LTE-TDD和LTE-Advanced移動網絡的定時和同步(上)

　　1 同步和UTC可追溯性

　　定時和同步是數字網絡運行的根本。在以往，只有相對容易的頻率同步就可以了。現在，LTE-TDD和LTE-A技術增加了對相位和時間的要求。圖1幫助理解其中的不同。

　　有關定時和同步的討論經常會提到準確性和精確度。在許多情況下，在上下文中的不同并不重要，然而，為了更完整的理解，圖2作了一個“擊中目標中心”的比喻。

　　運營商網絡基于非常精確和準確的主用基準時鐘的性能，實現了必要的精確度和準確性。在幾乎所有情況下，該基準來自GNSS衛(wèi)星系統 (GPS、GLONASS或北斗(Beidou)) 傳送的信號。高品質GNSS接收器獲取頻率并根據衛(wèi)星信號計算時間，然后同步設備把這些數據作為網絡定時的基準參考。最佳的定時和同步設備還將使用額外的頻率輸入比如同步以太網(Synchronous Ethernet)或E1/T1信號，使解決方案能夠更快地集中到精確和準確的時間上，并在GNSS信號受損或短暫中斷時改善保持性能。

　　在LTE-TDD和LTE-A網絡中，時間和相位基準必須可追溯至協調世界時 (Coordinated Universal Time, UTC)。ITU-T G.8272定義了基準主時鐘(Primary Reference Time Clock, PRTC) 的要求;就是與建立已久的主基準時鐘(Primary Reference Clocks, PRC)標準和用于頻率同步的主基準源(Primary Reference Sources, PRS) 相比的時間和相位發(fā)展。沒有共同的UTC時間基準，蜂窩基站 (cell site)無法按預期運行。這里需要強調的是，SyncE僅僅是一個頻率基準，不能被PTP時鐘 (如邊界時鐘) 作為主時間基準使用。

　　2 LTE的定時和同步要求

　　2G，3G和LTE頻分雙工(LTE-Frequency Division Duplex) 移動技術只要求頻率同步的準確度在無線電接口上應在十億分之五十(50 parts per billion)以內。為滿足該要求，在基站接口至回程網絡上規(guī)定頻率同步準確度應為16 ppb。LTE時分雙工(LTE-Time Division Duplex)和LTE-Advanced業(yè)務有著與前幾代同樣的頻率準確度要求，但也規(guī)定了相位和時間要求。圖3提供了同步要求的總結。

　　LTE-Advanced標準要求仍然在討論制定中。雖然在2013年中并沒有達到共識，但當時該要求很可能視乎不同應用而為±1.5 µs或±5 µs;而有些討論則顯示對于某些應用情況可能需要500 ns (±.5 µs)。LTE-A涵蓋了多種技術而非單一技術。由于并不是所有特性都會在任何地方部署，因此在現實世界的要求會有所不同。圖4提出了當標準完成時它們可能是什么。

　　住宅和企業(yè)小型蜂窩 (也稱為微型基站 (femtocell)) 的不同之處，是使用寬帶互聯網接入服務作為它們的回程。正因如此，它們沒有包括在本文描述的解決方案中，而本文主要是針對在移動回程網絡上的分布同步。這些蜂窩通常使用精確度要求不太高的網絡時間協議(Network Time Protocol, NTP)，空口的頻率準確度要求為100-250 ppb。