移动通信网络中定时同步系统装置的设计与实现

论文摘要

本论文阐述了一种定时同步系统设计原理与装置实现。这个系统装置基于当前正在建设的TD-SCDMA移动通信网络中遇到的时钟同步问题而提出的。对其研究开发具有直接的实用意义和经济价值。在移动通信领域中,TD-SCDMA系统是一种时分双工（TDD）系统,其采用严格同步的时钟来达到上下行信道的时隙切换以提高系统对频谱的利用率,这也就需要网络各个节点上的通信设备都进行时钟同步。在移动通信实际应用中,要实现大面积无线信号覆盖,则需要建立很多小区来实现,这就要求成千上万的接入设备都时钟同步,此处所述的接入设备指基站设备（NodeB）。传统的时钟同步方式为每个基站内部安装一个GPS／北斗授时型接收机,并在基站外接一根射频线缆和GPS／北斗卫星天线相连,目标是各个基站都同步于GPS／北斗系统时钟,也就最终实现了不同地理位置上的基站设备之间的时钟同步。由于GPS天线需要较为空旷的空间环境来时刻保持接收至少一颗卫星的信号,加之卫星天线和基站之间的射频线缆不能长距离铺设,这就要求基站设备要尽量靠卫星天线安装,所以对基站选址要求较为苛刻,因此在人口密集型地区安装基站给施工造成了很大麻烦。且射频线缆成本本身就高,对卫星信号衰减大,由此,本论文所阐述的定时同步系统装置就是解决这一系列工程问题。其目的在于降低基站施工成本和便于基站施工建设。定时同步系统装置由时钟室外单元和室内单元两部分组成。室外单元负责接收卫星信号产生秒脉冲并把它发送给室内单元。室内单元则负责接收室外单元发送过来的信号并把它恢复成秒脉冲。这两个设备之间采用光纤介质进行连接。整个定时同步系统执行了由本项目自主创新提出的时钟拉远协议来实现定时同步信号的远距离精确传输。这个协议完全参考国际标准化组织的OSI分层设计,并提供了必要的远端设备状态信息上报接口和近端维护操作接口。本论文首先阐述了时钟拉远协议的规划思想而后重点分析了定时同步系统装置的设计原理和基本的实现流程。本系统一经提出便得到了广泛客户厂商的一致好评,且第一时间地推广到实际工程中,对TD-SCDMA网络建设起到了积极作用。但由于时间紧迫,开发人力有限,因此,本系统还有诸多不足的地方,这还需要在今后的工作中逐一进行改进升级。这系统最终的目标就是满足于各种需要远距离传递同步信号的工程场景。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 定时同步原理介绍
• 1.2 第三代移动通信TD-SCDMA系统发展
• 1.3 课题背景和主要任务
• 1.3.1 课题研究背景
• 1.3.2 主要任务
• 1.4 论文创新点
• 1.5 论文结构
• 第二章 定时同步系统装置需求研究
• 2.1 定时同步系统装置基本需求分析
• 2.2 定时同步系统装置功能需求分析
• 2.3 定时同步指标需求分析
• 2.4 定时同步系统装置实现可行性分析
• 2.5 定时同步系统装置设计计划方案
• 2.6 本章小结
• 第三章 网络同步相关标准研究
• 3.1 IEEE 802.3以太网标准研究
• 3.1.1 百兆以太网物理层标准研究
• 3.1.2 百兆以太网数据链路层标准研究
• 3.2 IEEE 1588v2精确时钟同步协议研究
• 3.2.1 PTP协议时钟同步原理
• 3.2.2 PTP协议时间戳机制研究
• 3.2.3 PTP协议消息集研究
• 3.2.4 PTP协议ordinary clock模型研究
• 3.4 ITU-T G.8261/Y.1361同步以太网相关标准研究
• 3.5 本章小结
• 第四章 定时同步系统装置设计方案
• 4.1 定时同步系统通信模型设计
• 4.1.1 通信模型物理层设计
• 4.1.2 通信模型数据链路层设计
• 4.1.3 通信模型应用层设计
• 4.2 通信模型消息集设计
• 4.2.1 各功能消息需求分析
• 4.2.2 消息集设计
• 4.2.3 消息处理流程设计
• 4.3 定时同步系统装置内部功能模块设计
• 4.3.1 定时同步系统发送装置内部功能模块设计
• 4.3.2 定时同步系统接收装置内部功能模块设计
• 4.4 本章小结
• 第五章 定时同步系统装置硬件和软件设计及实现
• 5.1 硬件器件选型及需求分析
• 5.2 硬件实现方案
• 5.3 软件需求分析
• 5.4 软件实现方案
• 5.5 本章小结
• 第六章 定时同步系统装置功能和性能测试及结果分析
• 6.1 测试方案制定
• 6.1.1 功能测试
• 6.1.2 性能测试
• 6.3 测试结果分析
• 6.4 本章小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 问题和展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录1:缩略语
• 附录2:8B/10B编码表