NET 8/2022

29 www.net-im-web.de 5G – am Puls der Zeit nicht absolut präzise getaktet, kann es zu störenden Interferenzen zwischen ein- und ausgehenden Signalen kommen – sowohl innerhalb einer Mobilfunkzelle als auch zwischen benachbarten Zellen. Die Folgen reichen von verminderter Sprachqualität beimTelefonieren bis hin zu Unterbrechun- gen beim Datendurchsatz und können die Leistung von 5G-Netzen somit erheblich beeinträchtigen. Um Interferenzen zu vermeiden, müssen alle Radioeinheiten (Radio Unit – RU) die gleiche Rahmenstruktur mit Zeit- schlitzen für Up- und Downlink vorweisen und diese synchron starten und umschalten (Bild 1). Das gilt anbieterübergreifend für Mobilfunkzellen jeglicher Größe – ein- schließlich privater Campusnetze. Geregelt wird die Frequenzkoordinierung durch inter- nationale Harmonisierungsentscheidungen, EU-weit gilt hier etwa der ECC Report 296. Die Einhaltung dieser Regelung ist zwar nicht gesetzlich vorgeschrieben, wird von Netzbetreibern aber mehrheitlich an- gestrebt, um eine zuverlässige Dienstgüte zu gewährleisten. PTP synchronisiert Uhren im Netz Dass eine zeitliche Synchronisierung aller Netzelemente unverzichtbar ist, steht also außer Frage. Doch wie lässt sie sich um- setzen? Hierzu greifen Netzbetreiber auf verschiedene Ansätze zurück. Als besonders effektiv hat sich das PrecisionTime Protocol (PTP) gemäß Standard IEEE 1588 erwie- sen. Im Grundsatz sorgt das Netzprotokoll dafür, dass hochpräzise Zeitinformationen an jedes Netzelement verteilt und die Uhren aller am Netz angeschlossenen Geräte und Systeme mit einer Genauigkeit im Bereich von Nanosekunden auf diese Zeitvorgabe hin synchronisiert werden. Das Funkti- onsprinzip beruht auf dem Austausch von Synchronisationspaketen zwischen einem Grandmaster und dem PTP-Client, dem sog. Slave. Diese Synchronisationspakete enthalten Zeitstempel, die zur Berechnung und Korrektur der Zeitabweichung zwischen Master und Client verwendet werden. Vo- raussetzung hierfür ist eine gemeinsame, ab- solute Zeit, beispielsweise auf Basis der UTC (Coordinated Universal Time), die mithilfe von GNSS-Satelliten auf die Grandmaster Clock (Referenzuhr) der PTP-Infrastruktur übermittelt wird. Zusammen mit dieser Tageszeitinformation (Time of Day –ToD) erhält der Grandmaster ein 1PPS-Signal (Puls per Second), das den Zeitpunkt (Trigger) Bild 1: Um Interferenzen zu vermeiden, müssen alle Radio- einheiten die gleiche Rahmenstruktur mit Zeitschlitzen für Up- und Downlink vorweisen und diese synchron starten und umschalten Bild 2: Eine zeitliche Synchronisierung aller Netzelemente ist unverzichtbar: Über den GNSS-Satelliten erhält der PTP-Grand- master die Time of Day (ToD) und ein 1PPS-Signal 8/22