第三代無線基站的技術(shù)及標準化

Kevin Huscroft PMC-Sierra公司研發(fā)副總裁兼首席技術(shù)執(zhí)行官

　　前所未有的開發(fā)和制定技術(shù)標準的全球努力，把我們帶到了部署第三代（3G）無線基礎(chǔ)設(shè)施的邊緣。我們準備實現(xiàn)真正的移動接入互聯(lián)網(wǎng)并大幅提高新網(wǎng)絡(luò)的語音容量。不過，需要進一步的技術(shù)開發(fā)和標準化，以降低成本和推進3G基站收發(fā)信臺的部署工作。



　　基站收發(fā)信臺（BTS）空中及有線線路（Wireline）接口的全球標準在3G中占據(jù)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(zhí)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(gòu)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(shù)據(jù)包的上層協(xié)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(wǎng)絡(luò)中大顯身手，并最終帶來競爭優(yōu)勢和更低的成本。但真正提高BTS設(shè)計將需要在BTS內(nèi)推行內(nèi)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(wǎng)絡(luò)的部署。



　　集中控制子系統(tǒng)包含管理3G BTS操作的處理器實體，通常這些實體是經(jīng)過復(fù)制的，以備冗余。該子系統(tǒng)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(tǒng)的插件之間。



　　有線線路（Wireline）傳輸子系統(tǒng)將無線數(shù)據(jù)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(wǎng)絡(luò)處理器（NP）組成。大多數(shù)BTS都支持T1或E1有線線路（Wireline）接口，其中T1為北美地區(qū)采用，E1則用于歐洲等世界其他地方。但在某些范圍內(nèi)，可能會需要集成化的SONET/SDH接口，將來還會需要XDSL或以太網(wǎng)接口。借助ATM反向多路復(fù)用技術(shù)（IMA）或IP多鏈路點對點協(xié)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(xiàn)在存在多種PIM選擇。市場上有許多設(shè)備支持通過T1、E1、OC-3或STM-1（包括IMA和MLPPP）實現(xiàn)的ATM或PPP傳輸。該子系統(tǒng)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(xié)議。由于PPP Mux標準最近才比較穩(wěn)定，因此NP解決方案目前剛開始出現(xiàn)。



　　基帶處理子系統(tǒng)用于實施軟件配置的無線通信。該子系統(tǒng)通常包括多個插件，而各個插件都具備數(shù)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(shè)備和專用（CDMA）DSP設(shè)備。服務(wù)供應(yīng)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(shè)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(xiàn)，從而提高3G網(wǎng)絡(luò)的容量。



　　線性收發(fā)信臺子系統(tǒng)用于將基帶信號轉(zhuǎn)換成無線頻率，并且驅(qū)動天線。由于每個天線的每個部分都需要該子系統(tǒng)，所以它的數(shù)目可能為1到6個，甚至更多。在這里，線性度以及效率是關(guān)鍵的性能衡量標準。初級階段的系統(tǒng)采用復(fù)雜低效的、但線性前饋的功率放大器來實現(xiàn)多載波功能。它們可以快速地植入系統(tǒng)：利用預(yù)失真技術(shù)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，其原因在于功耗是管理部門正在竭力改進的主要運營成本。



　　在3G BTS中，需要實現(xiàn)標準化的重要接口是有線線路（Wireline）傳輸?shù)交鶐�處理的接口以及基帶處理到線性收發(fā)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(tǒng)和基帶處理子系統(tǒng)之間傳送無線數(shù)據(jù)包。這些數(shù)據(jù)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(cè)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(wǎng)、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(lián)接。這些串行接口的物理介質(zhì)關(guān)聯(lián)（PMD）狀態(tài)多基于千兆以太網(wǎng)、光纖通道或Infiniband以及其他類似技術(shù)，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(tǒng)和線性收發(fā)信臺子系統(tǒng)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(fā)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(lián)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(fù)雜的互聯(lián)也是需要的�；ヂ�(lián)應(yīng)提供交換功能以便支持冗余，這樣備用的基帶處理插件或線性收發(fā)信臺插件可以接管出現(xiàn)故障的插件。此外，它還應(yīng)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?shù)揭粋�線性收發(fā)信臺插件上。最后，互聯(lián)需要將各個線性收發(fā)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(tài)模式更高效地分配到各個組件，并且最終將支持開發(fā)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(wǎng)、ATM, HyperTransport、Rapid I/O、3GIO或派生技術(shù)。



　　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。如果沒有這一標準，那么硅產(chǎn)品供應(yīng)商很難確定其在每種瞄準這一市場的標準產(chǎn)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(tǒng)企業(yè)也將發(fā)現(xiàn)開發(fā)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(fā)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(nèi)部接口的網(wǎng)絡(luò)處理器、通用/專用DSP、線性收發(fā)信臺波形處理器和控制處理器的出現(xiàn)。借助這一通用化過程，3G無線基礎(chǔ)設(shè)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宣布的開放式IP基站體系結(jié)構(gòu)倡議。


摘自《通訊世界》