默认态为悬空(高 阻) 默认态为悬空(高 阻) 1PPS RS422 电平 GND RS422 电平 GND 1PPS TOD 时间信息 TOD 时间信息

3 422_ 1_N 4 D 5 D GN GN

6 422_ 1_P 7 422_ 2_N 8 422_ 2_P

1.1.3 基于以太网接口的时间同步功能要求
? 基站应支持 1588V2 时间解析功能, 能够通过以太网接口恢复出时间同步定时信息, 使基站与传输网络上游时间服务器之间实现满足空口时间和频率精度要求的同步。

? ? ?

对于 NODE B 的 1588v2 同步功能应至少支持 Slave 状态。 对于 NODE B 的 1588v2 同步功能支持边界时钟(Boundary)模式。 从 Iub 接口获取的时间同步信号精度在不同的传输网络负荷下应能够得到保证, 特 别是采用 IP 包进行同步消息传递时。

?

应支持 1588V2 以太网接口 FE 或 GE,其应符合 IEEE802.3。

1.2 1PPS+TOD 接口中 TOD 的协议规范
TOD 协议应采用二进制方式进行编码,具体帧定义和消息定义见 1.2.1 节和 1.2.2 节。

1.2.1 TOD 帧定义
TOD 帧结构如下图所示:
Length

SYNC CHAR 1

SYNC CHAR 2

CLASS

ID

LENGTH Little Endian

Payload

FCS

Check Sum

TOD 消息使用完整的 8bit 一个字节的数据进行传输,采用校验和保护,使用消息类型 和消息 ID 两级的方式对消息进行分类。对于超过一个字节的域,需遵循 Big Endian 规范, bit0 代表最高位。TOD 帧解释: (1) 帧头 由 SYNC CHAR 1 和 SYNC CHAR 2 两个字节组成。 SYNC CHAR 1 :一个字节固定数值 0x43 表示,表示 ASCII 码中“C”字符。 SYNC CHAR 2 :一个字节固定数值 0x4D 表示,表示 ASCII 码中“M”字符。 (2) 消息头 由消息类和消息 ID 两个字节组成。 CLASS :消息类规定了 TOD 消息的基本分类,一字节长度。 ID :消息 ID 定义了具体 TOD 消息的编号,一字节长度。 (3) 消息长度域 由两个字节组成。 消息长度字域计算的有效范围只包括消息的净载荷(payload) ,不包含帧头,消 息头,消息长度本身和校验和域。 (4) 载荷域 消息内容,由若干字节组成。 (5) 循环冗余检验(FCS)域 循环冗余检验码的生成多项式为: G( x) ? x ? x ? x ? 1
8 5 4

1.2.2 TOD 消息定义
1.2.2.1时间信息消息
消息名称 描述 类型 注视 消息结构
0x01 0x20 14 14 Bytes FCS

时间信息消息 时间信息
每秒周期上报 -

类型

编号

长度

载荷

校验和

载荷内容: 字节 偏移量
0 4 8

数据 类型
U4 I4 U2

缩放比

名称
周内秒 TOW Reserved 周数 week LeapS

单位

注释
GPS Second time of Week GPS 时间周内秒 保留 GPS week (GPS time) GPS 时间周数 Leap Seconds (GPS-UTC) GPS 时与 UTC 时偏移量 0x00 =正常 0x01 =降质 0x02 =不可用 其它保留 PPS 抖动量级(0-255) : 0 – 0ns

-

s -

10

I1

-

s

11

U1

-

秒脉冲状态

-

12

U1

-

TAcc

-

1-15ns 2-30ns ? 255-无意义 注:传输设备固定设置为 255
保留

13

U1

-

Reserve

-

14

U1

-

Reserve

-

保留

1.2.2.2时间状态消息
消息名称 描述 类型 注释 消息结构
0x01 0x03 15 15 Bytes FCS

时间状态消息 表示当前发出的时间信息的状态
每秒周期上报 适用于卫星接收机

类型

编号

长度

载荷

校验和

载荷内容: 字节 数据 偏移量 类型 缩放比 名称 单位 注释
0x00 :北斗 0x01 :GPS 0x02 :1588 GPSfix Type, range 0..3 0x00 = no fix 0x01 = dead reckoning only 0x02 = 2D-fix 0x03 = 3D-fix 0x04 = GPS + dead reckoning combined 0x05 = Time only fix 0x06..0xff = reserved 时钟源状态告警: Bit 0: not used Bit 1: Antenna open Bit 2: Antenna shorted Bit 3: Not tracking satellites Bit 4: not used Bit 5: Survey-in progress Bit 6: no stored position Bit 7: Leap second pending Bit 8: In test mode Bit 9: Position is questionable Bit 10: not used

0

U1

-

时钟源 类型

-

1

U2

-

时钟源工 作状态太

3

U2

-

监控告警 Monitor Alarm

Bit 11: Almanac not complete Bit 12: PPS was generated 5 6 7 11 U1 U1 U4 U4 Reserved Reserved Reserved Reserved -

1.2.2.3

数据类型定义

以上数据类型定义如下: Short Type U1 I1 U2 I2 U4 I4 Unsigned Char Signed Char Unsigned Short Signed Short Unsigned Long Signed Long Size Comment (Bytes) 1 1 2 2 4 4 Min/Max 0..255 2's -128..127 complement 0..65535 2's -32768..32767 complement 0..4'294'967'295 Res 1 1 1 1 1

2's -2'147'483'648..2'147'483'647 1 complement ~ Value * 2^-24 ~ Value * 2^-53

R4

IEEE 754 Single 4 Precision IEEE 754 Double 8 Precision ASCII / ISO 8859.1 Encoding

-1*2^+127 .. 2^+127

R8

-1*2^+1023 .. 2^+1023

CH

1


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