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Engineering Time for 5G Networks～タイミング アーキテクチャ： 4G から 5G へ～

Interop Japan, June 2019

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タイミングに関する議論の移り変わり

4G: モバイルバックホールにフォーカス

5G: モバイルフロントホールにフォーカス

From Frequency to Phase based Radio Services

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4Gネットワーク構成要素: Mobile Backhaul, CPRI Fronthaul, BBU, RU

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4G LTE タイミングアーキテクチャ: High Precision Core Clocks for Holdover, Distributed PRTC. CPRI at the eNB

Timing Architecture is driven by Mobile Service Requirements

+/-1.5usec

@ Air Interface

コアトランスポートネットワーク

Cesium

ePRC

GNSS

ePRTC

PRTC

PTP バックアップモバイルバックホール

G.8265.1 / syncE

G.8275.1 / G.8275.2PRTC

<100NS

4G BBU

UTC to Radio

Absolute Time Error +/-1.5usec PTP Backup for PRTC

From BBU To

Radio CPRI

carries timing

コア側には高精度クロックを設置PTPバックアップの役割を担う

モバイルバックホールにおけるTime Error値 +/- 1.5マイクロ秒

BBU-RU間の時刻同期はCPRI が担った

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5G Services Require a Phase Network

ITU-T Class 6 applications

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5GNRネットワーク構成要素: CU / DU, eCPRI, & the Fronthaul Network

従来 BBU 2 機能へ分離:

CU Centralized Unit for user data

DU Distributed Unit - physical interface to RU

従来 CPRI 2 機能へ分離

eCPRI CPRI over Ethernet for user data

terminates at the DU

Timing PTP Timing to the RU

DU RU

eCPRI

イーサネット フロントホールイーサネット バックホール

vCU

DU – RU間 フロントホールネットワークCU can be virtualized

ePRTC ±30ns PRTC ±100ns

DU to RU ±130 - ±400ns (service dependent)Transport ±1.27usec - ±1usec

End to End Time Error

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5G 同期アーキテクチャ: High Precision Core Clocks for Holdover, Distributed PRTC for Phase at the Network Edge

ネットワークアーキテクチャ は、各種モバイルサービスの要求によって変わる

+/-1.5usec

@ Air Interface

コアトランスポートネットワーク

Cs ePRC

GNSS

ePRTC

PRTC PTPモバイルバックホールG.8275.1 / G.8275.2 PRTC

5G Advanced

+/- 130nsec

Time ErrorはRUとRUを比較し算出

PRTC-B

<40ns

PTP to the RU5G DU

5G vCU

Relative Time Error +/-130nsec

+/-130nsec

UTC to Radio

Absolute Time Error +/-1.5usec PTP バックアップ for エッジ PRTC

5G DU

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Core

Network

▪ LTE-A / 5G Basic Service +/-1.5usec

▪ 5GNR Advanced Services +/-130nsec 5G アーキテクチャ

5G Fronthaul

+/-130ns

ePRC.

TP5000

PRTC

SSU2000

BlueSky

4G Backhaul

5G MidhaulTP4100

PRTC TP4100

PRTC-B

TP4100

PRTC

4G Small

Cells

IGM 1100

PRTC

ePRTC

APTS Link System Status

SSU2000 APTS Link System 1

SSU2000 APTS Link System 2

APTS Link Monitor

TimePictra

PTP input Time Error

GPS

ファイヤーウォール 屋外簡易設置PTP GM

マルチプロトコルGWクロック

高精度周波数発振

PRTC-B

クロック

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TP4100

BC “D”

ePRTCePRTC

The TP4100 are

connected using

optical lambda

TP4100

BC “D”

TP4100

BC “D”

Chiba

Nagoya

TP4100

BC “D”

250 Km

Hamamatsu 80km

70km

40km 60km

Yokohama

TP4100

BC “D”

Advanced 5Gサービスの実現オプティカルレイヤーにおける時刻伝送

日本国内における、Advanced 5Gサービスを想定

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Nagoya

TP4100

BC “D”

ePRTCePRTC

The TP4100 are

connected using

optical lambda

TP4100

BC “D”

TP4100

BC “D”

PTP G.8275.1 between every site

Chiba

TP4100

BC “D”

TP4100

BC “D”

250 Km

Hamamatsu 80km

70km

40km 60km

Yokohama

Advanced 5Gサービスの実現オプティカルレイヤーにおける時刻伝送

PTP G.8275.1 により全サイト同期

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Nagoya

TP4100

BC “D”

ePRTCePRTC

The TP4100 are

connected using

optical lambda

TP4100

BC “D”

TP4100

BC “D”

PTP G.8275.1 between every site

Chiba

TP4100

BC “D”

TP4100

BC “D”

250 Km

Hamamatsu 80km

70km

40km 60km

Yokohama

Time Error per site is <= +/- 2 nsec

better than Class-D BC

Advanced 5Gサービスの実現オプティカルレイヤーにおける時刻伝送

Class-D 相当以上のBC

Time Error バジェット <= +/- 2ナノ秒

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Nagoya

TP4100

BC “D”

ePRTCePRTC

5G DU

The TP4100 are

connected using

optical lambda

TP4100

BC “D”

TP4100

BC “D”

PTP G.8275.1 between every site

Chiba

TP4100

BC “D”

TP4100

BC “D”

250 Km

Hamamatsu 80km

70km

40km 60km

Yokohama

Max Time Error at Yokahama 5G DU is

+/-106 nsec from either Chiba or Nagoya

Time Error per site is <= +/- 2 nsec

better than Class-D BC

Advanced 5Gサービスの実現オプティカルレイヤーにおける時刻伝送

5G DU における最大Time Error を算出

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Nagoya

Advanced 5Gサービスの実現オプティカルレイヤーにおける時刻伝送

5G Fronthaul

TP4100

BC “D”

ePRTCePRTC

5G DU

The TP4100 are

connected using

optical lambda

TP4100

BC “D”

TP4100

BC “D”

PTP G.8275.1 between every site

Chiba

TP4100

BC “D”

TP4100

BC “D”

250 Km

Hamamatsu 80km

70km

40km 60km

Yokohama

Max Time Error at Yokahama 5G DU is +/-106

nsec from either Chiba or Osaka

Inter gNB +/-130ns

Time Alignment Error

for 5G Advanced

servicesTime Error per site is <= +/- 2 nsec

better than Class-D BC

RU-RU間の同期が重要

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5GNR Network 要素技術

Function Product Description

GNSS BlueSky GNSSファイヤーウォール対ジャミング / スプーフィング

ePRC 5071A or

Time Cesium

コア向け高精度セシウム周波数発振

ePRTC TS3550

TP4100

高ホールドオーバ性能クロック(14 days @ 100ns )

PRTC TP5000

TP4100

IGM1100

周波数・位相同期用クロック

PRTC-B TP4100 5GNR advanced サービス向け超高精度クロック

Class D

T-BC

TP4100 高精度バウンダリークロック

Manage TimePictra マネジメント・モニタツール

TP5000

PRTC

SSU2000

BlueSky

ePRTC

TimePictra

TP4100

PRTC-B

IGM 1100

PRTCePRC.

TP4100

Class “D” BC

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Microsemi 4G & 5G タイミング関連製品

Timesource

ePRTC

5071A

TP5000 PRTC

GNSS

TP4100

PRTC / PRTC-B

IGM 1100

PRTC

Cesium PRC

SSU2000

TC4000

TP4100

High Performance BC

For DWDM / OTN

Frequency

PTP input Time Error

APTS Link System Status

SSU2000 APTS Link System 1

SSU2000 APTS Link System 2

APTS Link Monitor

TimePictra Management

TP5000 GM

Frequency &

Phase for Core

Frequency &

Phase for Edge

TP4100

PRTC