第三代无线基站的技术规格及标准化

2019-11-05 02:35:09

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供稿：网友

　　前所未有的开发和制定技术标准的全球努力，把我们带到了部署第三代（3G）无线基础设施的边缘。我们预备实现真正的移动接入互联网并大幅提高新网络的语音容量。不过，需要进一步的技术开发和标准化，以降低成本和推进3G基站收发信台的部署工作。
　　
　　基站收发信台（BTS）空中及有线线路（Wireline）接口的全球标准在3G中占据了中心地位。对于空中接口，采用了宽带CDMA（WCDMA）和CDMA2000两个标准。值得庆幸的是，不仅执行这两个相似标准的软硬件可以通用，而且支持两者的平台也能够构建。有线线路（Wireline）接口同样采用了两个标准：一是将用于所有早期部署工作的基于ATM的传输标准；二是将用于后期部署工作的基于本地ip的传输标准。处理无线数据包的上层协议是通用的并独立于所用的空中或有线线路接口。
　　
　　标准化的3G BTS可在无线网络中大显身手，并最终带来竞争优势和更低的成本。但真正提高BTS设计将需要在BTS内推行内部总线标准。这将拉动能够缩减资本成本（即材料清单）和运营成本（即功耗和可靠性）的硅标准投资，并真正推进3G网络的部署。
　　
　　集中控制子系统包含治理3G BTS操作的处理器实体，通常这些实体是经过复制的，以备冗余。该子系统可被集中到两个插件之上，但更典型的情况是分布于其它子系统的插件之间。
　　
　　有线线路（Wireline）传输子系统将无线数据包从BTS传送到基站控制器（BSC）。它通常由物理接口模块（PIM）和网络处理器（NP）组成。大多数BTS都支持T1或E1有线线路（Wireline）接口，其中T1为北美地区采用，E1则用于欧洲等世界其他地方。但在某些范围内，可能会需要集成化的SONET/SDH接口，将来还会需要XDSL或以太网接口。借助ATM反向多路复用技术（IMA）或IP多链路点对点协议（MLPPP），多个TI或E1接口组合成更大的虚拟通道已呈上升趋势。令人欣喜的是，由于存在分别适用于ATM和PPP的Utopia和POS-PHY接口标准，所以现在存在多种PIM选择。市场上有许多设备支持通过T1、E1、OC-3或STM-1（包括IMA和MLPPP）实现的ATM或PPP传输。该子系统中的NP取消了ATM或PPP传输链路，并处理诸如ATM的AAL2以及IP的PPP Mux等协议。由于PPP Mux标准最近才比较稳定，因此NP解决方案目前刚开始出现。
　　
　　基带处理子系统用于实施软件配置的无线通信。该子系统通常包括多个插件，而各个插件都具备数字信号处理（DSP）功能。一般情况下，这些插件都混合配置了公用DSP设备和专用（CDMA）DSP设备。服务供给商更倾向于按需来加入基带处理插件。而随着摩尔定律促使设备DSP功能的日益增强，像智能天线（SDMA）以及多用户检测（MUD）等新的信号处理增强型特性最终将可能实现，从而提高3G网络的容量。
　　
　　线性收发信台子系统用于将基带信号转换成无线频率，并且驱动天线。由于每个天线的每个部分都需要该子系统，所以它的数目可能为1到6个，甚至更多。在这里，线性度以及效率是要害的性能衡量标准。初级阶段的系统采用复杂低效的、但线性前馈的功率放大器来实现多载波功能。它们可以快速地植入系统：利用预失真技术对很低成本的放大器进行线性化，将效率最大化而不牺牲线性度（以及由此而来的性能和干扰）。通过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门正在竭力改进的主要运营成本。
　　
　　在3G BTS中，需要实现标准化的重要接口是有线线路（Wireline）传输到基带处理的接口以及基带处理到线性收发信台的接口，并分别被称为有线线路光纤（Wireline Fabric）和无线光纤(Radio Fabric)。
　　
　　有线线路光纤（Wireline Fabric）在有线线路（Wireline）传输子系统和基带处理子系统之间传送无线数据包。这些数据流的带宽总和大约为50 Mbit/s或更低。此外，有线线路光纤（Wireline Fabric）还支持接口两侧的集中控制处理器之间的通信，因此超速运行是需要的。最后，它支持从各个基带处理插件到各个有线线路（Wireline）接口插件之间的连接，以便获取冗余。有线线路光纤（Wireline Fabric）可以有多种选择，例如：千兆以太网、ATM或基于新兴处理器总线（HyperTransport、Rapid I/O或3GIO）的连接。有线线路光纤（Wireline Fabric）本身也可固化到有线线路（Wireline）接口插件上。则相互连接仅包含指向基带处理插件的点对点串行联接。这些串行接口的物理介质关联（PMD）状态多基于千兆以太网、光纤通道或Infiniband以及其他类似技术，因此运行速度出众，达到1Gbit/s或更快。
　　
　　无线光纤(Radio Fabric)在基带处理子系统和线性收发信台子系统之间传输采样或过量采样的基带信号。一般情况下，基带信号在发送方向上以3.84 MHz、在接收方向上以4 x 3.84MHz作为16-bit I和Q采样信号进行传送。因为这些信号的整体带宽较高，所以千兆位的串行互联是光纤的一个不错选择。由于基带信号的传输具有已知的、固有的延迟，因此严格的时分多工格式非常适于简化操作。尽管无线光纤(Radio Fabric)可以简单地是插件之间的点对点串连，但更复杂的互联也是需要的。互联应提供交换功能以便支持冗余，这样备用的基带处理插件或线性收发信台插件可以接管出现故障的插件。此外，它还应组合信号，从而为多个基带处理插件的输出制定路由，以便传输到一个线性收发信台插件上。最后，互联需要将各个线性收发信台插件的输出多点传送到多个基带处理插件。这些组合和多广播特性使基带处理资源能够以动态模式更高效地分配到各个组件，并且最终将支持开发诸如SDMA和MUD一类的先进特性。由于有线线路光纤（Wireline Fabric）的作用，无线光纤(Radio Fabric)的实施工作拥有许多选择余地，包括千兆以太网、ATM, HyperTransport、Rapid I/O、3GIO或派生技术。
　　
　　为了推动降低成本所需的硅标准投资并促进3G BTS的部署，有必要对有线线路光纤（Wireline Fabric）和无线光纤(Radio Fabric)接口进行标准化。假如没有这一标准，那么硅产品供给商很难确定其在每种瞄准这一市场的标准产品上投入1-2千万美元或者更多资金是否正确。同样，各个系统企业也将发现开发自身ASIC和定期更新的难度，因此也就不能利用摩尔定律来开发降低成本的可能性。而通过标准化，我们将看到天然支持标准BTS内部接口的网络处理器、通用/专用DSP、线性收发信台波形处理器和控制处理器的出现。借助这一通用化过程，3G无线基础设施的部署工作将提速，并且整个市场也将扩大。为此，PMC-Sierra公司支持诺基亚公司最近公布的开放式IP基站体系结构倡议。

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