其中各個功能的說明如下:

1. O-RU（Open Radio Unit）：O-RU是指基地台的無線部分，負責與用戶設備（如手機）進行無線通信。它包括天線和射頻前端，以及與O-DU之間的無線接口。O-RU通常位於基地台的天線附近，可以是一個獨立的硬體單元或集成在天線中。
2. O-DU（Open Distributed Unit）：O-DU是指基地台的分佈式部分，負責處理無線訊號的中繼、調製解調、信號處理等功能。O-DU通常位於基地台的機房或機櫃中，可以是一個獨立的硬體單元或集成在其他基地台設備中。
3. O-CU（Open Centralized Unit）：O-CU是指基地台的集中式部分，負責網絡控制、用戶數據處理、資源管理等功能。O-CU通常位於雲端數據中心或雲端邊緣，可以是軟體定義的虛擬化實體。

這些元件之間的分離和虛擬化使得5G系統更具靈活性和可擴展性，同時降低了部署和維護成本。O-RAN架構還支持開放接口，使不同供應商的設備能夠互相配合，促進了市場競爭和創新。

在圖一中，Fronthaul、Midhaul 和 Backhaul 表示不同層次的網絡連接，它們連接了不同的部件：

• Fronthaul 是連接 O-RU 和 O-DU 之間的高速連接，通常使用低延遲的光纖或專用網路，以傳輸無線訊號和控制數據。
• Midhaul 是連接 O-DU 和 O-CU 之間的連接，用於傳輸控制信號和用戶數據。
• Backhaul 是連接 O-CU 和數據中心或中央辦公室之間的連接，用於傳輸用戶數據、控制信號和其他管理數據。

這些連接共同組成了整個5G系統的架構，實現了高效的無線通信和數據傳輸。

IEEE 1588 Precision Time Protocol（PTP）在第五代行動通訊（5G）中被用來當成時間同步的協定的原因主要有以下幾點：

1. 高精度時序要求： 5G網絡具有更高的頻段和更大的帶寬，因此對時序的要求也更高。特別是在虛擬化的網絡架構中，需要高精度的時序同步來確保各個元件之間的溝通和協調。IEEE 1588 PTP能夠提供nanosecond級別的時序同步，滿足了5G網絡的時序要求。
2. 多基地台協調： 5G網絡通常由多個基地台組成，需要進行協調和同步以提供連續的覆蓋和無縫的服務切換。IEEE 1588 PTP可用於同步多個基地台之間的時序，從而實現多基地台的協調和同步。

因此，IEEE 1588 PTP在5G網絡中被廣泛使用，以滿足高精度時序要求、支持多基地台協調和實現網絡切換和負載均衡等需求。

IEEE 1588 Precision Time Protocol（PTP）是一種用於網絡中實現高精度時序同步的協議。它通過在網絡中的時序傳播和計算來確保各個節點的時序一致性。下圖圖二為整個PTP的協定及Timestamp的示意圖。

以下是 PTP 的基本概念和主要組件：

PTP封包： PTP 封包是在網絡中用於同步時序和計算延遲的消息。PTP封包主要包括以下幾種類型：

• Sync封包： 用於在Master和Slave之間同步時序。Sync封包包含Master的timestamp，表示Master的當前時間。
• Follow-Up封包： 用於在Sync封包之後向Slave傳遞更多的同步信息。Follow-Up封包也包含Master的timestamp。
• Delay Request封包： 用於測量slave與master之間的傳輸延遲。Delay Request封包包含發送時的timestamp。
• Delay Response封包： 用於回復Delay Request封包，包含Delay Request封包的timestamp，以及Slave收到Delay Request封包時的timestamp。

Timestamp計算： PTP 封包中的timestamp是關鍵的元件，用於計算傳播延遲和同步時序。timestamp通常是從節點的ToD獲取的，並且在封包中被傳輸。當封包到達目的地時，Slave會使用timestamp信息來計算傳播延遲或更新本地ToD。

所以IEEE 1588 PTP 通過Sync封包、Follow up封包、delay request封包和delay response 封包以及相應的timestamp計算，實現了網絡中的高精度時序同步。這有助於確保各個節點之間的時序一致性，從而滿足了對於時序要求較高的應用場景的需求。

OFM（Offset from Master）通常用於衡量從一個節點到另一個節點的單向傳輸延遲。基於 IEEE 1588 PTP 的timestamp，可以使用以下公式計算 OFM：

OFM = 接收端時間 - 發送端時間 - 傳播延遲

其中：

• 接收端時間：接收到SYNC封包時的timestamp(T2)。
• 發送端時間：發送SYNC封包時的timestamp(T1)。
• 傳播延遲：發送端到接收端的封包傳播延遲時間。

傳播延遲(one way delay)的計算是一種單向的傳輸延遲，表示了從Master到Slave的單向傳輸延遲時間。其值為：

( (T2 – T1) + (T4 – T3) ) /2

以上計算公式基於以下假設：

1. 封包傳輸時間是穩定的： 假設封包在網絡中的傳輸時間是穩定的，即在同一個網絡環境下，封包的傳輸時間不會隨著時間的變化而變化。這意味著 Sync 封包和 Delay Request 封包的傳輸時間與 Delay Response 封包的傳輸時間是固定的。
2. 傳播延遲對稱： 假設傳播延遲在Master和Slave之間是對稱的，即從Master到Slave的傳播延遲與從Slave到Master的傳播延遲相同。這意味著 Sync 封包和 Delay Response 封包的傳播延遲相同，Delay Request 封包和 Sync 封包的傳播延遲也相同。

在這些假設的基礎上，計算出的 OFM 可以提供一個近似值，用於衡量從Master到Slave的單向傳輸延遲。然而，在實際應用中，可能會存在一些不確定性和變化，因此這個計算結果僅供參考。

O-RAN Alliance[5]針對5G O-RAN Fronthaul的同步有提出四種low-level split(LLS)的組態，稱為LLS-C1,LLS-C2,LLS-C3,和LLS-C4。其架構圖如下所示。

LLS-C1 涉及 O-DU 和 O-RU 之間的點對點連接，其中 O-DU 是 O-RU 的 PTP 同步來源。LLS-C2 進一步擴展了範圍，即在 O-DU 和 O-RU 之間包括了以太網交換機，這些交換機中有些是T-BCs。在 LLS-C3 的情況下，T-GM 是一個獨立的設備，主要是可以提供準確的參考時間。在此架構中該T-GM在Fronthaul的網路系統之中，做為 O-DU 和 O-RU的參考時間源 。最後，在 LLS-C4 的情況下，O-RU和O-DU都分別獨自接到T-GM，並且皆是透過GNSS做同步。

以上5G O-RAN Fronthaul LLS configuration四個架構中的同步機制皆是使用IEEE 1588 Precision Time Protocol(PTP)。

前節中有提供Master和Slave中的ToD的時間差異計算公式是基於理想化的假設，即是假設Master至Slave之間的網路封包傳輸路徑是等長且對稱。但是這個假設與現實不符合，所以現行的5G O-RAN上的PTP是如何改善這個問題呢?其答案即是使用Clock Servo的技術來將上述的封包傳輸路徑不對稱的效應考慮進來，並且將此效應加以過濾抑制，來達到PTP Slave端在進行OFM計算時，能更加準備。

上圖圖五是截取Intel®技術文件[1]中有關使用intel®的PTP servo的軟體架構圖。整個架構是建立在Linuxptp 之上。linuxptp是一套實作PTP STACK的免費軟體。PTP Stack主要是負責處理IEEE 1588 PTP的網路通訊協定，及timestamp的處理。 當系統為IEEE 1588的slave 時, Servo Package主要就是負責根據timestamp(T1,T2,T3,T4)來計算和Master之間的時間差異,並藉由調整DCS的頻率來減少和Master之間的時間差異。Intel®目前有推出一套新的Intel® PTP Servo，若是使用此Servo,可以確認整個系統的時間精準對可以符合O-RAN及ITU-G 的標準。

Intel®除了提供PTP Servo之外，還有提供其他有關5G O-RAN及eCPRI相關的FPGA IP[2][3][4]，並且Altera® FPGA也有符合5G O-RAN規格的Transceiver及網路規格。

下圖圖六是截取Intel®技術文件[1]中使用Intel® FPGA來實作IEEE 1588 PTP的硬體架構圖。LinuxPTP和Intel PTP Servo是在Altera®FPGA SoC的HPS(Hard Processor System)中執行。所以整個O-RAN的系統皆可以在Altera®SoC FPGA中實作出來，再配合intel PTP Servo，即可讓整個O-RAN的時間準度達到ITU-G規範的需求。