雙星授時系統與傳統GPS技術對比

孔德坤

摘 要：對目前傳統的GPS系統組網以及存在的缺點進行介紹，針對傳統GPS系統的不足描述了新型的智能雙星授時系統的組網以及優點，對2種方案進行了對比，并舉例論證了其應用的可行性。

關鍵詞：基站同步;GPS系統;智能雙星授時

1 ?前言

授時，是指通信網絡中的設備，通過獲取統一的時鐘源信號，來實現網絡設備之間的同步，當前移動通信網絡普遍采用衛星的星載鐘作為時鐘源。無線通信系統屬于基站同步系統，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，因此同步信號質量在無線通信網絡中特別重要，它將直接影響基站的正常運行和網絡質量。

現網運行的基站絕大多數還都在采用傳統GPS授時天線獲取時鐘信號并通過饋線傳送給基站的BBU。

北斗衛星導航系統是中國著眼于國家安全和經濟社會發展需要，自主建設、獨立運行的衛星導航系統，是為全球用戶提供全天候、全天時、高精度的定位、導航和授時服務的國家重要空間基礎設施。

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

以下章節分別對傳統GPS系統以及雙星授時系統進行介紹。

2 ?傳統GPS系統

2.1 ?組網

傳統GPS系統包括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。網絡拓撲結構如圖所示：

2.2 ?技術劣勢

（1）GPS天線布放困難

在城市基站建設中，會遇到大量的室分基站建設，每個基站機房會有多個BBU基站設備，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）饋線架設困擾、路由長度限制

GPS天線和基站之間需要架設饋線，部分站點會出現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，往往需要業主及物業同意，協調及租賃費用增加;現場交付，包括打孔時間，50m的饋線，時間超過4小時/點。

（3）通信系統安全隱患

依賴衛星系統的不安全性：如2010年1月份，因美國GPS系統升級，中國電信CDMA網絡出現GPS告警，涉及絕大多數省份，每12分鐘有1秒丟星現象。

3、雙星授時系統

3.1 組網

雙星授時系統包括授時天線、饋線、防雷系統、分配單元及接收機，分配單元可以級聯，級聯擴展后可以接入更多的BBU，最多可以級聯8個分配單元接入64個BBU。根據不同的場景組網不同。

（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天線和基站設備距離較遠，傳統方案需要布放饋線+GPS放大器設備，路由限制，成本高，設備穩定性差。 2.例如隧道、古鎮、人防商場等GPS選址布放困難站點。

方案優勢： 授時天線高增益，可支持路由拉遠。

（3）基帶池（BBU大于8個）

組網方案：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、商業區等BBU集中站點，GPS天線和饋線部署困難。

方案優勢：

① 單天線支持多路BBU設備同步授時;

② 可根據路由特點進行設備型號匹配，選擇組網方案，支持級聯，充分實現資源優勢最大化，提升性價比。

③ 有源設備可進行功率補償，支持遠距離路由。

3.2 技術優勢

（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，減少天線數量、GPS饋線，減少施工量。

（2）天線高增益，支持遠距離拉遠

避免距離過長導致信號接收不穩，解決傳統方案路由長度難題。

（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“北斗”轉移演進要求。

4、雙星授時系統與傳統GPS系統投資對比分析

綜上所述，同步基站設備越多成本優勢越明顯，成本主要節省在天線饋線設備成本和施工上。

5 ?案例應用

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

6 ?小結

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