C-RAN組網(wǎng)時的CPRI時延抖動測試方法及分析

　　圖6 BBU發(fā)出的CPRI信號解碼結(jié)果

　　圖7 RRU收到的CPRI信號解碼結(jié)果

　　五、抖動測試步驟

　　當(dāng)進(jìn)行完系統(tǒng)的時延測試時，下一步是進(jìn)行CPRI信號經(jīng)傳輸后抖動的測量。這需要進(jìn)行一段時間內(nèi)的多次連續(xù)測量并比較輸入信號和輸出信號間時延的相對變化范圍。測試步驟如下：

　　1)根據(jù)前面時延測量結(jié)果，對兩路信號間的固有時延在示波器里進(jìn)行補償，如圖8所示。可以看到進(jìn)行補償后輸入和輸出信號基本重合。

　　圖8 固有時延的補償

　　2)設(shè)置示波器對通道CH1的K28.5同步字符觸發(fā)并進(jìn)行多次波形采集，這樣通道CH1的同步字符會一直保持在時間的零點，即屏幕的正中央。如果系統(tǒng)有抖動，通道CH3的K28.5同步字符的發(fā)生時刻會有左右的時間變化。圖9分別是三次測量中，通道CH3的K28.5同步字符發(fā)生的時刻，可以明顯看到時延的變化情況。

　　圖9 三次測量中時延的變化情況

　　3)在示波器的Trigger Action里設(shè)置自動保存測量結(jié)果，如圖10所示，可以設(shè)置自動保存測量結(jié)果的次數(shù)。隨后用戶可以對測量結(jié)果進(jìn)行整理和統(tǒng)計分析。

　　圖10 設(shè)置自動保存每次測量結(jié)果的拷屏

　　六、測試結(jié)果分析

　　采用前述的測試方法在機房環(huán)境理對市面上4家主流的設(shè)備廠商的無線接入網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行了CPRI時延抖動的測試。其中2家采用OTN傳輸方案，2家采用彩光直驅(qū)方案，測試中使用的光纖長度從0km~15km不等，CPRI接口上承載9.8304Gbps的真實業(yè)務(wù)。每次測試都是在約3分鐘的時間內(nèi)進(jìn)行30次測量并對結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計分析。

　　測試結(jié)論如下：

　　●采用OTN傳輸方案時，端到端由于設(shè)備造成的時延(扣除光纖時延以后)普遍在幾個us左右，抖動約在2~4ns不等。這可能由于有OTN的成幀解幀過程會造成一定的時延和抖動。收發(fā)端進(jìn)行精確的時鐘同步可能有助于減小時延抖動。

　　●采用彩光直驅(qū)方案時，端到端由于設(shè)備造成的時延(扣除光纖時延以后)普遍在幾百ns左右，抖動都300ps.這可能由于直驅(qū)方式?jīng)]有數(shù)據(jù)處理，所以時延和抖動都較小。

　　●在機房環(huán)境下的短時間測量中，改變不同的光纖長度造成的只是絕對時延的變化，對于抖動的影響幾乎很小(100ps)。實際運營情況下由于光纖造成的抖動還有待研究。

　　從測試結(jié)果來看，彩光直驅(qū)和OTN傳輸造成的時延抖動都沒有超過CPRI規(guī)范的8ns的要求。彩光直驅(qū)時由于設(shè)備本身造成的時延和抖動相比OTN傳輸時都要小一個數(shù)量級。采用 OTN方案時要重點關(guān)注在不同時鐘同步情況下的抖動情況。

　　以上測試結(jié)果和實際預(yù)期一致，說明測試方法是真實有效的。不過由于資源和時間所限，以上都是短時間、小樣本量的測試。實際運營情況下的長時間、大樣本量的測試還有待具體的測試環(huán)境。

　　七、測試方案優(yōu)缺點分析

　　這種基于實時示波器和光電轉(zhuǎn)換器的CPRI接口時延抖動測試方法非常精確，測試儀表的硬件固有抖動小于150fs,考慮到解碼精度帶來的誤差總體測量精度小于1個數(shù)據(jù)bit周期(對于9.8304G的CPRI信號來說相當(dāng)于約100ps)。因此，這種測試方案可以在目前沒有成熟傳輸測試儀表的階段有效完成精確的時延抖動測量，方便設(shè)備廠商在研發(fā)階段進(jìn)行實際測試，也可供運營商在前期規(guī)劃階段對不同組網(wǎng)方案進(jìn)行評估。

　　另外，這套測量方案的主體是高帶寬的實時示波器，這款設(shè)備還可以用用于BBR和RRU內(nèi)部電路如SFP+、PCIE、DDR、時鐘等接口的調(diào)試。

　　目前這套測試方案的不足之處在于還不是全自動的參數(shù)測試。測試前還需要手動進(jìn)行示波器的設(shè)置，測試后還不能自動對測試結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計分析。

　　不過綜合考慮測試精度以及可行性，這套方案基本可以滿足現(xiàn)階段進(jìn)行CPRI時延抖動進(jìn)行摸底測試的需要，以推動綠色無線接入網(wǎng)的商用化進(jìn)程。未來隨著測試需求的進(jìn)一步增多，也有可能把這套測試方案開發(fā)成自動測試軟件。