5G OTA 漂移模板 (Wander Mask)——真实的需求还是伪需求?| 空口测量OTA系列博客(3)

在之前的两篇博客中,我讨论了对传输移动信号进行 TE(时间误差)测量(空口测量系列博客1)以及将测量信息可视化为TE与时间关系图的重要性(空口测量系列博客2)。该测量对判断网络性能以及TE是否会超过3GPP标准所要求的±1.5µs限值颇为重要。而本篇博客我们讨论一下,是否应该在空口(OTA)测量中使用更多测量指标,以及这些指标在5G网络中会是什么样子?

5G部署还处于早期阶段,网络运营商也在部署5G网络过程中不断提升经验。但业界仍在不断探索如何应对覆盖有重叠的4G和5G基站网络中的同步挑战。像MTIE等指标可以很容易地从TE数据中计算出来,但只有我们从各种不同角度来理解这些指标的意义,这些指标才会有帮助。我们可以从MTIE指标开始说起,它是一个我们都熟悉的指标,让我们了解到漂移的特征。ITU-T建议G.8271.1规定了分组网络边缘所需的动态低频时间误差性能(dTEL)要求,其通过MTIE模板来定义。然而,在空口测量时,如何判断MTIE的测量值?5G传输MTIE有模板吗?

简而言之,目前没有模板,但我们有可能可以推导出一个MTIE模板来指导解读OTA的结果。让我们先回顾一下2G或3G移动网络。最初,2G或3G移动网络是由一个同步核心支持的(如TDM)。传输是频分复用(FDD),并且通过保证传输时的频率同步到50ppb来避免干扰。

核心网络必须提供足够长期稳定的同步,使基站能够同步到50ppb。短期内,核心网络不需要达到50ppb。连接到TDM电路的基站包含窄带低通滤波器,以确保其传输满足50ppb的标准。G.823标准中给出了TDM电路末端的MTIE模板。

图1: G.823-2048 kbit/s接口输出漂移限值
图1: G.823-2048 kbit/s接口输出漂移限值

移动回传的频率稳定性可追溯到核心网络的PRC,因此long-term frequency的表现非常好(远低于50ppb),但在短期内会有明显的变化。大部分左侧G.823模板允许频率偏差远远超过50ppb(在最左侧高达46ppm)。因此,基站需要超稳定的滤波器,才能够保证射频载波频率的频率误差被过滤到50ppb。这类滤波器有Double-Oven OCXO(非常大的、昂贵且耗电的设备),并需要仔细的热处理。

开发G.8261.1标准的目的是用以太网/IP网络取代连接基站的TDM电路。当时的假设是,除了接口之外,其余基站设计不会改变。在许多情况下,甚至接口都没有改变,以太网/IP在被移交给基站的TDM链路之前,就由一个外部基站网关终止了。

下图所示的G.8261.1模板与上面的G.823模板几乎相同,只是在右侧进行了扩展,以确保频率精度保持在16ppb以上。G.823模板在长期内保证18ppb,但不是16ppb。基站滤波器预计将通过消除短期变化来完成剩下的工作,以确保符合50ppb的要求。

图2: 基于[G.823]的情况3的输出漂移网络限值
图2: 基于[G.823]的情况3的输出漂移网络限值

对于FDD系统,射频输出的MTIE模板应包含短期的50ppb限值,以及长期的G.8261.1限值。

为便于说明,如下图所示绿线为G.823/G.8261.1,橙线为50ppb限值。黑线代表2G、3G和4G FDD系统的MTIE曲线。由于预计前传不会给输出增加额外的长期噪声,G.8261.1的MTIE模板在大约400s后占主导地位。然而,由于要求仅是传输在频率上同步于50ppb,人们可以认为仅50ppb(红色虚线)限值就完全定义了MTIE曲线。

图3
图3

在4G和5G TDD系统中,50ppb的频率同步仍然适用,但也有相位同步的要求。3GPP标准规定,覆盖有重叠的基站要同步到彼此3µs以内。然而,这被广泛地落实为每个基站同步到UTC的±1.5µs内。如果我们把这些要求都放在一个MTIE图上,主要的曲线是50ppb和1.5µs。如下图红色线所示

图4
图4

虽然可以看前述OTA信号的时间误差(TE)与时间的关系图(空口测量系列博客2),但通过MTIE结果可以从相同的信息中获取对网络同步性能的一些额外了解。比如,它可以显示出时间上的短期噪声是否会导致频率偏移超过50ppb的限值。

博客作者:Bryan Hovey 产品经理



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