如何同步LTE-TDD和LTE-A網(wǎng)絡(luò)同時簡化小型蜂窩部署(上)

     定 時 和 同 步 曾 經(jīng) 是 常 規(guī) 的 網(wǎng) 絡(luò) 功 能 ， 但 隨 著 移 動 絡(luò) 和 回 程 技 術(shù) 的 演 進 ， 其 需 求 發(fā) 生 了 速 變 化 。 運 營 商 采 用IEEE 1588v2精確定時協(xié)議(IEEE 1588v2 Precision  Timing Protocol (PTP))或同步以太網(wǎng)(Synchronous Ethernet, SyncE)， 成 功 地 通 過 異 步 以 太 網(wǎng) 回 程 網(wǎng) 絡(luò) 解 決 了 分 配 頻 率 同 步 的 挑 戰(zhàn) 。 然 而 ， LT E 時 分 雙 工 (LT E -T D D) 和 LT E -A dvan ced (LTE-A)帶來了新的非常嚴(yán)苛的時間和相位同步信號要求。 此外，多項新的回程技術(shù)也隨著小型蜂窩的出現(xiàn)得到采用。 另一方面，定時(尤其是基于GPS的定時)是這個行業(yè)的關(guān)鍵 性網(wǎng)絡(luò)安全元素，因為影響GPS定時的漏洞可以有多種形 式，包括惡意攻擊。
嚴(yán)苛的相位定時、新的回程技術(shù)和安全要求，將蜂窩 站點同步問題推到了風(fēng)口浪尖。每個網(wǎng)絡(luò)的最佳解決方案取 決于若干基礎(chǔ)因素，并且充分利用同級最佳的精確時間協(xié)議 (PTP)主時鐘技術(shù)。高層建筑中的小型蜂窩網(wǎng)絡(luò)，還需要考

圖1  頻率、相位和時間同步
慮多個特別的因素，因此直到現(xiàn)在還是僅僅依靠使用在屋頂
安裝的定時接收器和天線，且天線與小型蜂窩的連接往往要 經(jīng)過長長的多層樓板布線，因此安裝困難且成本昂貴。現(xiàn) 在，這些小型蜂窩可以使用新型GNSS主時鐘解決方案將天 線集成進具有高性價比的單個的解決方案中，以實現(xiàn)占用面 積小和即插即用的安裝特性。

1 要求和挑戰(zhàn)
定時和同步是數(shù)字網(wǎng)絡(luò)運作的基礎(chǔ)，在過去，只需相 對簡便的頻率同步便可滿足所有要求。然而，LTE-TDD 和 LTE-A技術(shù)增加了相位和時間同步要求，圖1所示為三者之 間的區(qū)別。精確和準(zhǔn)確也非常重要，運營商基于非常精確和準(zhǔn)確 的基準(zhǔn)參考來實現(xiàn)這兩個要求。在幾乎所有情況下，這個 參考都是來自GNSS衛(wèi)星系統(tǒng)(GPS、GLONASS或北斗)傳輸 的信號。高質(zhì)量GNSS接收器從衛(wèi)星信號導(dǎo)出頻率并計算時 間，而后，同步設(shè)備將它用作網(wǎng)絡(luò)定時的基準(zhǔn)。最佳定時和 同步設(shè)備還使用其它頻率輸入，比如同步以太網(wǎng)或E1/T1信 號，使得解決方案在精確和準(zhǔn)確的時間上快速收斂，并且在 GNSS信號受影響或只能斷續(xù)提供時更好的保持性能。
LTE-TDDT和LTE-A網(wǎng)絡(luò)中的時間和相位參考必須可追溯至國際協(xié)調(diào)時間(UTC)。ITU-T G.8272 定義要求如下：
? 主基準(zhǔn)參考時鐘(PRTC)；
? 相比用于基準(zhǔn)參考時鐘(PRC)的長期成熟標(biāo)準(zhǔn)，具有 時間和相位改進，以及用于頻率同步的基準(zhǔn)參考源(PRS)；
若沒有共同的UTC時間基準(zhǔn)，蜂窩基站便無法按預(yù)期

圖2  部分路徑支持和/或邊界主時鐘部署場景
運作。必需強調(diào)的是SyncE只是頻率參考，無法被PTP時鐘 (比如邊界時鐘)用作基準(zhǔn)時間參考。對于定時要求非常嚴(yán)苛的無線通信應(yīng)用來說，倘若GPS定時接收器無法處理衛(wèi)星數(shù)據(jù)，蜂窩基站也可使用早已部 署了的原子鐘振蕩器。在新的LTE網(wǎng)絡(luò)部署中，還使用高成 本效益的PTP/IEEE 1588技術(shù)。在重視成本但不一定需要保 持24小時低于1.5μs的嚴(yán)苛定時精度等級的基站/eNodeBs場 合，會采用這項技術(shù)來替代原子鐘振蕩器來保持和維護時 間和相位。PTP是第二級或第三級時間戳協(xié)議，它分配來 自主時鐘的精確定時，并且作為GNSS定時源的備份分配至 LTE eNodeBs，或者在無法獲取GNSS的信號場所用作基準(zhǔn)定 時源。GNSS接收器和PTP是相輔相成的，PTP可以用于確認(rèn) GNSS接收器提供的精確定時，同樣，GNSS接收器也可以驗 證PTP提供精確的定時。

2  用于嚴(yán)苛的時間和相位同步的解決方案
現(xiàn)有三種已驗證的主要技術(shù)可以滿足LTE-TDD和LTE-A網(wǎng)絡(luò)嚴(yán)苛的相位和時間同步要求：“無處不在的GNSS”、帶有“全路徑支持”的PTP，以及具有“部分路徑支持和/或邊界主時鐘”的PTP。每種解決方案各有其優(yōu)缺點。
? 無處不在的GNSS：GNSS接收器部署于每個移動基 站，并且可以作為單獨的設(shè)備或嵌入在基站中。它還可以 集成在并置或附近的蜂窩基站路由器(CSR)或網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備 (NID)中， 如果它們也支持至基站的同步分配， 通常使用 PTP技術(shù)。這種方法雖然簡單，可是并非在每個場點均是經(jīng) 濟或技術(shù)可行的，尤其用于公共接入小型蜂窩，它還將使得 eNodeBs易于受到GNSS信號的干擾。GNSS信號的易損性是 一個日益嚴(yán)重的問題，因為信號在地球表面是非常微弱的， 易于受到干擾。選擇“無處不在的GNSS”方案的運營商， 需要一個在這種技術(shù)不可行的情況下的替代解決方案，并 且，最好的實踐也要求運營商擁有一個后備定時源。運營商 需要使用其它解決方案作為基準(zhǔn)定時解決方案，或者作為無 法部署GNSS的場所的替代源，或作為GNSS信號受損場所的 后備定時源。
? 具有全路徑支持的PTP規(guī)范(G.8275.1)：IEEE 1588-2008精確時間協(xié)議是一項經(jīng)過驗證的技術(shù)，在基于數(shù)據(jù)包的 回程網(wǎng)絡(luò)上分配同步信號至需要頻率同步的移動網(wǎng)絡(luò)。通常 使用集中式PTP主時鐘(具有滿足G.8272 PRTC要求的GNSS 基準(zhǔn)參考)來部署，而后，在移動網(wǎng)絡(luò)組件中與從時鐘軟件 或客戶時鐘軟件進行互操作，使得客戶可以確定頻率并計算 時間。全路徑支持適合用于所有地點已經(jīng)部署新回程設(shè)備的 站點(比如新建部署(greenfield deployments))，但若用在其它 網(wǎng)絡(luò)場景中，便具有實際缺點。（未完待續(xù)）