RRU及光功率對射頻拉遠(yuǎn)業(yè)務(wù)的影響

一、引言

經(jīng)過幾年的規(guī)模建設(shè)和大力發(fā)展，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)已今非昔比。無論網(wǎng)絡(luò)規(guī)模還是網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量都已經(jīng)有了質(zhì)的飛躍，有力地支撐了市場的發(fā)展。然而，隨著市場的不斷擴(kuò)大和用戶的需求不斷深化，如何在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)條件下保證良好的用戶感知，增強(qiáng)用戶的忠誠度和黏性是市場提出的新要求。

在前期大規(guī)模建網(wǎng)階段，為了提高網(wǎng)絡(luò)建設(shè)速度和增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的靈活性，同時(shí)降低建網(wǎng)的成本，利用了大量的射頻拉遠(yuǎn)設(shè)備進(jìn)行分布式組網(wǎng)，在BTS的基帶單元和遠(yuǎn)端射頻單元（RRU）之間引入了大量的光傳輸鏈路，因此，在光傳輸鏈路質(zhì)量波動(dòng)和設(shè)備軟硬件故障不可避免的情況下，研究在不同的傳輸光功率下，射頻拉遠(yuǎn)業(yè)務(wù)所受到的影響就顯得十分重要，這也為制定相應(yīng)的預(yù)警規(guī)則，使網(wǎng)絡(luò)能夠提供良好的用戶感知夯實(shí)基礎(chǔ)。

二、設(shè)備原理分析

目前，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)大量使用分布式基站架構(gòu)，RRU（射頻拉遠(yuǎn)模塊）和BBU（基帶處理單元）之間需要用光纖連接。一個(gè)BBU可以支持多個(gè)RRU。采用BBU+RRU多通道方案，可以很好地解決大型場館的室內(nèi)覆蓋和偏遠(yuǎn)地區(qū)覆蓋問題。

射頻拉遠(yuǎn)技術(shù)是將基站分成近端機(jī)即無線基帶控制（Radio Server）和遠(yuǎn)端機(jī)即RRU兩部分，二者之間通過光纖連接，其接口是基于開放式CPRI或IR接口，可以穩(wěn)定地與主流廠商的設(shè)備進(jìn)行連接。BBU可以安裝在合適的機(jī)房位置，RRU安裝在天線端，這樣，將以前基站模塊的一部分分離出來，通過將BBU與RRU分離，可以將煩瑣的維護(hù)工作簡化到BBU端，一個(gè)BBU可以連接幾個(gè)RRU，既節(jié)省空間，又降低設(shè)置成本，提高組網(wǎng)效率。同時(shí)，連接二者之間的接口采用光纖，損耗少。射頻拉遠(yuǎn)是將基帶信號轉(zhuǎn)成光信號傳送，在遠(yuǎn)端放大。直放站就是將無線信號轉(zhuǎn)成光信號傳送。區(qū)別就是直放站會將噪聲同時(shí)放大，而射頻拉遠(yuǎn)則不會。

室內(nèi)分布系統(tǒng)中主要是信源不同，信源主要包括宏基站、微基站、拉遠(yuǎn)型基站和直放站四種。

宏蜂窩信源：主要應(yīng)用在話務(wù)量高、覆蓋區(qū)域大具備機(jī)房條件的高檔寫字樓j大型商場、星級酒店、奧運(yùn)體育場館等重要建筑物。

微蜂窩信源：主要應(yīng)用在中等話務(wù)量、中小型建筑物。

拉遠(yuǎn)型信源：為大容量基站，主要應(yīng)用在話務(wù)量較高的寫字樓、商場、酒店等重要建筑物，尤其適合建筑群的覆蓋。

直放機(jī)信源：主要應(yīng)用在覆蓋區(qū)域分散的小區(qū)，補(bǔ)盲覆蓋的電梯、地下室等場所。

由于3G網(wǎng)絡(luò)工作在2000MHz頻段，電波的傳播損耗比2G頻段大，信號穿透能力比2G頻段弱，而且3G的高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需要更強(qiáng)的信號強(qiáng)度和信號質(zhì)量，單靠室外宏基站解決室內(nèi)覆蓋已不能滿足要求，在高層建筑的低層深處、地下車庫常常存在局部盲區(qū)，通常需要建設(shè)有源和無源的室內(nèi)分布系統(tǒng)。通常大型建筑物內(nèi)部的層間有樓板，房間有墻壁，室內(nèi)與室內(nèi)用戶之間有空間分割，BBU+RRU多通道方案就是利用這一特性。對于超過10萬平方米的大型體育場館，可將看臺劃分為幾個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)設(shè)置幾個(gè)通道，每個(gè)通道對應(yīng)一面板狀天線。通常室內(nèi)分布系統(tǒng)采用電纜的分布方式，而BBU+RRU方案則采用光纖傳輸?shù)姆植挤绞??；鶐BU集中放置在機(jī)房，RRU可安裝至樓層，BBU與RRU之間采用光纖傳輸，RRU再通過同軸電纜及功分器（耦合器）等連接至天線，即主干采用光纖，支路采用同軸電纜。在組網(wǎng)初期，偏遠(yuǎn)山區(qū)都是通過光纖直放站或者高山站來覆蓋的，有了BBU+RRU多通道方案之后，偏遠(yuǎn)山區(qū)可以利用電信接入網(wǎng)內(nèi)良好的動(dòng)力環(huán)境，保證基站基帶部分有個(gè)良好的運(yùn)行環(huán)境，然后通過光纖把射頻拉遠(yuǎn)模塊拉到需要覆蓋的區(qū)域，加裝相應(yīng)的天饋系統(tǒng)就可以實(shí)現(xiàn)農(nóng)村覆蓋了，如果條件允許的話可以給RRU安裝簡單的動(dòng)力配套設(shè)備。

對于下行方向：光纖從BBU直接連到RRU，BBU和RRU之間傳輸?shù)氖腔鶐?shù)字信號，基站可以控制某個(gè)用戶的信號從指定的RRU通道發(fā)射出去，這樣可以大大降低對本小區(qū)其他通道上用戶的干擾。對于上行方向：用戶手機(jī)信號被距離最近的通道收到，然后從這個(gè)通道經(jīng)過光纖傳到基站，這樣也可以大大降低不同通道上用戶之間的干擾。BBU+RRU方案對于容量配置非常靈活，可按容量需求，在不改變RRU和室內(nèi)分布系統(tǒng)的前提下，通過配置BBU來支持每通道的擴(kuò)容。

該方案具有下列特點(diǎn)：獨(dú)特的多通道算法實(shí)現(xiàn)空間隔離，可以降低干擾；覆蓋和容量可獨(dú)立規(guī)劃；降低對干線放大器的依賴；基帶容量可實(shí)現(xiàn)共享，擴(kuò)容能力大；光纖無損耗，主干布放簡便，RRU部署靈活。缺點(diǎn)是需增加光電轉(zhuǎn)換單元，且光纖較容易損壞，需要采用鎧裝，cdma2000為頻分雙工（FDD）。

1. 射頻拉遠(yuǎn)設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中的位置

如圖1所示，RRU是獨(dú)立的射頻處理單元，它位于移動(dòng)臺和基帶處理單元之間，在網(wǎng)絡(luò)中起著承上啟下的作用，通過Um接口完成用戶設(shè)備的接入和無線鏈路傳輸功能，通過光接口與BBU相連，上報(bào)測量信息，發(fā)送系統(tǒng)信息廣播，配合BBU完成整個(gè)無線基站的功能，為系統(tǒng)提供靈活的覆蓋方式。

2. RRU對外接口

中興通訊ZXSDR R8860型RRU機(jī)架的外部接口見表1。

表1 ZXSDR R8860型RRU機(jī)架的外部接口

3. RRU組網(wǎng)方式

目前，中興通訊公司提供RRU設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)星型組網(wǎng)和鏈型組網(wǎng)兩種不同的方式。其中，星型組網(wǎng)方式采用點(diǎn)到點(diǎn)的連接方式，基帶部分引出的光纖數(shù)等于射頻站的總數(shù)，光纖數(shù)相對較多但可靠性較高；鏈型組網(wǎng)方式引出的光纖數(shù)量較少，可靠性也相對較低。如圖2所示。

三、測試過程及結(jié)果

由于無線環(huán)境無比復(fù)雜多變，為了保證實(shí)驗(yàn)過程中無線環(huán)境的盡可能平穩(wěn)，從而提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可信度，本實(shí)驗(yàn)選擇了室外只有一個(gè)基站單PN覆蓋的孤島站點(diǎn)附近，在一個(gè)信號純凈的實(shí)驗(yàn)環(huán)境中，保證測試終端接收單一導(dǎo)頻的情況下，通過物理手段調(diào)整RRU接收來自BBU的光功率，測試出在不同的光功率下該RRU提供的語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的質(zhì)量，以及該設(shè)備能夠處理的最高和最低光功率極限值（以設(shè)備出現(xiàn)“為探測到RTR”告警為依據(jù)）。

1. 在光功率漸變時(shí)業(yè)務(wù)質(zhì)量情況

光功率計(jì)測試實(shí)驗(yàn)BBU光口光功率為－7.32dBm，光纖傳輸質(zhì)量優(yōu)秀，實(shí)驗(yàn)環(huán)境良好。本實(shí)驗(yàn)是通過在BBU與RRU之間接入光衰減設(shè)備，通過該衰減設(shè)備來調(diào)節(jié)RRU接收到的光功率，其中光衰減設(shè)備對光功率的損耗為3.31dB，原理圖見圖3。

2. 效果對比

通過調(diào)節(jié)光功率衰減器，使得RRU接收到的功率不斷變化，在不同光功率下對現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務(wù)質(zhì)量進(jìn)行了詳細(xì)的測試對比，對比結(jié)果如圖4～圖7。

在上述光功率調(diào)整的過程中，BBU和RRU設(shè)備始終沒有產(chǎn)生告警，也就是說，在光功率惡化到已經(jīng)影響到現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務(wù)質(zhì)量的時(shí)候，設(shè)備并沒有相關(guān)的告警出現(xiàn)。另外需要說明的是，由于本次實(shí)驗(yàn)中使用的光功率計(jì)以及光衰調(diào)整設(shè)備不屬于實(shí)驗(yàn)專用設(shè)備，在數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度方面有值得商榷的地方，但是總體的方向或者趨勢是可靠的。

3. 設(shè)備告警機(jī)制

根據(jù)中興通訊公司產(chǎn)品的介紹，其RRU射頻拉遠(yuǎn)設(shè)備對光傳輸質(zhì)量的要求較低，相應(yīng)的告警機(jī)制除了光功率超出門限后的“未探測到RTR”告警之外，再也沒有任何傳輸相關(guān)的告警。根據(jù)使用不同光模塊，使用能測試1310nm和1550nm光強(qiáng)的任何測試儀測試BBU和RRU接收端的光強(qiáng)，要求如下：

⊙ 10km光模塊的接收光功率允許的范圍是－3dBm～－18dBm，發(fā)射光功率是－5dBm～－10dBm。

⊙ 40km的光模塊的接收光功率允許的范圍是－3dBm～－20dBm，發(fā)射光功率是0dBm～－5dBm。

⊙ 80km的光模塊的接收光功率允許的范圍是－3dBm～－20dBm，發(fā)射光功率是2dBm～0dBm。

四、結(jié)束語

本次使用的是10km光模塊，測試了RRU接收光功率從－10.63dBm逐步降低至－17.63dBm的過程中業(yè)務(wù)所受到的影響。通過對不同光功率下射頻拉遠(yuǎn)業(yè)務(wù)的測試，從1X-ECIO，1X-FFER，1X-RX，1X-TX，3G-DRC，3GEV_RX和3G-SINR等指標(biāo)的對比分析得知，隨著光功率的逐漸下降，這些指標(biāo)先后會受到不同程度的影響，因?yàn)楸敬螠y試涉及的光功率調(diào)整只是前向功率的調(diào)整，反向的光功率在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中沒有進(jìn)行調(diào)整，故此次測試前向業(yè)務(wù)受到的影響最為明顯。

總之，光功率的下降會直接影響到現(xiàn)網(wǎng)的業(yè)務(wù)質(zhì)量，而相關(guān)的基帶單元以及射頻拉遠(yuǎn)設(shè)備沒能及時(shí)的給出相應(yīng)的告警提示。

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