C-RAN组网时的CPRI时延抖动测试方法及分析

　　图6 BBU发出的CPRI信号解码结果

　　图7 RRU收到的CPRI信号解码结果

　　五、抖动测试步骤

　　当进行完系统的时延测试时，下一步是进行CPRI信号经传输后抖动的测量。这需要进行一段时间内的多次连续测量并比较输入信号和输出信号间时延的相对变化范围。测试步骤如下：

　　1)根据前面时延测量结果，对两路信号间的固有时延在示波器里进行补偿，如图8所示。可以看到进行补偿后输入和输出信号基本重合。

　　图8 固有时延的补偿

　　2)设置示波器对通道CH1的K28.5同步字符触发并进行多次波形采集，这样通道CH1的同步字符会一直保持在时间的零点，即屏幕的正中央。如果系统有抖动，通道CH3的K28.5同步字符的发生时刻会有左右的时间变化。图9分别是三次测量中，通道CH3的K28.5同步字符发生的时刻，可以明显看到时延的变化情况。

　　图9 三次测量中时延的变化情况

　　3)在示波器的Trigger Action里设置自动保存测量结果，如图10所示，可以设置自动保存测量结果的次数。随后用户可以对测量结果进行整理和统计分析。

　　图10 设置自动保存每次测量结果的拷屏

　　六、测试结果分析

　　采用前述的测试方法在机房环境理对市面上4家主流的设备厂商的无线接入网设备进行了CPRI时延抖动的测试。其中2家采用OTN传输方案，2家采用彩光直驱方案，测试中使用的光纤长度从0km~15km不等，CPRI接口上承载9.8304Gbps的真实业务。每次测试都是在约3分钟的时间内进行30次测量并对结果进行统计分析。

　　测试结论如下：

　　●采用OTN传输方案时，端到端由于设备造成的时延(扣除光纤时延以后)普遍在几个us左右，抖动约在2~4ns不等。这可能由于有OTN的成帧解帧过程会造成一定的时延和抖动。收发端进行精确的时钟同步可能有助于减小时延抖动。

　　●采用彩光直驱方案时，端到端由于设备造成的时延(扣除光纤时延以后)普遍在几百ns左右，抖动都300ps.这可能由于直驱方式没有数据处理，所以时延和抖动都较小。

　　●在机房环境下的短时间测量中，改变不同的光纤长度造成的只是绝对时延的变化，对于抖动的影响几乎很小(100ps)。实际运营情况下由于光纤造成的抖动还有待研究。

　　从测试结果来看，彩光直驱和OTN传输造成的时延抖动都没有超过CPRI规范的8ns的要求。彩光直驱时由于设备本身造成的时延和抖动相比OTN传输时都要小一个数量级。采用 OTN方案时要重点关注在不同时钟同步情况下的抖动情况。

　　以上测试结果和实际预期一致，说明测试方法是真实有效的。不过由于资源和时间所限，以上都是短时间、小样本量的测试。实际运营情况下的长时间、大样本量的测试还有待具体的测试环境。

　　七、测试方案优缺点分析

　　这种基于实时示波器和光电转换器的CPRI接口时延抖动测试方法非常精确，测试仪表的硬件固有抖动小于150fs,考虑到解码精度带来的误差总体测量精度小于1个数据bit周期(对于9.8304G的CPRI信号来说相当于约100ps)。因此，这种测试方案可以在目前没有成熟传输测试仪表的阶段有效完成精确的时延抖动测量，方便设备厂商在研发阶段进行实际测试，也可供运营商在前期规划阶段对不同组网方案进行评估。

　　另外，这套测量方案的主体是高带宽的实时示波器，这款设备还可以用用于BBR和RRU内部电路如SFP+、PCIE、DDR、时钟等接口的调试。

　　目前这套测试方案的不足之处在于还不是全自动的参数测试。测试前还需要手动进行示波器的设置，测试后还不能自动对测试结果进行统计分析。

　　不过综合考虑测试精度以及可行性，这套方案基本可以满足现阶段进行CPRI时延抖动进行摸底测试的需要，以推动绿色无线接入网的商用化进程。未来随着测试需求的进一步增多，也有可能把这套测试方案开发成自动测试软件。