為了解決同步網絡性能監測難的問題，同步探針監測技術應運而生。借助探針設備采集網絡的同步性能，能夠豐富同步網絡的性能監測手段，實現對網絡同步性能的全局監測和分析。
同步網性能監測指標頻率同步的本質是維持各數字設備時鐘振蕩頻率的準確和穩定，頻率同步網的網絡性能指標有國際標準ITU-T G.823(基于2048Kbit/s系列的數字網絡的抖動和漂動控制)、G.8261(分組網絡中的定時和同步方面)、G.8261.1(適用于分組方法的分組延遲變化網絡抖動限值)等，包括處于網絡節點的PRC接口、二級鐘SSU接口、三級鐘SSU接口、SDH傳輸網元接口、PDH 2Mb/s接口、分組網元接口以及基站同步要求等。
頻率同步的性能監測參數包括：時間間隔誤差TIE值、利用TIE數據計算出的最大時間間隔誤差(MTIE)、時間偏差(TDEV)、頻率偏移(FREQ)值等，此外還包括SSM/ESMC時鐘質量等級。
根據不同的業務需求類型，PTP時間同步網的性能指標主要體現在基本業務、協同業務和垂直行業應用業務需求3個方面。
第一，5G基本業務時間同步需求是所有TDD制式無線系統的共性要求，主要是為了避免上下行時隙間干擾。5G基站在承載基本業務時，其空口間對于時間同步精度的指標要求為±1.5ns。
第二，將在5G系統中廣泛使用的多點協同(CoMP)、帶內載波聚合(CA)等協同技術，對時間同步精度的指標要求為±130ns。
第三，無人駕駛、無人物流、智能機器人等基于5G的垂直行業應用層出不窮，這些應用也對5G網絡的超高精度時間同步提出了更高的指標要求。例如，高精度厘米級定位業務的時間同步精度指標要求為±10ns。
時間同步的性能監測參數包括：時間偏差TE值、PTP路徑包時延抖動PDV，以及PTP時鐘等級(ClockClass)、PTP時鐘精確度(ClockAccuracy)等PTP數據集。
同步網探針監測系統實現方案同步網探針監測技術當同步網絡中出現部分設備不支持同步功能、設備同步功能異常，或者設備同步功能正常但網絡中存在鏈路非對稱性時延等情況，都會影響同步網末端設備恢復的時間精度，進而影響網絡整體運營指標。為了解決人工排查復雜、耗時久的問題，可以采用同步網探針對網絡同步性能進行監測。
同步網探針設備主要實現實時對被監測設備輸出的一種或多種同步信號進行性能監測的功能，及時發現同步網性能缺陷并提前預警，防止影響業務質量，大大提高效率和實時性。
同步網探針監測設備原理如圖1所示，同步網探針設備配備GNSS接收模塊，探針設備的參考源來自GPS/北斗衛星信號，同時探針設備對同步網輸出的頻率、時間等信號進行監測，實現監測信號與鎖定的衛星基準UTC的比對并記錄差值，將數據上報至探針監測管控平臺，分析傳遞給基站的時間和頻率性能是否滿足指標要求。
值得一提的是，同步網探針監測設備除了作為探針監測使用外，由于本身配備了GNSS衛星接收模塊，還可以作為時間源設備向網絡輸出標準的參考信號。探針監測功能和時間源功能之間可以根據應用場景需求進行切換。
同步網探針監測系統實現方案同步網探針監測系統包括同步網探針設備和同步網探針監測管控平臺兩個層面，實現方案如圖2所示。
同步網探針設備通常與被監測的同步網設備部署在一起，實現對被測設備同步性能的時間TE和頻率TIE指標進行實時測量，并將性能數據上報給探針監測管控平臺。目前，運營商同步網絡中常用的頻率信號類型包括2Mbit/s、2MHz、10MHz、SyncE等，時間信號類型包括PTP、1PPS+ToD等?？紤]需求及成本因素，現網使用時，可以按需在同步網的關鍵節點部署探針設備。被監測的設備可以是任何需要時頻的設備，如IPRAN、智能城域網、OTN、基站設備等。
同步網探針監測管控平臺可實現對探針設備進行集中管理，如探針設備IP、探針設備運行狀態、GNSS衛星狀態、性能監測相關配置等，如圖3所示。同步網探針監測管控平臺可以對管理范圍內所有探針的性能監測數據同時采集，包括頻率TIE值、時間TE值等;實現對網絡同步性能的分析能力，包括計算MTIE/TDEV/FREQ等指標、提供同步性能曲線、不同設備同步性能的對比呈現、基于標準規定的模版分析同步性能是否越限、對性能越限的設備提示告警，以及通過分析網絡的SSM/ESMC時鐘質量等級、PTP數據集等參數對設備和網絡的同步健康狀態進行分析等，如圖4所示。
同步網探針監測系統應用驗證運營商的時間同步網通常在本地網核心節點部署“一主一備”兩套時間源設備，時間源設備鎖定北斗/GPS衛星，同時向網絡輸出1588v2和SyncE信號，網絡中所有設備支持1588v2 BCMA算法和SyncE功能，經過同步網核心匯聚環和接入環設備逐跳傳遞，最終輸出至末端5G基站。本次應用搭建的實驗網絡環境如圖5所示，通過在末端接入設備處部署同步探針監測設備，對接入設備輸出的1588v2信號和SyncE信號進行性能監測，并將數據上報給探針監測管控平臺。
開始測試后，首先將被測設備的東西向兩側鏈路斷開，30s后恢復鏈路正常。從圖6探針監測的TE性能數據結果曲線上可以看出，被測設備在鏈路故障期間同步性能超出了預設的1us預警值和1.5us告警值，當故障恢復后性能逐步趨于正常和穩定。因此，同步探針監測系統可以直觀地實時呈現同步網絡的性能趨勢。
高精度時間同步網是運營商5G通信網絡的基石，也是國家重要的戰略基礎設施。本文介紹了同步網的頻率和時間性能監測指標，以及同步探針監測原理，提出了同步探針監測系統實現方案并進行了實驗驗證。同步探針監測系統可以對時頻信號的性能進行實時測量，及時發現同步網絡產生的問題，實現同步狀態和性能分析自動化，較好地解決了同步網絡性能監測難的痛點問題，助力運營商構建技術先進、智能開放的高精度時間同步網。
