升级高速宽带（精选八篇）
升级高速宽带 篇1
关键词：全球移动通信系统,升级高速宽带,农村市场,无线接入
1 项目驱动力
随着运营商全业务竞争的日趋激烈, 在广大农村市场通过宽带实现融合发展, 已成市场所需、竞争所迫。
农村市场区域广阔, 宽带用户分散, 有线宽带接入对有线资源要求高, 有线宽带建设难度大, 建设成本、运维成本高。且农村用户的特点与城市截然不同, 目前城市宽带的覆盖方式并不一定适用于广阔的农村市场。因此通过技术创新手段实现市场竞争力提升是最佳选择。
无线宽带接入有无线局域网络 (W LA N) 和长期演进 (LTE) 两种方式:W LA N频率高、维护能力受限决定了其覆盖范围有限, 不适应于农村的宽广区域覆盖, 且建设成本高;LTE网络尚处于初期布局阶段, LTE网络在农村全面部署仍然需要很长的一段时间。
现阶段, 全球移动通信系统 (G SM) 无线网络覆盖范围广, 无线网络指标监控齐全, 网络运维的经验丰富, 运营商对网络改造、运维成本低。若利用G SM空闲频谱, 通过G SM技术演进, 利用现有的基站、天馈资源, 提供高速共享的无线宽带接入能力, 通过专用无线终端CPE (用户驻地设备) 接入, 提供用户侧的无线或有线接入, 则可在投资最大限度保护的情况下, 快速解决农村宽带接入不足的问题, 提升运营商的全业务竞争能力。
因此, 可将G SM升级高速宽带作为广大农村市场终端用户的宽带接入选择, 以提升运营商的全业务竞争能力。
2 技术可行性
G SM升级高速宽带, 在G SM系统中, 引入正交频分复用 (O FD M) 技术:调制方式, 作为G SM演进, 采用1.4 M H z频宽 (7个频点) , 可提供10 M H z的接入速率, 满足10个以上2 M H z带宽用户同时接入的需求;采用5 M H z (25个频点) 频宽, 可提供峰值35 M H z的接入速率, 满足25个以上2 M H z带宽用户同时接入的需求。
2.1 网络侧升级方案
1) 核心网侧。最大限度利用现有核心网, 基站控制器 (BSC) 新增分组控制单元 (PCU) 加板卡, 服务支持节点 (SG SN) 新增服务网关 (S-G W) 和公共数据网关 (P-G W) 功能板卡, 即可满足大流量数据业务的处理能力。
2) 基站侧。基站设备和G SM网络共用电源、风扇等模块, 增加基带板卡和传输板卡;天馈可选择和G SM网络合路共用天馈, 无额外天馈改造工作量;如无线宽带和G SM网络重点覆盖区域不同, 则可新增天馈。
3) 无线频率。沿用G SM频率, 覆盖效果得到保证, 现网天馈系统保持不变。
4) 协议。在沿用G SM协议栈的基础上引入空中接口的O FD M调制方式, 可提供10 M H z或者35 M H z的接入速率, 将G SM升级为名副其实的高速无线宽带。
G SM升级高速宽带组网架构见图1。
2.2 用户侧升级方案
在农村用户侧加装的CPE设备将G SM升级高速宽带转为W LA N或局域网 (LA N) , 以提供终端用户宽带接入。G SM升级高速宽带用户侧方案如图2所示。
3 技术方案
3.1 G S M空中接口引入O FD M调制方式
在G SM空中接口采用宽带O FD M调制方式, 相比于增强型数据速率G SM演进 (ED G E) 技术的窄带多时隙加8移相键控 (8PSK) 调制技术, 在空口极限速率上有了质的飞跃 (470 kb/s提升至35 M b/s) 。O FD M调制方式见图3。
3.2 共用G S M频率减少保护带宽
G SM升级高速宽带在ED G E中引入多载波捆绑, 利用25载波捆绑提供5 M H z频率带宽, 可提供峰值35 M H z的接入速率, 满足25个以上2 M H z带宽用户同时接入的需求。
在合并带宽达到5 M H z时, 业界G/LTE (G网长期演进) 共站点保护带宽需要0.4 M H z, W LA N保护带宽需要5 M H z。
G SM升级高速宽带首次采用广义多载波传输算法, 提升频率利用率, 减少保护带宽至0 M H z, 可以实现和G SM传统业务共用频率。见图4。
G SM升级高速宽带与业界G/LTE共站点、W LA N频率保护带宽对比数据如表1所示。
3.3 核心网侧不变基站侧与G S M共用框架
G SM升级高速宽带的核心网侧架构完全不变, 现网通过扩容部分板卡就能实现。由于接入速率大幅提高, 对现有BSC和SG SN的大数据处理能力要求提高很多, 需增加新的处理板卡:BSC侧新增PCU加板卡;SG SN侧新增S/P-G W功能板卡。
基站设备和G SM网络共用电源、风扇等框架模块, 增加基带板卡和传输板卡;天馈可选择和G SM网络合路共用天馈, 采用双极化调制方式, 可完全利用现有基站的天线、馈线系统, 无需铁塔改造;如无线宽带和G SM网络重点覆盖区域不同, 则可新增天馈。
4 农村市场应用
随着城市的发展, 一般城市均可划分为主城区、一般城区、县城、乡镇、农村等区域, 运营商根据各区域不同特点采用不同的网络部署策略。区域范围分布示意如图5所示。
目前, TD-LTE (时分长期演进) 牌照已发, 各家运营商均同时建设2G、3G、4G三张移动通信网络, 以高速移动通信服务满足移动互联网业务发展的需要。加强有线宽带和W LA N无线宽带的覆盖, 加强全业务竞争的优势。与此同时, 广袤的农村市场由于地域广阔, 用户分散且宽带用户渗透率低, 大规模建设有线宽带需要大额的投资, 不满足投资收入比。
运营商2G、3G、4G三张移动通信网络和G SM升级高速宽带区域应用场景见图6。
现阶段, 由于运营商投资均重点集中在4G网络上, 与此同时, 在农村市场部署G SM无线升级高速带宽, 可以在最大限度保证投资收益比基础上, 满足全业务竞争的需求, 抢占农村市场潜在宽带客户。
升级高速宽带 篇2
Pyramid Research高级分析师Daniel Locke指出，预计固定宽带在2008年～2014年期间将以9%的年均复合增长率增长，而移动宽带计算服务的增长速度则是这一数字的3倍左右，其市场规模到2014年预计将达到690亿美元，占固定宽带的30%。他表示: “从中期看来，由于运营商已经对HSPA+、WiMAX和LTE网络进行了大量投资，北美等发达市场将会从移动计算服务中迅速获得最多的营收。在成熟市场，移动宽带网络能够对固定网络形成补充，从而确保了最佳、最普遍的连通性，但更重要的是，它们会成为填补数字鸿沟的解决方案。”
Locke指出，移动宽带网络在新兴市场普及率的提升也会带动可寻址市场的扩大，这就使移动宽带接入服务能更有效地与固定宽带服务竞争。在许多新兴市场，尤其是印度、非洲和中东，HSPA和WiMAX网络覆盖的地理范围将在可预见的未来内超过有线基础设施。固定网络的缺乏也使3G和WiMAX成为新兴市场和发达市场农村地区获得宽带服务的最佳选择。
尽管服务定价仍然是阻碍移动宽带网络普及的因素之一，但Pyramid预计，价格的下降和大量预付计划的推出将会逐步推动该服务在新兴市场的发展。此外，在发达市场，LTE和802.16m等4G技术最终也能为提供高带宽应用的能力提供支持，从而使固定宽带用户有足够的理由选择移动宽带。
运营商升级宽带网络面临多重障碍 篇3
4月8日，工信部等7部委联合印发《关于推进光纤宽带网络建设的意见》，指出到2011年，光纤宽带端口超过8000万个，城市用户接入能力平均达到8Mbit/s以上，农村用户接入能力平均达到2Mbit/s以上，商业楼宇用户基本实现100Mbit/s以上的接入能力。并提出制定和完善光纤宽带网络建设的配套措施，支持网络建设发展。这一政策的推出有效地推动了各地的宽带网络建设，但同时配套措施目前存在的相关问题也暴露出来。
系统设备的兼容性有待提高
徐州联通的一位负责网络建设的业内人士向记者表示，徐州联通的接入方式目前都是以PON为主的，自2006年底徐州联通开始引入PON技术，目前PON设备已经应用于500～600个小区中，占了全部接入设备的80%以上，在接入设备方面非常领先。温州电信的内部员工向记者透露，目前温州电信的城域网大规模采用光网络，接入端的设备越来越靠近用户端，在节能减排方面有显著成效，PON技术也开始应用于接入网。而且温州电信已有近3万用户体验到了光纤入户带来的便利。
新技术、新设备的应用给网络管理带来了相应的难题。PON设备的大量应用，使得维护人员要从机房管理大量接入设备，另外ONU的设备也大量部署，这对设备管理方面提出了很高的要求，增加了管理方面的投入。而且由于目前PON的标准还不统一，各个厂家生产出的设备兼容性还存在一定问题，在管理和维护方面又增加了新的障碍。徐州联通的这位业内人士举出这样一个例子，他们以前使用一个小厂家的ONT设备，现在需要更新成ONU设备，需要继续使用这一厂家的相关设备，但由于厂商供货不足，无法满足需求，这时就只能用其他厂商的设备替换，然而在与原网络兼容方面却存在着很大的问题。
温州电信的内部员工也向记者表示，他们的上门维修人员在接入设备维修技能方面还存在着很大的不足，仍然需要加强培训，而且在接入设备方面希望能够进一步降低成本。厦门电信的一位员工表示，厦门的城域网中引入了大量支持QoS和DACS的宽带设备，实际应用中对于关键网元的备份和安全防护能力的建设提出了更高的要求。
用户感知仍是重点
对于宽带网络的建设而言，信息安全的管理是必不可少的。徐州联通在不断地完善其信息管理机制。不仅继续沿用传统的信息监管机制，还设立了流量监控，对流量进行实时的分析、定位，相关的监控措施在逐步地使用。他表示运营商对于用户的深层次分析还不够成熟，还无法对用户现在所使用各种增值业务的情况完全掌握，导致了在网络带宽分配方面无法有效地实现合理优化。
因带宽的提高，对客户服务和宽带网络内容提出了更高的要求。据称，厦门电信提出应聚焦用户投诉问题，进一步提升用户感知网络质量，并不断完善网络内容。同时还提出互联网网络安全工作是一项长期、艰巨的任务，运营商应从建设“人防”、“技防”、持续网络优化等方面推进互联网安全防护体系建设，提升互联网网络安全运行能力。另外在识别和控制非法运营收入方面，需要有可靠的检测手段对高带宽的非法接入进行有效管控。这一系列的措施都需要与设备商、服务商进行有机的合作，才能更好地实现。
国家政策应松驰有度
据业内专家介绍，虽然各运营商都在大力拓展宽带网络业务，但是网间的互联互通仍然是一个瓶颈，如何实现网间的有效互通仍是一个战略性的问题。带宽虽然在不断提速，但一旦涉及网间传输，传送速度就受到限制，这方面不存在技术问题，主要问题还是在于三家运营商之间的协调。这方面需要一些相关政策的支持。
另外全国的宽带网络差距依然较大，虽然在南方的很多沿海城市宽带网络在不断地提速，宽带接入水平也已经超出了国家的标准，但在西部和北部地区宽带仍然发展缓慢。一位电信研究院的专家表示，在是否提高宽带接入带宽方面，政策的大导向运营商需要考虑，但用户的需求仍然是其发展的根本所在。对于这些地方而言，目前的主要任务应是加大宽带的普及率，刺激用户信息消费。
以上专家同时表示，针对地区差异，制定不同的发展政策，这样到2011年，全国平均实现城市接入水平8Mbit/s，农村接入水平2Mbit/还是非常有希望的。
link各地宽带接入水平
武汉，4Mbit/s的宽带接入已广泛普及，而且有50%的用户接入水平在10Mbit/s以上，实现光纤到户;
徐州，联通的城市用户有90%以上都已达到10Mbit/s的宽带接入，实现光纤到桌面。
江苏，兴化电信已有10万城市用户普及了10Mbit/s的接入带宽，实现光纤到小区，苏州电信目前推出了百兆到小区的业务。
升级高速宽带 篇4
这是围绕“宽带中国”战略实施, 四川移动交出的最新成绩单、计划书。
宽带网络, 是新时期我国经济社会发展的战略性公共基础设施。在今年6月发布的2015年“互联网+”重点工作方案中, 明确提出要加快推进光网四川建设, 进一步推进城市4G网络深度覆盖, 全面完成、积极推进国省“宽带乡村”试点工程, 夯实“互联网+”产业发展发展基础。
围绕“宽带中国”和“互联网+”战略在四川的深入实施和落地, 四川移动高度重视信息基础设施建设, 下一步还将力度加码、步伐加快。
启动中小城市基础网络试点工程促全省全光网络覆盖
一根细细的光纤到底能干什么?对此, 我省绵阳、泸州等4市12区县的居民很快将会有全新的感受。
为加快推动中西部地区信息基础设施建设, 今年6月, 国家发改委和工信部联合发文, 正式批准了中西部地区中小城市基础网络完善工程实施方案, 四川成为入选实施该试点工程仅有的两个省之一。
在经过专家评审竞标后, 四川移动成为中国移动集团唯一获得试点资格的省公司, 负责绵阳、泸州、自贡、资阳4市12区县的试点工程, 将实现试点区域家庭100%的全光网络覆盖, 家庭用户宽带接入能力达到20Mbps以上, 并可平滑升级至100Mbps。
在四川移动看来, 建设好我省中西部地区中小城市基础网络完善工程及宽带乡村工程, 是落实国务院“宽带中国”和“互联网+”战略的重要抓手和民生工程, 是贯彻省委十届六次全会的重要举措, 也是实现省委提出“决战全面小康, 全力精准扶贫”的具体内容。
立足于推动我省宽带发展和普及, 缩小城乡数字差距, 为推动“宽带中国”、“互联网+”战略在四川落地做好信息网络支撑, 日前, 四川移动正式启动了中西部中小城市基础网络完善工程, 并将其作为公司“一号工程”。
在组织保障上, 四川移动已经成立了以公司总经理为组长、公司副总经理为副组长的“中西部地区中小城市基础网络完善工程及宽带乡村工程”工作领导小组。目前, 21个市州公司快速行动, 均已成立专项工作组, 省市协同推进工程建设进度。
在推动中西部地区中小城市基础网络完善工程方面, 下一步, 四川移动将结合四川实际, 按照“集约化、差异化、高起点”建设原则和思路, 创新城区别墅区、高层住宅小区、多层小区、商务楼宇、城中村、乡镇居民小区、新农村聚集区等七大标准化建设场景分类。并以此为契机, 进一步推进综合业务区、城域传送网建设, 提升家庭业务、政企业务接入能力。
再投128亿升级信息基础设施支撑“宽带中国”加速落地
四川移动在信息基础设施上的发力, 还不止于四市12区县的“中小城市”基础网络试点工程。
为了落实省委提出的“集中力量打赢扶贫开发攻坚战、奋力推进‘两个跨越’”要求, 推动城乡信息化统筹发展, 四川移动坚持高起点、高标准、快节奏的建设思路, 加快实现城乡信息基础设施再次提档升级。
为此, 四川移动以4G建设为抓手, 大力推进提速降费行动, 促进信息惠民。在2013年11月到2014年11月的一年时间里, 四川移动4G网络规模的建设情况已经超过了3G网络五年的建设规模。目前, 移动4G基站全国占比已经超过2G基站在全国占比, 实现全省19个市州乡镇100%覆盖、3A以上景区景点100%覆盖, 已成为四川最大的4G网络。与此同时, 还率先在全省运营商中启用“4G+”技术, 并在全省21市州部署了数千个双载波聚合站点, 在信号覆盖区域网速已到200Mbps, 完成了三载波试点, 下载速率超过300 Mbps, 提前达到“4.5G”水平。
在高速发展4G无线网络的同时, 四川移动也始终加快宽带建设发展, 使有线、无线互补, 让广大用户享受到高速网络的平滑过渡, 以及全网络覆盖的优势。
近年来, 四川移动积极推动国家“宽带中国”战略, 重点建设城区、乡镇驻地光纤宽带覆盖, 传输网、IP城域网扩容等宽带提速及普及工作, 已累计建成家庭宽带端口近500万线, 城镇住户的宽带覆盖率70%, 全省21个市州所在地城区已具备100Mbps光纤接入能力, 全省城市宽带用户平均接入速率达20Mbps以上。
据了解, 四川移动将进一步加大中小城市基础网络完善工程和宽带乡村工程投资, 拟于2015年-2016年在全省投入26亿元用于宽带建设。同时, 今年还积极向集团争取投资102.38亿, 在全省扩大到21个市州试点。
信息“高速公路”到村到户带动农村经济社会发展
川西的汶川樱桃、川南的自贡冷吃兔、攀西的凉山苦荞茶, 过去“养在深闺人未识”的四川名优特产, 如今只需要一通电话、一条网线, 就能以飞快的速度, 走进全国各地、千家万户。
据悉, 四川移动不断提升农村及中小城市信息化服务水平, 打造具有四川特色的“农村O2O电商体系”, 建设完成了四川农副土特产品的全国性电商平台, 积极助力农村及中小城市经济发展。目前, 已累计发展农村商户超过2万家, 实现销售量超过1700万。
城乡发展极不平衡的数字鸿沟, 在四川正被一点点填平。
作为四川独家承担自然村通电话任务的运营商, 四川移动从2004年开始, 累计投资超过100亿元。30万建设者奔赴巴山蜀水, 完成了近1.9万个农村基站建设, 累计解决了全川10962个偏远行政村、20349个偏远自然村通电话, 实现100%行政村通电话。
2011年开始, 四川移动又承担起行政村通宽带任务。通过实施光纤宽带提速相关配套工程, 积极推进全光网城乡建设。已新建宽带端口100万线和光缆2.8万皮长公里, 实现地市州行政村通光缆。
截至2015年3月, 四川移动已与德阳、遂宁、凉山等11个地方政府签署合作协议, 加入地方政府领导小组, 共同推进“宽带乡村”惠民工程项目。
2015年, 四川移动还将承担500个偏远自然村的通电话任务, 实现1100个行政村通宽带, 并解决813个行政村通互联网, 进一步缩小城乡数字差距。
信息“高速公路”到村到户, 为借助信息手段提升农村治理水平和政务服务水平, 提供了条件。
四川移动创新农村社会综合治理手段, 建成“十户联防”网格化信息管理平台, 将就近居住的村民编制为联防小组, 群组中任何一户遇到紧急情况时, 则以语音和短信方式呼叫组内成员前往救助, 达到了“邻里互助、警民互动、联防联治”的效果。
升级高速宽带 篇5
2011年是中国3G崛起的一年, 以iPhone4为代表的新型智能终端, 加上微博、即时通讯等火热的移动互联网应用, 激发了3G用户数量的快速增长。国内运营商虽然拥有着庞大的GSM/CDMA和3G网络, 还部署了数十万个WLAN热点, 但其网络承载能力还是难以满足业务的爆炸式增长需求。从今年一到三季度的重点网络项目上, 可以看出运营商在移动网络设备改造和带宽升级上都投入了比以往更大的精力和财力。
EV-DO B加速升级
相关统计显示截至第三季度, 中国电信cdma2000网络覆盖至全国342个城市、2055个县和79%的乡镇, 全国范围内电信天翼Wi-Fi热点数量已达30万, 到今年年底, 该数字将有望突破70万。
在国内三家运营商的3G网络发展中, 中国电信EV-DO因前期网络部署速度快, 低频点下覆盖质量相对较好等因素, 吸引了大批数据卡和天翼3G终端用户。在北京、广州、上海等地相继构建EV-DO Rev.B试商用网络之后, 中国电信又将该网络覆盖了西安世园会区域, 使该区域的无线理论峰值速率达到9.3Mbit/s。
近日本刊记者从广东电信研究院获悉, 中国电信EV-DO Rev.B网络升级将进一步扩大规模, 并且加快了在LTE研发测试以及和厂商密切合作上的力度。这也意味着, 中国电信除了大力发展WLAN, 将战略重点再次转向“后3G”以及下一步演进。
TD网络分流显成效
继上半年TD基站数量达到22万个之后, 中国移动技术部总经理周建明称到今年年底TD基站覆盖有望达到26万个, 明年增至30万个, 在全国范围内细化TD网络覆盖。
随着TD扩建同时进行的GSM网络的改造和优化。5月份中国移动全面下调全球通资费, 同时又在全球通套餐内大幅度增加了上网流量。因此在GSM扩容采购上加大了力度, 同时也进一步刺激了各地分公司GSM网络扩容工程的加快。因GSM网络中需替换的老旧设备比例较大, 加上站址资源、备电资源紧张, 所以今年中国移动GSM扩容采购除了基站设备, 还包括电源配套、基站配套、传输配套等设备。
此前TD网络对GSM数据业务的分流并不理想, 这一现象在今年有很大改观。中国移动统计, 到下半年已有近30%数据业务量被TD网分流, 可以看出今年中国移动在扩p容GSM和加大TD覆盖的同时, 对其业务尤其是数据业务吸收率进行了重点提升。
WCDMA与HSPA+地位巩固
中国联通WCDMA网络以高速率支撑起了大批iPhone等智能终端用户的数据业务, 今年5月正式在部分地区开通的21Mbit/s网络和6月份推出的21Mbit/s上网卡, 更为其推广3G终端和数据卡服务提供了有力支持。在完成HSPA+升级的一些地区, 经过实测, HSPA+数据卡单用户最高速率可接近20Mbit/s, 但随着用户数量的增多和大流量业务的激发, HSPA+网络带宽优势和质量的保障, 给同时担负2G/3G/WLAN优化任务的联通网优部门提出了不小的挑战。
据悉, 21Mbit/s速率的HSPA+也并不是联通网络升级的长期目标, 下一步将是42Mbit/s速率HSPA+的升级时间。
产业链人士对42Mbit/s的HSPA+升级早已提出了多种建议。对于联通考虑的两种主流方式, 华为人士称, 多载波方式 (DC HSDPA) 消耗更多的频率资源, 而MIMO方式 (多RRU) 消耗更多硬件资源, 因此建议联通下一步先采用多载波方式升级HSPA+至42Mbit/s, 节省硬件成本, 后期频谱紧张时, 再考虑兼顾多RRU路线。
WLAN高速扩张
在多网协同方向下, 运营商今年再次大举采购和部署WLAN。5月份中国电信正式启动“宽带中国翼起来”活动, 并强调要将实现光速固网、3G无线、Wi-Fi、卫星等多元宽带方式的统一认证接入, 加快天翼宽带业务推广。中国电信已逾30万个Wi-F热点中, 其中超过1万个热点以上的地区包括广东、江苏、上海、浙江等。中国联通今年一再延长Wi-F免费试用、大力采购Wi-Fi设备等, 也意在利用WCDMA网络的技术和终端优势积极发展Wi-Fi。不久前联通高层也公开表示, 联通今年对Wi-Fi的投入要高于去年, 并计划今年年底前实现对4万栋独立建筑物的覆盖。
2011年之前, 国内三家运营商WLAN建设主要集中在802.11b/g上, 针对802.11n的部署还比较少。802.11n设备可以提供比802.11a/b/g更高的接入速率, 从2011年起其产品和技术也逐步成熟, 设备的性价比显现出优势。继去年通过试点开展了网络部署之后, 运营商已经将802.11n纳入WLAN的设计和施工标准中, 对802.11n的招标比例、应用比例逐步增加。
在2G/3G/WLAN/LTE多网共建趋势下, 工程设计单位和厂商也相继发布了一些室内覆盖上的创新技术和方案, 并涵盖GSM、TD-SCDMA、WCDMA、cdma2000和WLAN等频段, 为多系统室内网络覆盖提供了一大便利。
数字4万
微秒级宽带高速捷变频技术研究 篇6
频率捷变信号广泛应用于雷达探测、电子战、导航定位、通信和测试系统中等,其性能指标的优劣直接影响武器装备的性能。现代局部战争中,雷达探测、电子对抗与反对抗的竞争日趋激烈,武器系统对其关键部件之一的频率源提出了越来越多的要求。其要求频率合成器输出频带宽、频率点数多、相位噪声低、杂散输出小的同时,频率转换速度要快,从发出频率转换指令开始,到频率转换完毕,并进入允许的相位误差范围所需的时间要短[1]。
目前频综技术从其合成方法上基本可分成三类:直接频率合成;间接式频率合成;直接数字频率合成(DDS)。三种方法在实现频率捷变方面各有特点,直接式在捷变速度上具有很大优势,但是大量的倍频、分频、混频、滤波环节增加了电路的体积和复杂度,方法移植性差;锁相式频率源具有频带宽,频谱纯,结构简单,利于小型化、集成化,噪声低的优势,被广泛应用在各种电子设备和系统中,但其缺点是频率转换时间慢;DDS具有细分辨,捷变速度快的优势,缺点是杂散较大。如果能够将三种方法有效的结合起来,以锁相环为主体,DDS和直接式为辅助,采用有效的措施降低主环锁定时间的同时可以大大改善合成器的各种性能参数,如体积大小、频率分辨率等[2,3]。
一般的锁相式频率合成器跳频时间都在数十微秒到数百微秒,如果能够将锁相式频率合成器的跳频时间缩短到数微秒甚至1μs之内无疑将有重要的意义。目前提高锁相源跳频速度的方法主要采用辅助捕获法,其中以减小起始频差的电压预置方法使用最广泛。本文主要关注的是如何提高锁相环的锁定速度,并应用到具体的合成器研制中。
1 锁相环快速捷变原理分析
由于应用鉴频鉴相器的锁相环比传统应用正弦模拟鉴相器的锁相环具有快得多的锁定速度[4],故本文只对应用鉴频鉴相器的锁相环进行讨论。
鉴频鉴相器在起始频差较大时表现为非线性,只有频差较小时才近似表现为线性。其工作过程可根据所加输入频率阶跃的大小分为两部分:牵引过程和锁相过程。若输入频率阶跃在锁定带内,则锁相环仅发生锁相过程;若输入频率阶跃较大,超出锁定带范围,则锁相环既发生牵引过程又发生锁相过程[5]。锁定带的概念为,输入参考频率与压控振荡器输出频率偏差使锁相环在一个单拍周期内获得锁定,则参考频率与反馈频率差值的大小即为锁定带大小。
电荷泵锁相环的牵引过程属于一种紊乱过程,它是一个瞬态过程,同时也是一个频率捕获过程,可用锁相环的频率特性作近似分析。而在锁定带内,电荷泵锁相环为相位捕获过程,可近似采用线性系统理论分析。采用二阶有源比例积分滤波器的锁定带为[4]:
锁定带内锁相时间的计算公式为:
式中:ωn为环路自然谐振角谐振频率;ζ为阻尼因子;Δftol为最终锁定频差;f1为初始频率;f2为进入锁定带频率。
锁定带外牵引过程时间的近似计算公式(以鉴相范围为2π的鉴频鉴相器为例)为[6]:
(1)若参考频率ω1发生阶跃变化Δω1,则牵引时间为:
(2)若VCO反馈频率ω2发生阶跃变化Δω2,如改变分频比,则牵引时间为:
此时ωn,N和Δωlock对应跳频终止频率。
从公式可以看出,环路带宽直接决定了锁定时间。环路带宽越大,锁定时间越短,反之,锁定时间越长。频率跳变的大小也决定了锁定时间。频率跳变越大,锁定时间越长,反之,锁定时间越短。
可以用一锁相单环对这几个公式进行简单的验证,如图1所示,锁相单环的鉴相频率从625 MHz跳到1 250 MHz,环路分频比为8,VCO输出从5 GHz向10 GHz跳频,设定环路的自然谐振频率为ωn=2π×9×106rad/s,相位余量为48°,最终锁定频差为100 kHz,则可近似计算得到理想条件下整个环路的跳频时间T=Tf+Tl≈1 140 ns,实测为1.65μs,考虑到非理想因素,二者相符度较高。
除了环路带宽和频率跳变大小,锁相环中的其他组件性能也对锁定时间产生直接影响,如鉴相频率,运放电压建立速度,VCO的置频速度,以及分频器、放大器等器件延时等。鉴相器的选择要鉴相频率较高,因为鉴相频率决定了反馈分频和参考频率的比较速度,减小了鉴相延时;VCO的选择要电调速度快,运放的选择要转换速度快和增益带宽积高,其他器件的选择也要有较高的速度[7,8]。
虽然采用鉴频鉴相器,并选用高速组件的锁相环也可实现数微秒的频率捷变,但是想要跳频时间达到1μs还必须应用下一节中提到的电压预置方法,另外使频率分辨率达到1Hz还必须使用DDS,优化输出信号的杂散和相噪考虑使用环内混频,并使用低相噪的晶振和VCO。
2 电压预置法原理及具体实现
电压预置法由于其实现简单、效果明显等优点,现在被普遍用来提高锁相环的跳频速度。这种方法的基本思路是:通过给VCO提供一个精度很高的调谐电压,使得锁相环的起始频差能减小到快捕带,从而实现快速锁定。在实际应用中,考虑到VCO等器件是温度敏感元件,并且压控灵敏度非常高,第一次预置可能会有较大误差,为了预置电压尽量精确,还需进行一次修正。修正即是对VCO反馈频率进行f/D变换(即频率-数字变换),将它与预先已知的输出频率的标准参考量值相比较得出两者差值,再乘上和压控灵敏度相关的系数,以此修正VCO电压预置,从而实现VCO的精确调谐。由于本方案对时间要求比较高,只进行一次修正,在跳变频率步进很小时也可不必修正[9,10]。
3 捷变频设计方案
根据以上原理和方法,设计了如图2所示的方案,目的为研制1.15~20 GHz的宽频带小型锁相频率源,要求输出频率分辨率为1 Hz,全频带范围内频率跳变时间在1μs左右。如图2所示,方案的主体为由鉴频鉴相器、环路滤波器、VCO、混频器、N分频器组成的混频锁相环,鉴频鉴相器的细分辨参考fR由DDS通过混频滤波提供,环内混频本振fM由细分辨参考电路中某一频率的谐波提供,在VCO压控端使用了电压预置和f/D变换电路,由M分频器、FPGA、D/A等组成,电压相加器将预置电压和环路电压相加后送入VCO,控制系统由FPGA、数据存储芯片以及接口电路构成。
由于电压预置和环内混频,VCO的前端电路需要特别的设计,如图3所示,包括加法电路和防失锁电路,防失锁的原理将在第5节中介绍。加法电路采用正相放大接法:
若令R1=R2,Rf=R3有VOUT=V1+V2,在实际操作中可根据情况配置合适的系数。
4 方案锁定时间分析
利用锁定时间的计算公式对本方案不加预置的环路进行估算,VCO输出10 GHz向20 GHz跳频,鉴相频率500 MHz跳到1 000 MHz,设定环路自然谐振频率为ωn=2π×10×106rad/s,相位余量仍然为48°,锁定频差100 kHz,近似计算的锁定时间为T≈700 ns,若再使用电压预置,将起始频差直接送入快捕带内,不考虑环路器件延迟,则极限情况下可获得只有100 ns的跳频时间。
由于方案中环路内使用的器件均工作在数个GHz的频率上,都只有数ns的延迟,所使用的运放也具有高的转换速率和高的增益带宽积,转换速率高达400 V/μs,在50 ns之内就可以上升[11]20 V。环路内的器件总延时时间小于200 ns。电压预置及修正反馈电路引入了f/D变换时间、DAC和加法器响应时间,整个时间可在150 ns之内完成。
环路外围电路包括细分辨参考电路和混频谐波本振产生电路,通过选取高速并行DDS,高速开关等高速器件,可以实现快速配置。从跳频指令发出,到DDS提供细分辨参考给鉴相器时间小于400 ns,在鉴相参考频率完成配置的同时可实现混频谐波本振产生及电压预置的配置到位,即在400 ns时间内完成细分辨参考,混频谐波产生和预置电压的配置。
由上面的计算可以看到,采用电压精确预置后即使加上非理想情况以及电压修正时间,以及各部分的延时也可实现1μs左右的全频带跳频。
5 若干问题讨论
5.1 环内混频的失锁现象应对[12]
在本方案的混频环中,VCO反馈频率频带较宽,参与谐波混频的频率较多。若预置控制输出与参与混频频率控制输出完全同步,即在预置电压给出控制VCO振荡并分频到达混频器的同时,谐波控制选择相应频率也同时到达混频器,则环路工作完全正常,不存在失锁现象,但是实际中二者不可能完全同步,这就存在以下两种情况。设从VCO到混频器的频率从f1到f2,对应混频本振为fL1和fL2,鉴相频率fR,fVCO反馈>f混频本振为正确的锁相模式,如图4所示。
(1)混频本振控制先到混频器,即fL2先与f1混频。若|f1-fL2|max(fR),鉴相器正常工作,但是VCO输出频率被错误牵引,在f2到达混频器时,进入正常捕获;若fL2-f1>max(fR),鉴相器不能正常工作,信号不被识别,经比相后输出Vp升高,f1变大,fL2-f1变小,最终重新进入鉴相区;若f1-fL2>max(fR),f1变大,f1-fL2继续变大,频率被越拉越远,VCO达到最大频率,即使此时f2到达,也无法重新拉回鉴相区,造成环路永久失锁。
(2)VCO反馈频率先到,即f2先与fL1混频。当f2-fL1>max(fR)时,与上面类似,环路永久失锁。
为解决这个问题,采用了电压箝位电路,对VCO的压控电压进行限制,使得任意混频后的频率都位于鉴相频率范围内,这样环路才能够正确锁定。每个混频本振对应一个电压范围值,这个电压可用稳压二极管来实现,电压预置时同时切换开关选择对应的稳压二极管实现箝位。
5.2 f/D变换
对于修正的要求是:修正时间要快,要比通过环路积分修正的速度快;修正精度小于5%。在实际计数操作时,采用等精度测量方法[13]。它的闸门时间不是固定的,而是被测信号周期的整数倍,即与被测信号同步。在测量过程中,有两个计数器分别对标准信号和被测信号同时计数。首先给出闸门开启信号,此时计数器并不开始计数,而是等到被测信号的上升沿到来时,计数器才开始计数。然后预置闸门关闭信号到来时,计数器并不立即停止计数,而是等到被测信号的上升沿到来时才结束计数,完成一次测量过程。其原理时序如图5所示。设实际闸门时间为t,标准信号频率为fs,则测量频率的相对误差为δ1(t⋅fs)。以fs=200 MHz,被测信号为20 MHz为例,设定实际闸门时间为100 ns,则测量频率误差为δ1(t⋅fs)=1(100 ns×200 MHz)=5%,满足精度要求。
6 结论
本文研究的捷变频方案,主环路采用了电压预置并反馈修正的方式,将锁相环的起始频差迅速拉入鉴频鉴相器的锁定带内,减小了锁定时间;锁相组件使用了高度运放、鉴频鉴相器等高速器件,外围电路中使用了并行DDS、高速D/A、高速开关等器件减小了系统延时,实现了快速锁定。从理论和分步实验结果来看,可以实现1μs左右的跳频。
摘要：对实现快速锁定的原理和方法进行了分析,设计了一种实现1μs快速捷变频的方案。采用电压预置的辅助捕获方式,减小跳频的起始频差,同时利用反馈修正进行精确预置,可以极大地提高锁相跳频速度。最后对方案实现中的一些问题进行了讨论。
升级高速宽带 篇7
“宽带提速”在中国不仅意味着宽带速率的提升, 更是国民经济发展的重要支柱。在2012年7月国务院印发的《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》当中, “宽带中国”被重点提及, 且首次明确了城市20M和农村4M以上的宽带接入能力。
随即, 国内三家运营商拉开了轰轰烈烈的宽带建设大潮, 数据中心大兴土建、核心网扩容、骨干网拓宽, 类似40G、100G等前沿技术也被列入运营商的建设规划当中。连带的整个光纤光缆以及系统配套产业也出现了难得的市场机遇。
然而, 产业链上的积极信号并未完全反射到用户感知中, 面对从2M提4M, 从10M冲20M的提速进程, 宽带用户却反应平平。一些用户甚至反映:自家的宽带速度并未有明显提升, 在观看高清电影或网络繁忙时段, 实际的下载速率远远低于运营商报出的“理论值”。而去年媒体报出的“假宽带”事件更是将这一问题推向了风头浪尖。
面对如此局面, 我们当然不能将责任简单地归结于“假宽带”, 毕竟在运营商所承载的网络上, 除了个人和家庭用户外, 还有很多专线网络以及增值业务应用, 况且用户体验的提升考验的是网络的整体能力, 不仅是全程全网, 内容资源、分发传送等任何环节的问题都有可能影响到用户的最终体验。
运营商需要吸取的经验在于, 不能就“宽”带而宽带, 任何不以用户体验提升为前提的网络建设都将是本末倒置的无用功。
近期, 鹏博士旗下长城宽带和宽带通面向全国提供的100M接入能力正好成为了这一观点的正面案例, 并为国内沉寂的宽带接入市场注入了新的活力。尽管业界不乏有“百兆无应用”等类似观点, 但用户办理量的激增已经给予这种说法以有力回击。
100M带来了什么?
对于100M的网络体验, 记者在鹏博士公司现场搭建的100M网络环境中, 下载一部1080p的高清电影只用了不到两分钟。
也就是说, 当你一边吃早饭一边打开手机利用家用的Wi-Fi网络下载一部最新的高清大片时, 没等你吃完饭电影就已下载完毕, 足够你打发早高峰出行时段漫长的地铁或公交旅程。
而高速宽带的另一个常见场景便是多终端的家庭网络。根据IDC调查数据显示, 在2012年第四季度, 中国智能终端市场出货量已经达9065万台, 同比增长68.8%, 平板市场同比增长12.9%;家庭客户成为了主要购买力, 在智能终端市场中, 家用客户购买占比在2012年第四季度达到了88.5%。
当PC、手机、电视等终端都与互联网建立联系, 当每个家庭至少要有3台或以上终端保持“连续在线”, 当网络视频内容从720p逐渐转为1080p时, 家庭用户原有的2～10M显然有些力不从心。
根据美国CDN公布的互联网网速排名, 中国香港以54.1M位列全球首位, 而中国内地排在了123位, 平均网速仅为1.7M。如此看来, 中国大陆地区的人均宽带接入速率远不及世界水平, 国内的宽带提速工程更是任重道远。
100M如何实现?
此前, 中国电信位于南方的部分省公司也曾有公布具备了100M的接入能力, 但其业务是否推广、后续效果如何却没有了进一步的消息披露。
那么, 拥有庞大网络基础的电信运营商尚且勉强实现100M接入能力, 鹏博士又是如何做到的?
据悉, 鹏博士自2011年底收购长城宽带后, 正式承接了后者的“奔腾一号”骨干网, 成为了国内最大一家具备“骨干+城域”网络的民营电信增值服务商, 目前业务范围已经覆盖了北京、上海、广州、深圳、武汉等近40个城市。
而100M的能力并不仅是通过网络扩容实现, 鹏博士集团董事长杨学平告诉记者:“这其中涉及很多技术性工作, 比如优化网络结构、整合内容资源, 并通过不断演进的创新技术消化后期的扩容成本, 使其成本不用附加于用户身上。”
为了提高宽带用户的使用体验, 鹏博士计划将TOP20000的内容提供商列入合作范畴, 将其全部内容都放进自身布局于全国的数据中心机房。鹏博士的工作人员告诉记者:“目前乐视网已将其网站全部内容在鹏博士的数据中心做了镜像, 如此一来, 宽带用户观看乐视网的速率就会大大提升。”不仅如此, 针对目前国内i Phone用户在APP Store下载程序速度慢的问题, 鹏博士也通过将其CDN服务提供商拉入网内的做法, 使得用户下载速度有了数倍的提升。
“最后一公里”需要竞争创新
对于鹏博士的这种“网络加速”做法, 外界也有质疑其100M并非名副其实, 不过是网内资源的高速下载而已。一旦内容源不在鹏博士的网络中, 其速度就无法达到“百兆”。
对此, 一些电信业内人士也表示, 不管鹏博士的这种100M接入能力究竟如何实现, 对于最终用户而言, 宽带速率得以提升才是最重要的, 且高性价比的接入价格 (100M每月107元人民币) 对于运营商而言, 已经造成了严重的市场冲击, 这对于促进宽带市场的竞争创新非常有帮助。
升级高速宽带 篇8
由于宽带OFDM接口的主要处理器是FPGA, 因此参考FPGA的自顶向下的设计流程, 本文的开发设计包括了七个步骤, 设计准备, 设计输入, 功能仿真, 设计处理, 时序仿真, 器件编程和器件测试。宽带OFDM接口系统在设计中, 选用Altera公司的Stratix II系列中的EP2S60 FPGA芯片作为数字信号处理单元及外部接口功能的主处理器。整个系统采用自顶向下的设计方法, 使用Verilog HDL和VHDL两种硬件描述语言来完成。使用的开发软件有Matlab7.0, Quartus II 6.0, DSPBuilder 6.0和Modelsim SE 6.0se。其中Matlab和DSPBuilder用于前期的OFDM算法仿真, 同步算法仿真以及滤波器参数设计;Quartus II为核心软件, 它完成设计输入、布局布线、设计实现及下载配置等功能;Modelsim SE为第三方仿真软件, 用于进行功能仿真、综合后仿真和布线后仿真。设计中使用了大量Altera公司元件库中的基本元件, 并利用IP核完成了FFT和RS模块功能, 大大加快了开发速度。
二、宽带OFDM接口基带设计思想
宽带OFDM接口基带设计中, , 顶层电路即本系统的总控模块。总控模块根据时序逻辑控制下层六个子模块的使能, 而各个子模块又分别调用各自的枝叶子模块。采用模块化设计, 将各部件有效地隔离, 有利于信号的处理, 从而可保证系统功能的完整性。再者, 模块化的设计便于系统调试和升级。在整体结构设计中, 这样做使电路设计更为合理, 降低了硬件的设计难度, 保证了系统开发的进度。为了便于数据流控制, 宽带OFDM接口在系统设计时参考了Altera公司常用的Avalon-ST通信接口规范。每个子模块除了数据输入输出接口外, 在设计时定义了6个主要接口:与输入有关的3个 (sink_sop, sink_eop, sink_val, 与输出有关的3个 (source_sop, source_eop, source_val) 。其中, sop表示数据开始位置, eop表示数据的结束位置, val表示数据有效。另外, 为了防止死锁并保证系统的可靠性, 本系统在设计时去掉了Atlantic最具代表性的sink_ena和source_ena, 而使用了一个总控模块处理各子模块的先后关系。这样做可以防止一个模块不工作或错误工作导致整个系统瘫痪或出错, 排除了数据处理链条带来的负反馈效应。由于各模块的时延是固定的, 总控模块主要负责产生初始控制信号和个子模块的复位信号。
三、数据流模式与宽带高速缓存
宽带OFDM接口在设计开发阶段遇到了流模式与突发模式的选择问题, 根据系统最关心的几个指标, 本文将流模式与突发模式的优劣对比如下, 出于本系统带宽和传输速率的指标要求, 本系统采用了流模式的数据处理方式。流模式虽然牺牲了等待时延和实现复杂度, 但是保证了数据连续性和高的传输效率, 方便宽带业务数据的传输。本质上, 乒乓补零和循环前缀模块类似, 缓存结构都是FIFO, 不同的是乒乓补零的输入是连续的。dfifow和cfifow分别是两个FIFO的写使能, 将输入数据按每2048个分组, 连续的分别写入这两个FIFO中。而由计数器控制dfifor和cfifor这两个FIFO的读使能, 就可以保证每2048个数据后插入512个零, 并且连续输入输出。
四、多速率多时钟信号的设计