第三代無線基站的技術規格及標準化

2019-11-05 02:35:09

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供稿：網友

　　前所未有的開發和制定技術標準的全球努力，把我們帶到了部署第三代（3G）無線基礎設施的邊緣。我們預備實現真正的移動接入互聯網并大幅提高新網絡的語音容量。不過，需要進一步的技術開發和標準化，以降低成本和推進3G基站收發信臺的部署工作。
　　
　　基站收發信臺（BTS）空中及有線線路（Wireline）接口的全球標準在3G中占據了中心地位。對于空中接口，采用了寬帶CDMA（WCDMA）和CDMA2000兩個標準。值得慶幸的是，不僅執行這兩個相似標準的軟硬件可以通用，而且支持兩者的平臺也能夠構建。有線線路（Wireline）接口同樣采用了兩個標準：一是將用于所有早期部署工作的基于ATM的傳輸標準；二是將用于后期部署工作的基于本地ip的傳輸標準。處理無線數據包的上層協議是通用的并獨立于所用的空中或有線線路接口。
　　
　　標準化的3G BTS可在無線網絡中大顯身手，并最終帶來競爭優勢和更低的成本。但真正提高BTS設計將需要在BTS內推行內部總線標準。這將拉動能夠縮減資本成本（即材料清單）和運營成本（即功耗和可靠性）的硅標準投資，并真正推進3G網絡的部署。
　　
　　集中控制子系統包含治理3G BTS操作的處理器實體，通常這些實體是經過復制的，以備冗余。該子系統可被集中到兩個插件之上，但更典型的情況是分布于其它子系統的插件之間。
　　
　　有線線路（Wireline）傳輸子系統將無線數據包從BTS傳送到基站控制器（BSC）。它通常由物理接口模塊（PIM）和網絡處理器（NP）組成。大多數BTS都支持T1或E1有線線路（Wireline）接口，其中T1為北美地區采用，E1則用于歐洲等世界其他地方。但在某些范圍內，可能會需要集成化的SONET/SDH接口，將來還會需要XDSL或以太網接口。借助ATM反向多路復用技術（IMA）或IP多鏈路點對點協議（MLPPP），多個TI或E1接口組合成更大的虛擬通道已呈上升趨勢。令人欣喜的是，由于存在分別適用于ATM和PPP的Utopia和POS-PHY接口標準，所以現在存在多種PIM選擇。市場上有許多設備支持通過T1、E1、OC-3或STM-1（包括IMA和MLPPP）實現的ATM或PPP傳輸。該子系統中的NP取消了ATM或PPP傳輸鏈路，并處理諸如ATM的AAL2以及IP的PPP Mux等協議。由于PPP Mux標準最近才比較穩定，因此NP解決方案目前剛開始出現。
　　
　　基帶處理子系統用于實施軟件配置的無線通信。該子系統通常包括多個插件，而各個插件都具備數字信號處理（DSP）功能。一般情況下，這些插件都混合配置了公用DSP設備和專用（CDMA）DSP設備。服務供給商更傾向于按需來加入基帶處理插件。而隨著摩爾定律促使設備DSP功能的日益增強，像智能天線（SDMA）以及多用戶檢測（MUD）等新的信號處理增強型特性最終將可能實現，從而提高3G網絡的容量。
　　
　　線性收發信臺子系統用于將基帶信號轉換成無線頻率，并且驅動天線。由于每個天線的每個部分都需要該子系統，所以它的數目可能為1到6個，甚至更多。在這里，線性度以及效率是要害的性能衡量標準。初級階段的系統采用復雜低效的、但線性前饋的功率放大器來實現多載波功能。它們可以快速地植入系統：利用預失真技術對很低成本的放大器進行線性化，將效率最大化而不犧牲線性度（以及由此而來的性能和干擾）。通過降低功耗而提高效率是3G BTS的重要特性，其原因在于功耗是治理部門正在竭力改進的主要運營成本。
　　
　　在3G BTS中，需要實現標準化的重要接口是有線線路（Wireline）傳輸到基帶處理的接口以及基帶處理到線性收發信臺的接口，并分別被稱為有線線路光纖（Wireline Fabric）和無線光纖(Radio Fabric)。
　　
　　有線線路光纖（Wireline Fabric）在有線線路（Wireline）傳輸子系統和基帶處理子系統之間傳送無線數據包。這些數據流的帶寬總和大約為50 Mbit/s或更低。此外，有線線路光纖（Wireline Fabric）還支持接口兩側的集中控制處理器之間的通信，因此超速運行是需要的。最后，它支持從各個基帶處理插件到各個有線線路（Wireline）接口插件之間的連接，以便獲取冗余。有線線路光纖（Wireline Fabric）可以有多種選擇，例如：千兆以太網、ATM或基于新興處理器總線（HyperTransport、Rapid I/O或3GIO）的連接。有線線路光纖（Wireline Fabric）本身也可固化到有線線路（Wireline）接口插件上。則相互連接僅包含指向基帶處理插件的點對點串行聯接。這些串行接口的物理介質關聯（PMD）狀態多基于千兆以太網、光纖通道或Infiniband以及其他類似技術，因此運行速度出眾，達到1Gbit/s或更快。
　　
　　無線光纖(Radio Fabric)在基帶處理子系統和線性收發信臺子系統之間傳輸采樣或過量采樣的基帶信號。一般情況下，基帶信號在發送方向上以3.84 MHz、在接收方向上以4 x 3.84MHz作為16-bit I和Q采樣信號進行傳送。因為這些信號的整體帶寬較高，所以千兆位的串行互聯是光纖的一個不錯選擇。由于基帶信號的傳輸具有已知的、固有的延遲，因此嚴格的時分多工格式非常適于簡化操作。盡管無線光纖(Radio Fabric)可以簡單地是插件之間的點對點串連，但更復雜的互聯也是需要的?；ヂ搼峁┙粨Q功能以便支持冗余，這樣備用的基帶處理插件或線性收發信臺插件可以接管出現故障的插件。此外，它還應組合信號，從而為多個基帶處理插件的輸出制定路由，以便傳輸到一個線性收發信臺插件上。最后，互聯需要將各個線性收發信臺插件的輸出多點傳送到多個基帶處理插件。這些組合和多廣播特性使基帶處理資源能夠以動態模式更高效地分配到各個組件，并且最終將支持開發諸如SDMA和MUD一類的先進特性。由于有線線路光纖（Wireline Fabric）的作用，無線光纖(Radio Fabric)的實施工作擁有許多選擇余地，包括千兆以太網、ATM, HyperTransport、Rapid I/O、3GIO或派生技術。
　　
　　為了推動降低成本所需的硅標準投資并促進3G BTS的部署，有必要對有線線路光纖（Wireline Fabric）和無線光纖(Radio Fabric)接口進行標準化。假如沒有這一標準，那么硅產品供給商很難確定其在每種瞄準這一市場的標準產品上投入1-2千萬美元或者更多資金是否正確。同樣，各個系統企業也將發現開發自身ASIC和定期更新的難度，因此也就不能利用摩爾定律來開發降低成本的可能性。而通過標準化，我們將看到天然支持標準BTS內部接口的網絡處理器、通用/專用DSP、線性收發信臺波形處理器和控制處理器的出現。借助這一通用化過程，3G無線基礎設施的部署工作將提速，并且整個市場也將擴大。為此，PMC-Sierra公司支持諾基亞公司最近公布的開放式IP基站體系結構倡議。

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