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BBU集中化/室內(nèi)小基站GPS改北斗授時(shí)方案

隨著運(yùn)營商的發(fā)展，開始考慮各種降成本的措施。原來的BBU都是分散化放置的，街邊、公園里都可以見到電信小機(jī)房，每個(gè)BBU機(jī)房都需要一個(gè)獨(dú)立的空調(diào)房間，維護(hù)成本都很高。為了降低這部分的維護(hù)費(fèi)用，將分散的BBU集中化放置，統(tǒng)一集中放置在一個(gè)相對大的機(jī)房里，以減少運(yùn)營維護(hù)成本。另一方面，隨著中國的5G技術(shù)發(fā)展以及大量的5G部署，將來會有越來越多的室內(nèi)小基站部署，授時(shí)方式將會和BBU集中化管理是一樣的。

1、1us簡單的一級交換機(jī)模式

利用現(xiàn)有的交換機(jī)，直接接入1588 PTP主時(shí)鐘，主時(shí)鐘支持GPS和北斗搜星，可以出2路PTP端口。這種模式在現(xiàn)網(wǎng)中測試過華為和愛立信的BBU設(shè)備，基本上可以滿足小于1us的時(shí)間精度誤差，現(xiàn)網(wǎng)無需做任何改造。只要是支持PTP的BBU都可以采用這種方式。缺點(diǎn)：只能一級交換機(jī)，二級交換機(jī)就無法保證1us以內(nèi)的授時(shí)精度了，適用于多達(dá)94臺BBU的機(jī)房。如下圖1所示：

每臺臺交換機(jī)48口，除去與主時(shí)鐘連接的1個(gè)口，還剩47口，兩臺交換機(jī)總計(jì)可以連接94臺BBU設(shè)備。在現(xiàn)網(wǎng)與華為和愛立信的BBU實(shí)測的結(jié)果顯示，同步精度可在250ns左右，不會超過1us。如果想要保證機(jī)房主時(shí)鐘的可靠性，還可以做設(shè)備1+1備份，兩個(gè)設(shè)備可以并排放在1U機(jī)架里，如下圖2所示：

如果BBU臺數(shù)比較少，小于8個(gè)，可以采用酷鯊科技自帶8網(wǎng)口的PTP主時(shí)鐘，省去額外部署交換機(jī)的費(fèi)用。如果只有一臺BBU，可以將主時(shí)鐘直連BBU的方式，此時(shí)的主時(shí)鐘售價(jià)可以低至1萬元以下。

2、100ns過多級普通交換機(jī)的模式

如果機(jī)房比較大，需要授時(shí)的BBU設(shè)備比較多，此時(shí)可以考慮采用多級普通交換機(jī)互聯(lián)。但是BBU自帶的PTP是沒有辦法通過多級普通交換機(jī)獲取準(zhǔn)確時(shí)間的。此時(shí)可以在BBU前方加個(gè)從時(shí)鐘，酷鯊的從時(shí)鐘具有穿越5級普通交換機(jī)恢復(fù)出100ns的能力，可以強(qiáng)有力的給末端BBU提供直接授時(shí)。假設(shè)有2級交換機(jī)，滿配則可以支持2x48x48=4608臺BBU，如下圖所示：

支持上千臺BBU的主時(shí)鐘會非常重要，除了保證設(shè)備1+1備份外，主時(shí)鐘的搜星精度可以高達(dá)2ns。從時(shí)鐘一方面可以提供100ns的時(shí)鐘恢復(fù)能力，還可以向下提供多種授時(shí)接口。除了1588PTP外，還可以提供RS422接口的PPS ToD信號，給不支持北斗的基站直供GPS信號，主時(shí)鐘的信號源是北斗，相當(dāng)于間接實(shí)現(xiàn)了北斗到GPS的轉(zhuǎn)換，現(xiàn)網(wǎng)眾多的只支持GPS的設(shè)備無需做改造。

3、10ns高精度時(shí)間同步

5G的網(wǎng)絡(luò)部署和垂直行業(yè)應(yīng)用對于時(shí)間同步提出了新的需求。眾多的新業(yè)務(wù)需要超高精度時(shí)間同步，高精度定位業(yè)務(wù)、車聯(lián)網(wǎng)、智能制造，遠(yuǎn)程醫(yī)療，無人駕駛等應(yīng)用對于時(shí)間同步的需求將達(dá)到10 ns量級。例如基于到達(dá)時(shí)間和到達(dá)時(shí)間差的基站定位技術(shù)，同步精度和基站之間的時(shí)間相位誤差線性相關(guān)。1 ns同步誤差對應(yīng)的定位精度約為 0.3~0.4 m，滿足3 m的定位精度對應(yīng)的同步誤差約為±10 ns，滿足1 m的定位精度對應(yīng)的同步誤差約為±3 ns。

伴隨5G室內(nèi)分部系統(tǒng)和基站RRU(AAU)拉遠(yuǎn)技術(shù)應(yīng)用越來越成熟，BBU集中放置的應(yīng)用場景越來越多，隨之帶來的衛(wèi)星天饋線需求量的劇增，采用傳統(tǒng)衛(wèi)星天線會帶來了新問題：
1)射頻線纜布線困難故障率高，射頻電纜的物理特性（彎折/連接頭/損耗/故障排查）決定實(shí)際施工中有一定局限性；
2)無法滿足5G低時(shí)延需求，不同的模擬機(jī)之間因?yàn)榫€纜長度不一致，存在著授時(shí)精度差異，能夠滿足1.5us要求，但是對于50ns以內(nèi)的精度滿足代價(jià)較大。
3)平時(shí)尤其是大型活動(dòng)現(xiàn)場GPS/北斗有可能受到干擾，平時(shí)的無線電干擾、大型安保會對無人機(jī)進(jìn)行空中管制容易造成GPS/北斗信號丟失。
4)一些特殊應(yīng)用場景受限，一些特殊場所如礦井，隧道，地鐵，地下室、高端小區(qū)等地方，安裝眾多蘑菇頭天線將會非常困難甚至是不可能的任務(wù)。怎么擺脫此項(xiàng)困擾是目前急需解決的問題。基于以上的兩點(diǎn)討論，酷鯊科技做出了如下高精度10ns方案，如下圖所示：

在這個(gè)圖示中，接收機(jī)是酷鯊科技的高精度接收機(jī)，搜星精度高達(dá)2ns，利用酷鯊科技自己開發(fā)的PTP交換機(jī)，可以使末端BBU同步精度高達(dá)10ns，此時(shí)需要在BBU側(cè)內(nèi)置酷鯊科技的從時(shí)鐘軟件或者核心板，標(biāo)準(zhǔn)的1588協(xié)議無法達(dá)到這個(gè)精度，市面上標(biāo)準(zhǔn)的1588交換機(jī)也是無法達(dá)到這個(gè)精度的。

上面三種方案，可以供運(yùn)營商根據(jù)現(xiàn)場的情況來選擇，1588PTP是IP化網(wǎng)絡(luò)的授時(shí)方法，與傳統(tǒng)的饋線功分器的方法相比，具有以下特性，所列信息僅供參考。

	1588 PTP主時(shí)鐘方案	模擬饋線方案
搜星方式	北斗+GPS	很多BBU只支持GPS
蘑菇頭	1個(gè)即可?？梢噪p備份	幾個(gè)主設(shè)備就幾個(gè)蘑菇頭，從設(shè)備所帶BBU數(shù)量有限，需要很多主時(shí)鐘，就會有很多蘑菇頭天線
授時(shí)設(shè)備價(jià)格	一個(gè)機(jī)房一個(gè)主時(shí)鐘，結(jié)合交換機(jī)，支持單播256個(gè)基站，多播上萬個(gè)基站。酷鯊科技還有自帶8口的PTP主時(shí)鐘，能帶幾十個(gè)。	整個(gè)機(jī)房的多個(gè)主+多個(gè)從設(shè)備，如果有256個(gè)基站需要256根饋線，功分器+饋線+工程安裝費(fèi)的總價(jià)格是？？？？
BBU價(jià)格	自帶1588特性，無需費(fèi)用	24小時(shí)1.5us守時(shí)功能的價(jià)格是>2000 元，僅帶衛(wèi)星接收機(jī)大約200元。
工程費(fèi)用	1個(gè)天線安裝，室內(nèi)全部使用現(xiàn)有的交換機(jī)IP網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)線即可	多個(gè)天線安裝+室內(nèi)饋線部署工程，成本不低。另外一種是改造全網(wǎng)，核心網(wǎng)部署一級時(shí)鐘，傳輸網(wǎng)改造支持PTP，光纖改為單纖雙向，改網(wǎng)費(fèi)用>5000萬
擴(kuò)容費(fèi)用	新增BBU直接通過網(wǎng)線接入主時(shí)鐘	除了增加設(shè)備，還需要增加部署饋線，需額外的工程安裝費(fèi)。室內(nèi)饋線越來越多，越來越亂
部署方式	網(wǎng)線	粗饋線
基站對時(shí)準(zhǔn)確性	每個(gè)基站都與主時(shí)鐘自動(dòng)對齊，無需單獨(dú)調(diào)整每個(gè)基站的時(shí)間誤差。	每個(gè)基站因?yàn)檫B接的饋線長度不同，如果需要準(zhǔn)確授時(shí)，每個(gè)基站需要單獨(dú)測定并調(diào)節(jié)時(shí)間誤差。
失去衛(wèi)星時(shí)	主時(shí)鐘自帶有守時(shí)功能，帶領(lǐng)所有BBU基站時(shí)間一致，基站的通信功能不會中斷。	每個(gè)基站時(shí)間偏移方向和速度都不一樣，基站間的誤差超過1.5us的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，通信就會中斷。
可靠性	故障率低，自帶BMC算法，可以雙設(shè)備熱備份，一個(gè)設(shè)備故障第二個(gè)設(shè)備直接替換，無需人工干預(yù)。	系統(tǒng)故障率高，故障了需要人工現(xiàn)場排查，恢復(fù)時(shí)間慢，不符合電信級的要求。
可管理性	網(wǎng)管可管理，可接入網(wǎng)管中心，可以預(yù)警，可以告警。	IP網(wǎng)管？？？遠(yuǎn)程配置？？？