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BBU池化/5G基站GPS改北斗的授时方案建议

2020年6月23日,随着最后一颗北斗卫星的升空,标志着北斗卫星全球组网正式完成。2020年7月31日,我国宣布北斗三号全球卫星导航系统正式开通,也拉开了通讯、电力等国家命脉行业由GPS向北斗转换的序幕。


以各大运营商为例,在北斗三代正式投入运营之前,通过卫星获取时间源的设备都是单一的GPS,当需要增加支持北斗授时功能时,通常需要通过更换设备板卡、改造现网的方式实现,不仅增加设备成本,也增加了大量的人工工程部署的投入,更是涉及到网络改造,工程量是巨大的,一个省级运营商预计至少要有在五千万元左右的资金投入,才可能实现由GPS单星改成北斗+GPS双星授时的方案。

酷鲨科技专注于时频产品的研制与开发,研发的数字授时服务器内置卫星接收机,可接收北斗+GPS信号,也可以根据运营商的要求通过软件设置来实现只支持北斗或者只支持GPS的方式。酷鲨科技数字授时服务器放置在IPRAN或者BBU前端,时间源来自北斗/GPS,通过网线连接IPRAN或者交换机给多台BBU传递数字授时信号。目前已经互通的基站主要有华为、中兴、爱立信、诺基亚等主流厂商,酷鲨科技数字授时服务器经过前期长期测试,验证了良好的互通性以及精准传递时间的可靠性,并在某省电信大量部署。如果BBU不支持数字授时协议,酷鲨科技数字授时服务器还可以提供基于GPS的PPS/TOD信号给BBU/5G基站授时。由于数字授时服务器是通过网线与BBU/5G基站设备连接,不用更换在网设备板卡,无需改造现有网络,只需软件配置BBU即可实现与数字授时服务器的互通,实现了GPS改北斗的授时切换,同等省级运营商的投入在二千万元左右就可完成改造,节约了60%三千万元的资金,同时也节约了大量人工投入的工程改造,更是节省了大量的时间。

对于运营商而言,只是在机房内增加了一台数字授时设备,对运营商的现有业务不做任何改变,没有任何影响。基于对时间的高可靠的考虑,可以在机房配置2台数字授时设备,一主一备提高可靠性。具体应用场景如图所示:

BBU池化/5G基站GPS改北斗的授时方案建议


酷鲨科技的数字授时服务器具备4小时1.5微秒的守时功能(OCXO版本),24小时1微秒的守时功能(铷钟版本),即使卫星信号丢失,也可以保证BBU之间时间一致,不会出现BBU之间时间跑偏、电话掉线等情况,保证BBU/基站的正常运行,因为所有的BBU是直接跟随酷鲨科技的数字授时设备的。
运营商为了降低维护费用,将分散的BBU集中化放置在一个相对大的机房里,有的几台,有的几十台甚至百台以上,造成蘑菇头天线林立。酷鲨科技数字授时服务器根据规格不同,最多支持2048个BBU/5G基站,只用一根天线就可以解决整个机房BBU/5G基站授时的问题,即使后期增加BBU/5G基站也不用工程改造馈线,只需网线接入即可,简单易操作,减少了工程量和部署时间。
酷鲨科技产品软硬件都是自主研发,有能力按照运营商的需求定制产品,如双电源、双卫星接收机、1+1设备热备份、网口数量等,运营商也可以根据具体机房场景选择授时的规格,决定网口的数量等,选择不同价位的酷鲨产品,更加合理的使用预算避免浪费。
使用酷鲨数字授时服务器,相比于传统的GPS授时天线方式,有很多的便捷节省费用之处,以下是对比列表:

 

酷鲨数字授时服务器方案

传统GPS卫星授时方案

搜星方式

北斗+GPS,对BBU数字授时

很多BBU只支持GPS,潜在风险

蘑菇头天线数量

1根即可

几个BBU/基站就几个蘑菇头,室外会有很多蘑菇头天线,杂乱。

失去卫星时

数字授时服务器自带守时功能,带领所有BBU基站时间一致,基站间的通信功能不会中断。

每个BBU/基站时间偏移方向和速度都不一样,当基站间的误差超过1.5us的标准时,通信就会中断。

改造费用

BBU自带PTP特性,无需费用。

全省时间服务器预算2000万左右。

更换接收机板卡;部署室内馈线;改造现有传输网支持PTP;双纤改单纤双向。全省预算>5000万。

安装费用

1根室外天线,室内BBU全部使用现有的IP网络,无需改网。已经有室外天线的情况下无需再安装天线,费用0

室内外天线馈线安装,传输网络改造,涉及很多改网工程,费用和时间成本都不低。

扩容费用

新增BBU直接通过网线接入数字授时服务器,无需改网,费用0

新增BBU设备,还需要增加室内室外的馈线安装,需额外的工程安装费,以及安装的时间成本。

室内外的天线馈线会越来越多,乱!

部署方式

网线,简单直接。数字授时服务器可以远程在线配置和监测

因为距离长,馈线可能高达200米,要么需要粗馈线,要么需要信号放大器,馈线故障时需要派人去现场维护。

BBU授时准确性

每个BBU基站都与数字授时服务器自动对齐,自动消除网络链路延迟,无需单独调整每个基站的时间误差。

每个基站因为连接的馈线长度不同,如果需要精准授时,每个基站需要单独测定并调节时间误差。

可靠性

机房内数字信号直接传给BBU,故障率低,可以双卫星接收机、双电源、双授时服务器热备份,一个故障第二个直接替换,无需人工干预。

馈线及功分器相关产品故障率高,故障了需要派人工现场排查,修复时间慢,不符合电信级的要求。来自长途传输侧的数字授时信号的稳定性和准确性需要长时间验证。

管理性

网管可管理,可接入网管中心,可以预警,可以告警,可管理性较好。

没有管理,只能根据BBU报故障来定位排除。

数字授时服务器价格:一个机房配置一个数字授时服务器,配合IPRAN或交换机给BBU授时,单价根据配置不同而不同,可以到1万元以下。重要机房建议选择铷钟配置,甚至双授时服务器备份的方式。

配置可选项:
接收机精度:1ns超高北斗搜星,RMS 30ns普通接收机
内置晶体钟:OCXO(4小时1.5us守时),铷钟(24小时1us守时)
支持特性:PTP 2019,PTP2008,gPTP,NTP,PPS/ToD
支持BBU数量:最少10个,最高2048个
网口数量:1,2,3,4
网口类型:电口RJ45,光口SFP
PPS/ToD端口数:1,2,3,4
卫星接收机数量:1,2
电源数量:1,2
电源种类:AC 220V,DC -48V
液晶屏幕


设备外观参考(会根据配置不同有所差异):

cbm

以下是半U宽度设备CMM2台设备并排占用1U机架的示意图:


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