雙星授時系統(tǒng)與傳統(tǒng)GPS技術(shù)對比

孔德坤

摘 要：對目前傳統(tǒng)的GPS系統(tǒng)組網(wǎng)以及存在的缺點進(jìn)行介紹，針對傳統(tǒng)GPS系統(tǒng)的不足描述了新型的智能雙星授時系統(tǒng)的組網(wǎng)以及優(yōu)點，對2種方案進(jìn)行了對比，并舉例論證了其應(yīng)用的可行性。

關(guān)鍵詞：基站同步;GPS系統(tǒng);智能雙星授時

1 ?前言

授時，是指通信網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備，通過獲取統(tǒng)一的時鐘源信號，來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的同步，當(dāng)前移動通信網(wǎng)絡(luò)普遍采用衛(wèi)星的星載鐘作為時鐘源。無線通信系統(tǒng)屬于基站同步系統(tǒng)，基站間無線信道的幀同步以及基站間切換、漫游等都需要精確的時間控制，因此同步信號質(zhì)量在無線通信網(wǎng)絡(luò)中特別重要，它將直接影響基站的正常運行和網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。

現(xiàn)網(wǎng)運行的基站絕大多數(shù)還都在采用傳統(tǒng)GPS授時天線獲取時鐘信號并通過饋線傳送給基站的BBU。

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是中國著眼于國家安全和經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需要，自主建設(shè)、獨立運行的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，是為全球用戶提供全天候、全天時、高精度的定位、導(dǎo)航和授時服務(wù)的國家重要空間基礎(chǔ)設(shè)施。

智能雙星授時系統(tǒng)是一套單天線支持多設(shè)備的時鐘同步系統(tǒng)，通過以北斗為主GPS為輔的雙時鐘授時系統(tǒng)。

以下章節(jié)分別對傳統(tǒng)GPS系統(tǒng)以及雙星授時系統(tǒng)進(jìn)行介紹。

2 ?傳統(tǒng)GPS系統(tǒng)

2.1 ?組網(wǎng)

傳統(tǒng)GPS系統(tǒng)包括GPS天線、饋線、避雷器、接收機等。GPS天線接收到同步信號以后通過饋線并經(jīng)避雷器后把信號傳送至BBU里的信號接收機，由接收機完成信號的解析。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖所示：

2.2 ?技術(shù)劣勢

（1）GPS天線布放困難

在城市基站建設(shè)中，會遇到大量的室分基站建設(shè)，每個基站機房會有多個BBU基站設(shè)備，需要安裝多個GPS天線，布放多路饋線。工程實施困難，強行安裝易造成信號干擾，影響基站正常使用。

（2）饋線架設(shè)困擾、路由長度限制

GPS天線和基站之間需要架設(shè)饋線，部分站點會出現(xiàn)饋線長需要放大器補償，路由長度受限。而且饋線施工涉及到的工程范圍大，往往需要業(yè)主及物業(yè)同意，協(xié)調(diào)及租賃費用增加;現(xiàn)場交付，包括打孔時間，50m的饋線，時間超過4小時/點。

（3）通信系統(tǒng)安全隱患

依賴衛(wèi)星系統(tǒng)的不安全性：如2010年1月份，因美國GPS系統(tǒng)升級，中國電信CDMA網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)GPS告警，涉及絕大多數(shù)省份，每12分鐘有1秒丟星現(xiàn)象。

3、雙星授時系統(tǒng)

3.1 組網(wǎng)

雙星授時系統(tǒng)包括授時天線、饋線、防雷系統(tǒng)、分配單元及接收機，分配單元可以級聯(lián)，級聯(lián)擴(kuò)展后可以接入更多的BBU，最多可以級聯(lián)8個分配單元接入64個BBU。根據(jù)不同的場景組網(wǎng)不同。

（1）單BBU場景

雙星授時天線接收到同步信號以后通過饋線并經(jīng)避雷器后把信號傳送至BBU里的信號接收機，由接收機完成信號的解析，此種場景可以不使用分配單元。

（2）一般密集站點（BBU為2-8個）

組網(wǎng)方案：雙星授時天線接收到同步信號以后通過饋線、分配單元并經(jīng)避雷器后把信號傳送至BBU里的信號接收機，由接收機完成信號的解析，此種場景需要配置1個分配單元。

場景特點： 1.GPS天線和基站設(shè)備距離較遠(yuǎn)，傳統(tǒng)方案需要布放饋線+GPS放大器設(shè)備，路由限制，成本高，設(shè)備穩(wěn)定性差。 2.例如隧道、古鎮(zhèn)、人防商場等GPS選址布放困難站點。

方案優(yōu)勢： 授時天線高增益，可支持路由拉遠(yuǎn)。

（3）基帶池（BBU大于8個）

組網(wǎng)方案：雙星授時天線接收到同步信號以后通過饋線、分配單元并經(jīng)避雷器后把信號傳送至BBU里的信號接收機，由接收機完成信號的解析，此種場景需要使用多個分配單元，最多可以配置8個分配單元。

場景特點：樞紐樓核心機房、機場、地鐵、大型辦公、商業(yè)區(qū)等BBU集中站點，GPS天線和饋線部署困難。

方案優(yōu)勢：

① 單天線支持多路BBU設(shè)備同步授時;

② 可根據(jù)路由特點進(jìn)行設(shè)備型號匹配，選擇組網(wǎng)方案，支持級聯(lián)，充分實現(xiàn)資源優(yōu)勢最大化，提升性價比。

③ 有源設(shè)備可進(jìn)行功率補償，支持遠(yuǎn)距離路由。

3.2 技術(shù)優(yōu)勢

（1）單天線支持多路同步

即一個天線可以接多路BBU，代替了多個單一天線，避免天線間的干擾，減少天線數(shù)量、GPS饋線，減少施工量。

（2）天線高增益，支持遠(yuǎn)距離拉遠(yuǎn)

避免距離過長導(dǎo)致信號接收不穩(wěn)，解決傳統(tǒng)方案路由長度難題。

（3）支持北斗、兼容GPS，雙時鐘授時

符合國家通信安全考慮，滿足后續(xù)“北斗”轉(zhuǎn)移演進(jìn)要求。

4、雙星授時系統(tǒng)與傳統(tǒng)GPS系統(tǒng)投資對比分析

綜上所述，同步基站設(shè)備越多成本優(yōu)勢越明顯，成本主要節(jié)省在天線饋線設(shè)備成本和施工上。

5 ?案例應(yīng)用

由上圖可見，用雙星授時替換傳統(tǒng)GPS后大大減少了GPS天線的數(shù)量，可以有效地控制系統(tǒng)之間的干擾問題。

6 ?小結(jié)

基站同步是網(wǎng)絡(luò)正常運行很重要的一個因素，基站之間的同步精準(zhǔn)問題會影響KPI指標(biāo)，導(dǎo)致通話質(zhì)量差，導(dǎo)致誤碼率、丟包率增大，影響終端的計費鑒權(quán)。綜上所述，建議在核心機房、交通樞紐、大型商業(yè)廣場等BBU集中站點，以及GPS饋線過遠(yuǎn)站點使用雙星授時系統(tǒng)，可以解決GPS天線布放困難、饋線架設(shè)困擾、路由長度限制、通信系統(tǒng)安全隱患等問題。