高精度、安全、成本重压下 5G亟需高精度同步地面组网

  

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  在近日举行的2019年IMT-2020(5G)峰会上,IMT-2020(5G)推进组5G承载工作组专家胡昌军发布了《5G同步组网架构及关键技术白皮书》。

  胡昌军表示,5G牌照已经发放,5G商用蓄势待发。目前5G网络正处于标准完善和产业化培育应用的关键时期,5G同步网作为必不可少的基础支撑网络,急需在技术和产业发展方面尽快推动,有力支撑5G商用。

  5G时间同步的必要性

  白皮书指出,5G同步用于支撑5G网络和业务,主要包括频率同步和时间同步,频率同步相对于现有无线通信系统并无明显变化,而时间同步则要求更加严格。

  5G本身采用TDD制式。在TDD制式无线通信系统实际部署时,基站间同步偏差、保护周期(GP)、基站收发转换时间、小区覆盖半径等多方面因素相互制约。在Sub 6G频段下,4G和5G系统要求基站间时间偏差均应小于3µs,因而,对于基本的时间同步需求来说,5G跟4G是一致的。

  另外,为了提升覆盖效率和服务体验,多天线MIMO、多点协调、载波聚合等协同增强技术将在5G系统中得到更广泛的应用。而为了确保协同有效,来自不同协同点信号的时间差不能超过循环前缀CP,从而对协同点之间的时间偏差提出了100ns量级甚至更高的苛刻要求。

  与此同时,5G网络支撑的多种新业务,包括高精度定位业务、高速移动业务覆盖、业务时延精确测量、各种垂直行业应用(如物联网,车联网,智能制造)等新业务都需要具备高精度同步需求。

  此外,5G同步应用场景更加复杂,5G的部署有更多的区域(例如室内)可能无法接收到卫星。从成本上看,5G基站部署规模大,若每个基站均加装卫星接收机,设备投资和运维成本巨大。最重要是从安全角度来看,考虑到卫星信号受到无意或有意干扰导致失效的情况越来越多,5G同步如果完全依赖于卫星授时将会带来极大安全隐患;

  高精度同步地面组网大势所趋

  面向5G的同步需求特性明确,既有与4G相同的微秒量级基本同步需求,也有5G协同增强提出的百纳秒级同步需求,还有以定位需求为代表的纳秒级同步要求,以及解决卫星覆盖盲点,提升安全可靠性,节约建设和运维成本等问题,研究建设自主可控、安全可靠的高精度时间同步网,是大势所趋、非常必要。

  白皮书指出,通过5G高精度同步组网,可满足5G系统多种业务的同步需求,解决5G网络复杂部署场景同步问题,实现天地互备,避免完全依赖卫星授时带来的安全隐患,进一步提升5G应用的安全可靠性。

  从组网方案来看,高精度时间同步通用组网模型给出了端到端的参考点位置和相关要求,是后续5G时间同步网具体组网方案的基本模型。

  从源头技术来看,卫星单频单向授时性能上无法满足高精度同步需求,当前双频技术更适合于高精度时间同步网的建设部署,共视技术可用于网络同步性能集中监控和高精度测试仪表的实现手段。

  从同步传输技术来看,1588v2技术目前仍是高精度同步的基本传输技术,可以进一步对其进行改良及增强以满足多场景高精度同步传送需求。从高精度同步监测技术来看,存在基于卫星信号的绝对监测和基于设备自身功能的相对监测等方式,可根据业务要求、网络规模、成本预算等因素进行选择。

  白皮书强调,随着5G系统商用化不断推进,作为基础支撑网络,5G同步研究及方案部署需进一步加速推动。 5G承载工作组将与业界加强合作、聚焦共识,结合运营商5G承载技术及组网架构,继续研究5G同步具体组网技术方案、5G同步网演进策略、高精度同步测试技术等内容,推动制定和完善5G高精度同步方案,全力支撑5G系统商用部署。

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