基于數(shù)據(jù)包的同步部署的關(guān)鍵領(lǐng)域之一是蜂窩移動網(wǎng)絡(luò),特別是隨著 5G 網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。當(dāng)系統(tǒng)支持 TDD 模式時(shí),5G 可以充分利用頻譜效率,其中基站之間的相位對齊是一項(xiàng)關(guān)鍵要求。即使在 FDD 模式下,也可以通過站點(diǎn)之間的相位對齊實(shí)現(xiàn) CA、JT、eMBMS 和 CoMP 等高級功能?;谖恢玫姆?wù)應(yīng)用程序只能通過此階段對齊來實(shí)現(xiàn)。傳統(tǒng)上,相位對齊完全依賴于基于 GNSS 的同步,然而,GNSS 的漏洞和地理限制對這種依賴性提出了挑戰(zhàn)。克服這些限制,基于數(shù)據(jù)包的同步成為 GNSS 同步的替代或輔助技術(shù)。
為基于數(shù)據(jù)包的應(yīng)用選擇最佳振蕩器
電信同步已轉(zhuǎn)向基于數(shù)據(jù)包傳輸?shù)耐郊夹g(shù)。標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)定義了許多 clock types,這取決于網(wǎng)絡(luò)類型、網(wǎng)絡(luò)元素和 clock types 。標(biāo)準(zhǔn)定義的時(shí)鐘類型還取決于它們是否具有物理層時(shí)鐘支持(帶或不帶 SyncE)和輔助(作為 GNSS 參考的備份)。這些定義的 clock types 可以僅支持 frequency ,也可以同時(shí)支持 time, phase 和 frequency 。通常,需要一種類型的設(shè)備來支持許多具有軟件配置的時(shí)鐘選項(xiàng)。
所有這些 clocks 都需要一個本地 reference time source 來支持過濾 reference sources 的 servos 的實(shí)現(xiàn)。濾波器帶寬范圍從 <1 mHz(支持部分時(shí)序的時(shí)鐘,具有相位同步)到一直 10 Hz(EEC 選項(xiàng) 1)。對于可變溫度下的特定輸出漂移生成性能,伺服系統(tǒng)的帶寬越低,需要具有溫度穩(wěn)定性和靈敏度的更好振蕩器。
振蕩器要求確定為以下關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)。自由運(yùn)行精度、漂移生成、保持和短期損傷以及輸出抖動和漂移要求。自由運(yùn)行精度由振蕩器的壽命精度決定。Wander Generation 是 PLL 和 oscillator 功能的綜合效果,使其位于特定帶寬的所需 output error 范圍內(nèi)。此外,溫度穩(wěn)定性和老化有助于給定數(shù)據(jù)包時(shí)鐘的目標(biāo)保持。階層 3E+1 OCXO 處理標(biāo)準(zhǔn)要求的超集。
同時(shí),應(yīng)用程序正在將節(jié)點(diǎn)誤差盡可能低(建議的節(jié)點(diǎn)誤差值為 5ns),以支持即將到來的部署場景,例如 5G 蜂窩網(wǎng)絡(luò)的 front-haul 網(wǎng)絡(luò)。此類應(yīng)用需要更高穩(wěn)定性的 clock reference。
數(shù)據(jù)包網(wǎng)絡(luò)同步解決方案
IEEE 1588 中使用的振蕩器的中期穩(wěn)定性挑戰(zhàn)
在基于數(shù)據(jù)包的同步實(shí)現(xiàn)中,本地同步振蕩器通過次級層協(xié)議從基于物理層的相位或鎖頻環(huán)移動到時(shí)間鎖定系統(tǒng)。
振蕩器在控制環(huán)路中表現(xiàn)為高通濾波器,因此較小的環(huán)路帶寬可能意味著振蕩器的中期穩(wěn)定性性能對整體系統(tǒng)性能很重要。實(shí)際上,振蕩器的穩(wěn)定性表現(xiàn)現(xiàn)在由這些“中期”時(shí)間段內(nèi)的環(huán)境變化主導(dǎo)。
中期 (分鐘到幾小時(shí)) 的振蕩器穩(wěn)定性要么描述得很差,要么根本沒有被考慮,因?yàn)檫@些條件下的穩(wěn)定性被其他振蕩器/系統(tǒng)規(guī)格間接地覆蓋
從歷史上看,只有兩種 “振蕩器 / 鎖定帶寬 ”組合,即 Stratum 3 和 Stratum 3E。
但是,基于數(shù)據(jù)包的實(shí)施會根據(jù)網(wǎng)絡(luò)場景引入其他環(huán)路帶寬,因此每個環(huán)路帶寬的穩(wěn)定性變得非常重要。
數(shù)據(jù)包延遲變化 (PDV) 的非平穩(wěn)特性對本振提出了新的要求。Loop 在 10 到 0.1 mHz 區(qū)域(時(shí)間常數(shù) 10000 s)的鎖定帶寬下運(yùn)行,以過濾 PDV 引入的漂移。頻率穩(wěn)定性的系統(tǒng)規(guī)格、頻率的保持要求以及相位誤差(如果需要)將決定對振蕩器的要求。
憑借優(yōu)于 Stratum 3E 振蕩器(1 ppb 溫度穩(wěn)定性和 0.2 ppb/天老化),可以支持 0.1 mHz 范圍內(nèi)的極低帶寬,以滿足非常低的漂移生成要求。此類器件還具有良好的中期保持時(shí)間(8 - 12 小時(shí),溫度變化為 20°C),提供經(jīng)濟(jì)高效的性能
Rakon OCXO 的 MTIE 性能
Rakon 基于 ASIC 的 OCXO晶振和傳統(tǒng) OCXO 設(shè)計(jì)用于 1 mHz 至 0.1 mHz 及以下的帶寬,以及極高的保持性能。這些產(chǎn)品專為滿足最嚴(yán)格的系統(tǒng)要求而設(shè)計(jì)。Mercury+ ™ ASIC 使業(yè)內(nèi)最?。?4 x 9 mm 和 9 x 7 mm)、功耗最低 (350 mW) 和最可靠(FIT 為 <50)的 OCXO 成為可能,最大時(shí)間間隔誤差 (MTIE) Racon 的 OCXO MTIE 性能(-40 至 85°C (1°C/min) 1 mHz 回路濾波器)溫度穩(wěn)定性在 ±5 至 ±20 ppb 之間。LTE-A 和 LTE-TDD 小基站技術(shù)需要嚴(yán)格的相位精度 (±1.5 μs),而基于位置的服務(wù) (LBS) 等應(yīng)用將精度要求推向更嚴(yán)格的值 (~500 ns)。ROX2522S4 器件提供傳統(tǒng) Stratum 3E 分立式 OCXO 的性能。封裝兼容的 ROX2522S3 產(chǎn)品將性能提高了一個數(shù)量級,引入了 1 ppb 的溫度穩(wěn)定性和 0.2 ppb/天的老化性能。
對于不需要保持的系統(tǒng),符合 G.8263 規(guī)范的振蕩器仍然可以提供滿足 TDEV/MTIE 要求所需的漂移。系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員面臨的挑戰(zhàn)是評估哪個振蕩器將在哪個鎖定帶寬下工作,并且在鎖定條件下仍然滿足隱含的 TDEV/MTIE 要求。系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員還必須評估需要哪些振蕩器才能在應(yīng)用所需的指定持續(xù)時(shí)間內(nèi)提供足夠的保持。這就是 Rakon 可以提供幫助的地方!