GSM無(wú)線網(wǎng)絡(luò)基站時(shí)鐘問(wèn)題解決方案

孫健時(shí)鍇秦康

(1.中國(guó)聯(lián)通青島市分公司網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中心，山東 青島 266071；2.中國(guó)聯(lián)通青島市分公司網(wǎng)絡(luò)維護(hù)中心，山東 青島 266071)

1 概述

隨著GSM網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，基站時(shí)鐘故障，出現(xiàn)的頻次越來(lái)越多。在實(shí)際運(yùn)行中，因傳輸時(shí)鐘狀態(tài)改變引發(fā)的時(shí)鐘參考源異常故障一直是影響用戶感受的重要原因之一?；诂F(xiàn)有的組網(wǎng)模式，對(duì)GSM網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了大量理論分析與數(shù)據(jù)測(cè)試，特制定出GSM網(wǎng)絡(luò)華為BTS設(shè)備時(shí)鐘參考源異常的解決方案，針對(duì)不同情況制定不同的解決方案，最終實(shí)現(xiàn)了時(shí)鐘故障的成功解決。

2 工作原理

2.1 E1線路時(shí)鐘的傳輸原理

E1線路中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)碼流有如下幾種制式：HDB3、AMI、B8ZS與AMI ZCS，華為設(shè)備使用的是業(yè)界通用的HDB3。

HDB3制式的數(shù)據(jù)碼流包含了2MHz時(shí)鐘信息，當(dāng)設(shè)備從E1線上接收數(shù)據(jù)時(shí)，可以提取出2M時(shí)鐘，在向外發(fā)送信息時(shí)，設(shè)備也可將自身的2M時(shí)鐘信號(hào)按照HDB3的格式編輯到碼流中。

具體過(guò)程如下圖所示。

圖中的RCLK就是從E1線路中恢復(fù)出來(lái)的2M時(shí)鐘，SCLK就是發(fā)送E1數(shù)據(jù)時(shí)需要編碼的2M時(shí)鐘。

如果SCLK和RCLK相等或偏差很小，就可以認(rèn)為此設(shè)備對(duì)時(shí)鐘傳輸沒(méi)有影響，下級(jí)收到的時(shí)鐘就是從源頭提供的時(shí)鐘。否則發(fā)送到下級(jí)的時(shí)鐘就不是從源頭傳過(guò)來(lái)的時(shí)鐘，而是這個(gè)E1設(shè)備使用的SCLK。

2.2 基站時(shí)鐘狀態(tài)的含義

1、自由振蕩：不對(duì)基站的晶振進(jìn)行調(diào)節(jié)，主要應(yīng)用于上電復(fù)位后晶振的預(yù)熱，或開(kāi)局時(shí)鐘調(diào)節(jié)。

2、快捕：在外同步時(shí)鐘源正常的情況下，基站會(huì)根據(jù)參考時(shí)鐘對(duì)本地晶振進(jìn)行較大步長(zhǎng)的調(diào)節(jié)，以使基站盡快進(jìn)入慢捕范圍。在快捕模式下，對(duì)頻率差值采用差多少補(bǔ)償多少的方式進(jìn)行一步補(bǔ)償。

3、慢捕：外同步時(shí)鐘源正常的前提下，且參考時(shí)鐘與基站晶振的中心頻率差值在± 0.4Hz以內(nèi)，基站以較小調(diào)節(jié)步長(zhǎng)對(duì)本地晶振進(jìn)行調(diào)節(jié)，以便穩(wěn)定地進(jìn)入鎖定狀態(tài)。經(jīng)過(guò)快捕的差多少調(diào)多少調(diào)節(jié)后，實(shí)際頻差已很小，仍然采用差多少調(diào)多少的方式進(jìn)行。

4、鎖定：外同步時(shí)鐘源正常的前提下，且參考時(shí)鐘與基站晶振的中心頻率差值在± 0.2Hz以內(nèi)，系統(tǒng)進(jìn)入鎖定模式。在此狀態(tài)下，基站基本不對(duì)晶振進(jìn)行調(diào)節(jié)，可保證本地晶振與上級(jí)時(shí)鐘參考源的同步誤差小于±0.02ppm，遠(yuǎn)高于3GPP中要求的±0.05ppm。

5、保持：若在鎖定時(shí)參考時(shí)鐘發(fā)生故障，如丟失或偏差過(guò)大等情況，基站進(jìn)入保持模式。該模式下，基站以保持前的頻率繼續(xù)工作，直到參考時(shí)鐘恢復(fù)正常再次進(jìn)入捕捉狀態(tài)。在此模式下，如果參考源在幾天內(nèi)恢復(fù)正常，則基站進(jìn)入快捕狀態(tài)進(jìn)行微調(diào)，盡量避免出現(xiàn)頻率突變。

2.3 GSM基站時(shí)鐘的鎖定時(shí)長(zhǎng)

基站時(shí)鐘的失鎖是有一定時(shí)間的，基站時(shí)鐘從鎖定到失鎖的時(shí)間要根據(jù)傳輸線路情況而定。

基站時(shí)鐘進(jìn)入鎖定后，如果從E1線路中提取的時(shí)鐘與基站自身產(chǎn)生的13MHz時(shí)鐘之間的偏差大于0.3Hz，則被基站判定為一個(gè)異常值，進(jìn)行累積計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)采用加一減二的方式進(jìn)行：當(dāng)出現(xiàn)一個(gè)異常值時(shí)，計(jì)數(shù)器加一，當(dāng)出現(xiàn)一個(gè)偏差小于0.3Hz的正常值時(shí)，計(jì)數(shù)器減二。當(dāng)累積計(jì)數(shù)器的值達(dá)到100時(shí)，時(shí)鐘狀態(tài)會(huì)由鎖定立刻轉(zhuǎn)入捕捉。

以下幾種情況將導(dǎo)致基站時(shí)鐘狀態(tài)變?yōu)樽杂烧鹗帲?/p>

1、基站主控板的的MCK單元每260秒采集一次線路時(shí)鐘，采集8次取一次平均數(shù)據(jù)，若8次的中的最大最小值相差大于5Hz，則記為無(wú)效數(shù)據(jù)。鎖定狀態(tài)下，產(chǎn)生10次無(wú)效數(shù)據(jù)后，進(jìn)入自由振蕩狀態(tài)。

2、E1芯片從傳輸線路提取時(shí)鐘信號(hào)，若在0.2ms內(nèi)未提取到時(shí)鐘信號(hào)，則認(rèn)為參考源丟失，并在3.6秒后進(jìn)入自由振蕩狀態(tài)。

3、若基站時(shí)鐘設(shè)置為存在跟蹤范圍限制，則當(dāng)傳輸線提取的時(shí)鐘與基站自身產(chǎn)生的時(shí)鐘相差超過(guò)2Hz時(shí)，立即進(jìn)入自由振蕩狀態(tài)。

3 解決方案

3.1 傳輸問(wèn)題處理方法

根據(jù)GSM無(wú)線接入網(wǎng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，BSC與BTS的傳輸一般經(jīng)歷如下環(huán)節(jié)：

BSC接口板（GOIUB/GEIUB）-DDF（BSC機(jī)房）-傳輸網(wǎng)-DDF（基站機(jī)房）-基站設(shè)備主控板。

可以按照以下思路排查傳輸問(wèn)題：

（1）在基站機(jī)房的DDF架上進(jìn)行雙端環(huán)回，判斷BTS與BSC的狀態(tài)是否正常。

（2）在BSC機(jī)房的DDF架上進(jìn)行雙端環(huán)回，判斷BSC與BTS狀態(tài)是否正常。

（3）在基站機(jī)房與BSC機(jī)房的DDF架上進(jìn)行對(duì)向環(huán)回，并使用誤碼測(cè)試儀等工具判斷中間的傳輸網(wǎng)狀態(tài)是否正常。

（4）是否存在傳輸光端機(jī)故障。

3.2 BTS主控板故障處理方法

基站運(yùn)行所需的時(shí)鐘由主控板的MCK模塊從E1線路中提取，MCK模塊中的分頻器將輸入的時(shí)鐘分頻為8KHz的信號(hào)，該信號(hào)作為參考時(shí)鐘基準(zhǔn)信號(hào)，形成一個(gè)閉環(huán)時(shí)鐘系統(tǒng)，為基站提供高性能的13MHz基準(zhǔn)時(shí)鐘。

由于BTS主控板提取時(shí)鐘的MCK模塊為主備配置，在主MCK模塊故障情況下能實(shí)現(xiàn)MCK模塊自動(dòng)倒換。

當(dāng)BTS主控板的MCK模塊發(fā)生故障時(shí)，會(huì)上報(bào)相應(yīng)的硬件故障告警，此時(shí)可通過(guò)更換故障硬件解決。

3.3 設(shè)置時(shí)鐘校準(zhǔn)值處理方法

由于傳輸時(shí)鐘狀態(tài)的輕微變化即可引起基站無(wú)法正確調(diào)整校準(zhǔn)值，從而導(dǎo)致時(shí)鐘參考源異常，此時(shí)可通過(guò)調(diào)整校準(zhǔn)值的方法進(jìn)行處理，設(shè)置校準(zhǔn)值時(shí)，可在原值基礎(chǔ)上增加400，觀察在1分鐘內(nèi)時(shí)鐘是否進(jìn)入捕捉狀態(tài)，如果時(shí)鐘進(jìn)入捕捉狀態(tài)，那么等待20分鐘左右，基站時(shí)鐘就會(huì)進(jìn)入鎖定狀態(tài)。否則，將校準(zhǔn)值再增加400，繼續(xù)觀察1分鐘內(nèi)時(shí)鐘是否進(jìn)入捕捉狀態(tài)，如果時(shí)鐘進(jìn)入捕捉狀態(tài)，那么等待20分鐘左右，基站時(shí)鐘就會(huì)進(jìn)入鎖定狀態(tài)。如此反復(fù)設(shè)置調(diào)節(jié)，但校準(zhǔn)值最大不能超過(guò)4095。

如果增加校準(zhǔn)值的方法無(wú)效，可嘗試減少校準(zhǔn)值。在原值基礎(chǔ)上減少400，觀察在1分鐘內(nèi)時(shí)鐘是否進(jìn)入捕捉狀態(tài)，如果時(shí)鐘進(jìn)入捕捉狀態(tài)，那么等待20分鐘左右，基站時(shí)鐘就會(huì)進(jìn)入鎖定狀態(tài)。否則，將校準(zhǔn)值再減少400，繼續(xù)觀察1分鐘內(nèi)時(shí)鐘是否進(jìn)入捕捉狀態(tài)，如果時(shí)鐘進(jìn)入捕捉狀態(tài)，那么等待20分鐘左右，基站時(shí)鐘就會(huì)進(jìn)入鎖定狀態(tài)，如此反復(fù)設(shè)置調(diào)節(jié)。

當(dāng)基站時(shí)鐘狀態(tài)鎖定后，為保證即使單板復(fù)位，使用的仍然是修改的校準(zhǔn)值值，需要將校準(zhǔn)值保存到主控板的flash中，在輸入正確的校準(zhǔn)值后，點(diǎn)擊"設(shè)置"即可將其保存到flash中。需注意，調(diào)整校準(zhǔn)值后，一般不會(huì)立即進(jìn)入鎖定狀態(tài)，需要觀察2小時(shí)以上。

結(jié)論

通過(guò)對(duì)GSM網(wǎng)絡(luò)中存在時(shí)鐘參考源異常告警的基站，實(shí)施了以上的一系列處理方法，成功的消除了GSM網(wǎng)絡(luò)中的時(shí)鐘參考源異常故障，保證了業(yè)務(wù)切換質(zhì)量，提升了用戶感受。

[1]劉洪.《實(shí)現(xiàn)基站間時(shí)間同步的方法和系統(tǒng)及通信終端》華為技術(shù)有限公司[Z].

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[3]張華清.通信網(wǎng)時(shí)鐘同步方案[J].北京廣播學(xué)院學(xué)報(bào)，1999(02).

[4]范偉.《Abis over IP基站互聯(lián)系統(tǒng)架構(gòu)與時(shí)鐘同步算法研究》[Z].華中科技大學(xué).

[5]韋澤訓(xùn)，施剛，文英.移動(dòng)通信基站SDH組網(wǎng)的同步問(wèn)題分析 [J].通信與信息技術(shù),2004 (04).