同步方式对LTE网络性能影响探究(共21页)

1、同步方式(fngsh)对LTE网络性能影响探究中国电信天津(tin jn)分公司网络(wnglu)优化中心 王健二零一五年四月目录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc416190564 1时钟源同步方式 PAGEREF _Toc416190564 h 3 HYPERLINK l _Toc416190565 2LTE基站同步方式 PAGEREF _Toc416190565 h 6 HYPERLINK l _Toc416190566 3同步方式对LTE网络性能影响 PAGEREF _Toc416190566 h 9 HYPERLINK l _Toc416190567

2、4不同同步方案实测验证 PAGEREF _Toc416190567 h 11 HYPERLINK l _Toc416190568 5不同同步方案总结: PAGEREF _Toc416190568 h 20时钟(shzhng)源同步方式LTE的时钟源同步(tngb)方式有频率同步和相位同步两种方式，所谓频率同步，指的是时钟振动的次数进行同步，相位同步不仅包括振动的次数，还包括振动的振幅(zhnf)，是一种更精确的同步机制。TDD系统仅支持相位同步方式。TS36.401对于eNB同步有以下说明：eNB-synchronization：The eNB shall support a logical

3、synchronization port for phase-, time- and/or frequency synchronisation.Logical synchronisation port for phase- and time-synchronisation shall provide1)accuracy that allows to meet the eNB requirements on maximum relative phase difference for all eNBs in synchronised TDD-unicast area and FDD/TDD-mul

4、ticast MBSFN synchronisation area;2)continuous time without leap seconds traceable to common time reference for all eNBs in synchronised TDD-unicast area and FDD/TDD-multicast MBSFN synchronisation area;A logical synchronisation port for phase- and time-synchronisation may also be provided for all e

5、NBs in FDD time domain inter-cell interference coordination synchronisation area Furthermore common SFN initialisation time shall be provided for all eNBs in synchronised TDD-unicast area and FDD/TDD-multicast MBSFN synchronisation area.Based on this information, the eNB may derive the SFN according

6、 to the following formula站点同步(tngb)方案，主流(zhli)有三种方案(fng n)：GPS同步、1588v2同步和以太网同步方案。GPS同步方案基站设备通过安装GPS接收模块，通过接收GPS信号实现时间同步。其中根据GPS接收模块输出的PP2S时钟和TOD信息，作为参考时钟源输入到CC的时钟模块，为基站所有设备的参考时钟源。对于本验证，GPS同步主要是指新建GPS天线，或者现有已经部署有GPS天线的站点，通过功分器将GPS信号分路给新建的LTE BBU设备提供时钟信号，如下图所示。1588v2方案(fng n)1588v2是在IP网络上传输时钟信号的一种时钟同

7、步方案，通过IP报文携带时钟信息，基站接受1588v2时钟报文并进行(jnxng)计算，从而恢复出从1588v2服务器发送来的时钟信息。1588v2的部署方案如下图所示，在核心网机房部署1588v2服务器，通过IP RAN/PTN网络将1588v2报文传递到各个LTE eNB基站处，eNB通过(tnggu)执行1588v2客户端算法恢复出时钟信息。1588v2同步方案对于eNB和1588v2服务器之间的IP传输网络有相应要求，包括迟延和迟延变化的要求，因此在IP RAN/PTN网络中需要针对1588v2报文的优先级设置为最高，保障1588v2报文的QoS质量。同步(tngb)以太网方案同步以太

8、网时钟源是在以太网MAC层实现的时钟频率同步机制。由同步以太网帧物理层编码格式中进行插值、取值来提取时钟信息。根据以太网物理层编码提取时钟信息由以太网PHY芯片实现。在以太网传输网络，一般设置一个为同步以太网主时钟，而该同步以太网时钟与GPS时钟同步，在多级链接(lin ji)中，相连下级分别与上级同步，从而获得整网的频率同步。鉴于(jiny)GPS的时间同步方案是最直接、成熟的方案，被绝大部分LTE系统所采用，目前天津电信使用的也是GPS同步方案。LTE基站同步(tngb)方式不同制式对时钟(shzhng)同步要求无线制式 时钟频率精度要求 时钟相位同步要求 GSM0.05ppmNAWCDM

9、A0.05ppmNATD-SCDMA0.05ppm1.5usCDMA20000.05ppm3usWiMax FDD0.05ppmNAWiMax TDD0.05ppm1usLTE0.05ppm倾向于采用时间同步1.66us基站不同(b tn)的同步方式相位同步时间信号是带有年月日时分秒时间信息的时钟信号。目前时间信息业界使用UTC（Universal Time Coordinated）时间信息。UTC时间是世界标准时间。相位同步又称时间同步，是指绝对时间的同步。一般所说的时间同步的操作就是按照接收到的时间来调控设备内部的时钟和时刻。时间同步既调控时钟的频率又调控时钟的相位，同时将时钟的相位以数值

10、表示，时间同步是指全网设备时间信息和UTC时间同步，即时间信号的起始时刻和UTC时间保持一致。如图所示，信号A和B是相位同步，信号C、D和A不是相位同步。相位时间（Phase Time）指时钟信号与理想信号在对应的有效瞬间（一般指上升沿或者下降(xijing)沿）的延迟时间，简称为“相位”。相位也即时延。时间同步有两个主要的功能：授时和守时。用通俗的语音描述，授时就是“对表”。通过不定期的对表动作，将本地时刻与标准时刻相位同步；守时类似于频率(pnl)同步，保证在对表的间隙里，本地时刻与标准时刻偏差在可接受范围内。频率(pnl)同步频率同步指两个信号的变化频率相同或者保持固定的比例，信号的相位

11、可以不一致，频率也可以不一致，其相对应的有效瞬间以同一平均速率出现。保持某种严格的特定关系，以维持lte网络中所有的设备以相同的速率运行如图所示，信号A、B和C是频率同步。频率同步中，时钟信号是按周期(zhuq)变化的信号，该信号不包含时间信息。相位同步(tngb)与频率同步的区别如图所示的Watch A与Watch B，如果二者每时每刻的时间都保持(boch)一致，这种状态叫时间同步（Phasesynchronization）。如果二者的时间不一样，但保持一个恒定的差值（如，6小时），那么这种状态称为频率同步(Frequency synchronization)。同步(tngb)方式对LTE

12、网络性能影响对于系统内网络性能(xngnng)影响相位(xingwi)同步影响在固定时刻，由于LTE输出相位完全叠加。也就是在相同时间，所有LTE基站为相同时刻输出信号，在存在模三干扰区域将造成较大干扰，对于SINR以及CQI、吞吐率视模三干扰情况会有不同影响。对于正常覆盖场景下影响较小。频率同步影响LTE基站在相同时刻相位不完全叠加或错开。这样在交叠覆盖场景下，由于频率同步带来的错峰发射，会对网内模三干扰会有一定的正向增益。对于(duy)系统(xtng)间网络性能影响由于CDMA为相位(xingwi)同步模式（以ZTE设备为例），当LTE采用频率同步的时候，不同网络间的互操作容易造成影响，由

13、于C-L网络采用的为CDMA相位同步，在采用相同时钟源时获取的同步相位也相同，所以不会对互操作造成影响。这里分析的系统间影响主要是指L-C互操作造成的影响，下列分析均基于LTE网络系统。系统间重定向不同同步方式的CL网络，能够完成重定向。但由于不同同步方式在重定向时需要重新校准同步起始相位，该行为会增加互操作时延。 系统间重选L-C互操作需要基于SIB8系统时间下发方式确定。下发分为：不下发时间消息，下发同步时间，下发异步时间三种模式。不下发(xi f)时间(shjin)消息(xio xi)时，系统会重新捕获CDMA网络，该方式与LTE网络设置无关，成功率较高，但时延很大；下发同步时间时，基于

14、频率同步的LTE网络在SIB8选择同步消息的时候对于系统间重选会造成影响，甚至可能不会成功。下发异步时间时，终端可以在SIB8中获取异步时间，与相对应的CDMA系统的偏移时刻，该方案成功率较高，时延较大。不同同步方案实测验证方案验证选取宝坻区部分LTE基站进行，验证主要分为三部分：速率验证：将区域内基站分别设置为时间同步、频率同步，在不同同步方式下进行DT、交叠区域CQT、好点CQT进行测试；C-L重定向验证：验证两种同步模式下，切换成功率与时延区别；C-L重选验证：验证两种同步模式下，切换成功率与时延区别；不同方案速率验证DT速率验证选取固定区域内站点分别选择相位同步以及频率同步进行DT测试

15、，采用FTP下行长呼。具体范围见下图：依照(yzho)上述(shngsh)讨论(toln)，频率同步模式下由于相对时间同步模式下干扰有所降低，测试区域内吞吐率会有一定提升，SINR以及CQI比例有所提升。下表是频率同步和相位同步模式下，DT长呼测试的下行吞吐率、SINR以及CQI平均值的对比：同步模式下行吞吐率（Mbps）SINR均值（dB）CQI平均值频率同步31.7112.569.32相位同步30.8912.149.24从上表中的两组数据对比可以看出：测试结果和预计效果一致，在频率同步模式下，下行吞吐率、SINR以及CQI平均值均比相位同步模式下要稍高。交叠区域CQT验证选择一交叠覆盖严重

16、区域，对周边站点选择两种不同方式进行CQT验证。做FTP下载长呼，每次下载3min，进行5次。预计在频率同步模式下吞吐率会有一定提升，SINR以及CQI比例有所提升。交叠区域CQT验证主要涉及宝坻宝鑫菜市场-BDFO-2小区，PCI为101。下表是两种同步模式下前后五次测试(csh)的吞吐率、SINR以及CQI平均值对比：模式指标比较测试次数第一次第二次第三次第四次第五次平均值频率同步吞吐率（Mbps）38.2341.0545.5651.5846.7344.63SINR10.8711.0410.7111.7711.1611.11CQI平均值899999相位同步吞吐率（Mbps）32.2240.

17、9142.0236.0740.5238.35SINR9.111.310.9611.610.8910.77CQI888988经过上表数据对比：测试(csh)结论基本与预计效果相同，下行吞吐率、SINR值以及所占CQI平均值均是频率同步模式下较高。附件是两种同步模式(msh)下所占CQI详细表。 好点CQT验证：选择一个站点好点进行下载，对该站点同步模式分别选择相位/频率同步进行CQT测试。每次3min，进行5次。预计无交叠覆盖场景下，不同同步模式对吞吐率没有影响。好点CQT测试主要涉及小区为宝坻宝鑫菜市场-BDFO-1小区，PCI为100。下表是两种同步模式下前后五次测试的吞吐率、SINR以及C

18、QI平均值对比：模式指标比较测试次数第一次第二次第三次第四次第五次平均值频率同步吞吐率（Mbps）106.39103.2798.1598.04108.19102.81SINR26.326.3825.9626.1526.5626.27CQI151515151515相位同步吞吐率（Mbps）111107.16105.72108.5397.62106.01SINR26.2925.6125.4426.1826.4926CQI151515151415经上述数据对比可以发现：测试结论跟预计效果基本相同，两种模式下吞吐率、SINR以及(yj)所占CQI均无太大差异。附件(fjin)是两种同步模式下所占CQI

19、详细表。 C-L重定向验证(ynzhng)选择一CL共站站点，通过修改互操作门限进行测试验证。分别修改不同同步方式进行5次L-C重定向，对比不同同步模式下的重定向成功率以及时延；按照预计分析，两种同步模式下，切换成功率与时延区别不大。4G到3G重定向主要涉及小区是：4G站点宝坻郝庄-BDFO-1，PCI为196；3G站点宝坻郝庄，PN为288。下面两张图分别为QXDM信令回放中，4G重定向到3G信令开始和结束点的截图： 4G-3G重定向开始(kish)4G-3G重定向结束(jish)下表为两种同步模式(msh)下4G-3G重定向成功率及时延对比表：第一次第二次第三次第四次第五次平均成功率（%）

20、频率同步2.238s2.191s2.029s1.802s2.174s2.087s100相位同步2.257s2.810s2.159s1.963s2.781s2.394s100经过上述(shngsh)测试数据对比发现：测试结论跟预计效果基本一致，两种模式下测试5次重定向均成功，时延相差也不大，相位同步时延要稍高一些(yxi)，应属于(shy)受交叠覆盖影响。C-L重选验证选择相位/频率同步方式，SIB系统消息下发时间分别选择：关闭/同步/异步，进行验证。各进行5次重选（无法重选即停止测试）。对比重选成功率以及重选时延。对于SIB8异步时间/关闭模式下，两种方式重选成功率差别不大，频率同步时延略高；

21、对于SIB8同步时间模式下，频率同步重选失败高/时延长。相位同步下无影响。本次C-L重选操作验证测试小区为：4G站点宁河东安驾校-NHFO-0，PCI为99；3G站点宁河东安驾校-0，PN为70。LTE-CDMA重选：下面两张图是QXDM回放信令中，4G重选到3G开始点和结束点的信令截图：4G到3G重选(zhn xun)开始4G到3G重选(zhn xun)结束下表为几种模式(msh)下4G-3G重选时延（单位为秒）：模式指标比较测试次数第一次第二次第三次第四次第五次平均值成功率(%)频率同步关闭2.0422.0241.9271.0751.9431.8022100同步失败失败失败失败失败失败失败

22、异步1.611.6681.6551.7461.8681.639100相位同步关闭2.2431.9182.0152.1761.9842.081100同步1.7091.7761.8411.5561.2921.635100异步1.7061.8451.0371.6891.7361.655100通过上述数据分析对比，在同步(tngb)模式为频率同步时：SIB8关闭(gunb)的情况下，L到C可以重选(zhn xun)，时延较大；SIB8同步下发的情况下，L到C不能重选；SIB8异步下发的情况下，L到C可以重选，时延较小。在同步模式为相位同步的情况下：SIB8关闭的情况下，L到C可以重选，时延较大；SIB

23、8同步下发的情况下，L到C可以重选，时延较小；SIB8异步下发的情况下，L到C可以重选，时延在关闭和异步之间。CDMA-LTE重选下面两张图是QXDM回放信令中，LTE重选到CDMA开始点和结束点的信令截图：3G到4G重选开始3G到4G重选(zhn xun)结束下表为几种模式下3G-4G重选(zhn xun)时延（单位为秒）：模式指标比较测试次数第一次第二次第三次第四次第五次平均值成功率（%）频率同步关闭0.1420.1650.1570.1550.1610.156100同步失败0异步0.1520.1440.1570.1410.1490.149100相位同步关闭0.1690.1570.1570.1650.1590.161100同步0.1590.1490.1470.1530.1500.151100异步0.1590.1560.1480.1530.1580.159100通过上述数据分析对比，在同步模式(msh)为频率同步时：1、SIB8关闭的情况下，C到L可以重选，时延较大；2、SIB8同步下发的情况下C到L不能重选；3、SIB8异步下发的情况下，C到L可以重选，时延较小。在同步模式为相位同步的情况下：1、SIB8关闭的情况下，C到L可以重选，时延较