C-RAN組網時的CPRI時延抖動測試方法及分析

　　圖6 BBU發出的CPRI信號解碼結果

　　圖7 RRU收到的CPRI信號解碼結果

　　五、抖動測試步驟

　　當進行完系統的時延測試時，下一步是進行CPRI信號經傳輸后抖動的測量。這需要進行一段時間內的多次連續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)根據前面時延測量結果，對兩路信號間的固有時延在示波器里進行補償，如圖8所示。可以看到進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)設置示波器對通道CH1的K28.5同步字符觸發并進行多次波形采集，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。如果系統有抖動，通道CH3的K28.5同步字符的發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里設置自動保存測量結果，如圖10所示，可以設置自動保存測量結果的次數。隨后用戶可以對測量結果進行整理和統計分析。

　　圖10 設置自動保存每次測量結果的拷屏

　　六、測試結果分析

　　采用前述的測試方法在機房環境理對市面上4家主流的設備廠商的無線接入網設備進行了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的真實業務。每次測試都是在約3分鐘的時間內進行30次測量并對結果進行統計分析。

　　測試結論如下：

　　●采用OTN傳輸方案時，端到端由于設備造成的時延(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。收發端進行精確的時鐘同步可能有助于減小時延抖動。

　　●采用彩光直驅方案時，端到端由于設備造成的時延(扣除光纖時延以后)普遍在幾百ns左右，抖動都300ps.這可能由于直驅方式沒有數據處理，所以時延和抖動都較小。

　　●在機房環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。

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

　　以上測試結果和實際預期一致，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境。

　　七、測試方案優缺點分析

　　這種基于實時示波器和光電轉換器的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個數據bit周期(對于9.8304G的CPRI信號來說相當于約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，方便設備廠商在研發階段進行實際測試，也可供運營商在前期規劃階段對不同組網方案進行評估。

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

　　目前這套測試方案的不足之處在于還不是全自動的參數測試。測試前還需要手動進行示波器的設置，測試后還不能自動對測試結果進行統計分析。

　　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階段進行CPRI時延抖動進行摸底測試的需要，以推動綠色無線接入網的商用化進程。未來隨著測試需求的進一步增多，也有可能把這套測試方案開發成自動測試軟件。