中興通訊基於R16標準的5G電力高精度授時解決方案

通信世界網消息（CWW）

一、方案介紹

工業控制應用要求控制器、動作裝置須基於相同時鐘域以確保一致的保證處理邏輯,因此設備端的時鐘同步是至關重要的需求。工業領域通常採用有線的NTP、PTP、GPS等方式來實現時鐘同步。主要指標如下：

5G系統可利用空口授時方式，通過5G無線網絡，將時鐘傳遞給電力CPE，再給到業務終端，電力場景CPE要求支持B碼時鐘接口，同步流程如下：

GPS --> gNodeB --> CPE --> 業務終端(PMU)

GPS --> PTP Grandmaster --> 同步網 --> gNodeB --> CPE --> 業務終端(PMU)

5G網絡空口授時，有如下優勢：

無需布線即可滿足小於1us的時鐘誤差要求的高精度時鐘同步。

端的授時模塊和通信模塊合一，成本較低；

基站部署位置靈活，可確保無縫覆蓋。

方案架構圖

二、技術原理

空口高精度授時功能，是TSN時鐘同步關鍵技術之一，5G標準定義了相關技術要求：

UE同步過程如下：

1、通過下行PSS/SSS信號獲取粗同步

2、 通過上行PREACH信號，獲取終端和基站的同步誤差TA

3、基站將TA值告知UE，UE和基站之間實現相位同步和頻率同步

4、 基站通過廣播SIB消息/或單播RRC消息通知UE絕對時間，UE和基站之間實現時間同步。

三、應用情況

1. 中興通訊基於3GPP R16版本開發的2.6G上精準授時功能已在廣州移動現網版本支持, 2020年08月10日聯合北京四方、廣州供電局完成真實主站PMU業務打通及授時功能，南網電科院籤字驗收通過。

4.9G上精準授時對應版本已於2020年6月15日發布。

北京四方PMU設備

2. 2020年7月，中興通訊聯合福建移動、福建電力在福州馬尾實驗室完成5G差動保護設備的功能和性能測試，驗證了5G公網授時對於差動保護時鐘同步功能。

福建電力5G差動保護測試現場

四、應用效果

上述測試結果表明，5G通訊可以滿足PMU裝置基本功能，通過對現場5G電力CPE的B碼脈衝及標準GPS秒脈衝進行對比，測試結果時間誤差在240ns以內，滿足PMU、差動保護等電力裝置1us的指標要求。

B碼測試儀測試結果

五、用戶評價

5G無線網絡、5G電力CPE組成的端到端5G公網授時系統，是基於3GPP R16標準凍結版本提供的精準授時功能，並已在實際外場環境（廣州供電局、福建電科院）中的驗證，已在2.6G環境中得到驗證，為5G授時功能成功商用打下了堅實基礎。

相關測試結果，已經得到電網客戶的籤字確認。