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热搜关键词: 5G通信时间同步方案 室内定位时间同步方案 自动驾驶时间同步方案 智能电网时间同步方案

BBU集中化/室内小基站GPS改北斗授时方案

随着运营商的发展,开始考虑各种降成本的措施。原来的BBU都是分散化放置的,街边、公园里都可以见到电信小机房,每个BBU机房都需要一个独立的空调房间,维护成本都很高。为了降低这部分的维护费用,将分散的BBU集中化放置,统一集中放置在一个相对大的机房里,以减少运营维护成本。另一方面,随着中国的5G技术发展以及大量的5G部署,将来会有越来越多的室内小基站部署,授时方式将会和BBU集中化管理是一样的。

1、1us简单的一级交换机模式

BBU集中化/室内小基站GPS改北斗授时

BBU集中化/室内小基站GPS改北斗授时

利用现有的交换机,直接接入1588 PTP主时钟,主时钟支持GPS和北斗搜星,可以出2路PTP端口。这种模式在现网中测试过华为和爱立信的BBU设备,基本上可以满足小于1us的时间精度误差,现网无需做任何改造。只要是支持PTP的BBU都可以采用这种方式。缺点:只能一级交换机,二级交换机就无法保证1us以内的授时精度了,适用于多达94台BBU的机房。如下图1所示:

每台台交换机48口,除去与主时钟连接的1个口,还剩47口,两台交换机总计可以连接94台BBU设备。在现网与华为和爱立信的BBU实测的结果显示,同步精度可在250ns左右,不会超过1us。如果想要保证机房主时钟的可靠性,还可以做设备1+1备份,两个设备可以并排放在1U机架里,如下图2所示:

如果BBU台数比较少,小于8个,可以采用酷鲨科技自带8网口的PTP主时钟,省去额外部署交换机的费用。如果只有一台BBU,可以将主时钟直连BBU的方式,此时的主时钟售价可以低至1万元以下。

2、100ns过多级普通交换机的模式

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如果机房比较大,需要授时的BBU设备比较多,此时可以考虑采用多级普通交换机互联。但是BBU自带的PTP是没有办法通过多级普通交换机获取准确时间的。此时可以在BBU前方加个从时钟,酷鲨的从时钟具有穿越5级普通交换机恢复出100ns的能力,可以强有力的给末端BBU提供直接授时。假设有2级交换机,满配则可以支持2x48x48=4608台BBU,如下图所示:

支持上千台BBU的主时钟会非常重要,除了保证设备1+1备份外,主时钟的搜星精度可以高达2ns。从时钟一方面可以提供100ns的时钟恢复能力,还可以向下提供多种授时接口。除了1588PTP外,还可以提供RS422接口的PPS ToD信号,给不支持北斗的基站直供GPS信号,主时钟的信号源是北斗,相当于间接实现了北斗到GPS的转换,现网众多的只支持GPS的设备无需做改造。

3、10ns高精度时间同步

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5G的网络部署和垂直行业应用对于时间同步提出了新的需求。众多的新业务需要超高精度时间同步,高精度定位业务、车联网、智能制造,远程医疗,无人驾驶等应用对于时间同步的需求将达到10 ns量级。例如基于到达时间和到达时间差的基站定位技术,同步精度和基站之间的时间相位误差线性相关。1 ns同步误差对应的定位精度约为 0.3~0.4 m,满足3 m的定位精度对应的同步误差约为±10 ns,满足1 m的定位精度对应的同步误差约为±3 ns。

伴随5G室内分部系统和基站RRU(AAU)拉远技术应用越来越成熟,BBU集中放置的应用场景越来越多,随之带来的卫星天馈线需求量的剧增,采用传统卫星天线会带来了新问题:
1)射频线缆布线困难故障率高,射频电缆的物理特性(弯折/连接头/损耗/故障排查)决定实际施工中有一定局限性;
2)无法满足5G低时延需求,不同的模拟机之间因为线缆长度不一致,存在着授时精度差异,能够满足1.5us要求,但是对于50ns以内的精度满足代价较大。
3)平时尤其是大型活动现场GPS/北斗有可能受到干扰,平时的无线电干扰、大型安保会对无人机进行空中管制容易造成GPS/北斗信号丢失。
4)一些特殊应用场景受限,一些特殊场所如矿井,隧道,地铁,地下室、高端小区等地方,安装众多蘑菇头天线将会非常困难甚至是不可能的任务。 怎么摆脱此项困扰是目前急需解决的问题。 基于以上的两点讨论,酷鲨科技做出了如下高精度10ns方案,如下图所示:

在这个图示中,接收机是酷鲨科技的高精度接收机,搜星精度高达2ns,利用酷鲨科技自己开发的PTP交换机,可以使末端BBU同步精度高达10ns,此时需要在BBU侧内置酷鲨科技的从时钟软件或者核心板,标准的1588协议无法达到这个精度,市面上标准的1588交换机也是无法达到这个精度的。

上面三种方案,可以供运营商根据现场的情况来选择,1588PTP是IP化网络的授时方法,与传统的馈线功分器的方法相比,具有以下特性,所列信息仅供参考。

 

1588 PTP主时钟方案

模拟馈线方案

搜星方式

北斗+GPS

很多BBU只支持GPS

蘑菇头

1个即可。可以双备份

几个主设备就几个蘑菇头,从设备所带BBU数量有限,需要很多主时钟,就会有很多蘑菇头天线

授时设备价格

一个机房一个主时钟,结合交换机,支持单播256个基站,多播上万个基站。酷鲨科技还有自带8口的PTP主时钟,能带几十个。

整个机房的多个主+多个从设备,如果有256个基站需要256根馈线,功分器+馈线+工程安装费的总价格是????

BBU价格

自带1588特性,无需费用

24小时1.5us守时功能的价格是>2000 元,仅带卫星接收机大约200元。

工程费用

1个天线安装,室内全部使用现有的交换机IP网络,网线即可

多个天线安装+室内馈线部署工程,成本不低。另外一种是改造全网,核心网部署一级时钟,传输网改造支持PTP,光纤改为单纤双向,改网费用>5000

扩容费用

新增BBU直接通过网线接入主时钟

除了增加设备,还需要增加部署馈线,需额外的工程安装费。

室内馈线越来越多,越来越乱

部署方式

网线

粗馈线

基站对时准确性

每个基站都与主时钟自动对齐,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。

失去卫星时

主时钟自带有守时功能,带领所有BBU基站时间一致,基站的通信功能不会中断。

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

可靠性

故障率低,自带BMC算法,可以双设备热备份,一个设备故障第二个设备直接替换,无需人工干预。

系统故障率高,故障了需要人工现场排查,恢复时间慢,不符合电信级的要求。

可管理性

网管可管理,可接入网管中心,可以预警,可以告警。

IP网管???远程配置???

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