《数字通信世界》 邮发代号 80-393 国内统一刊号 CN11-5154/TN 国际标准刊号 ISSN 1672-7274
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  RRU及光功率对射频拉远业务的影响

     
  

【摘 要】本文旨在探讨在光传输网络光功率趋于平稳的情况下,不同光功率对中兴通讯CDMA设备射频拉远的语音和数据业务造成的影响,通过对不同光功率下现网业务质量的对比分析以及结果验证,从客户感知的角度出发验证光功率的下降对射频拉远业务的影响,从而为建立射频拉远设备光功率预警机制做好准备。
【关键词】射频拉远 光功率 ECIO FFER
一、引言
经过几年的规模建设和大力发展,移动网络已今非昔比。无论网络规模还是网络质量都已经有了质的飞跃,有力地支撑了市场的发展。然而,随着市场的不断扩大和用户的需求不断深化,如何在现有网络条件下保证良好的用户感知,增强用户的忠诚度和黏性是市场提出的新要求。
在前期大规模建网阶段,为了提高网络建设速度和增强网络的灵活性,同时降低建网的成本,利用了大量的射频拉远设备进行分布式组网,在BTS的基带单元和远端射频单元(RRU)之间引入了大量的光传输链路,因此,在光传输链路质量波动和设备软硬件故障不可避免的情况下,研究在不同的传输光功率下,射频拉远业务所受到的影响就显得十分重要,这也为制定相应的预警规则,使网络能够提供良好的用户感知夯实基础。
二、设备原理分析
目前,移动网络大量使用分布式基站架构,RRU(射频拉远模块)和BBU(基带处理单元)之间需要用光纤连接。一个BBU可以支持多个RRU。采用BBU+RRU多通道方案,可以很好地解决大型场馆的室内覆盖和偏远地区覆盖问题。
RRU技术是将基站分成近端机即无线基带控制(Radio Server)和远端机即RRU两部分,二者之间通过光纤连接,其接口是基于开放式CPRI或IR接口,可以稳定地与主流厂商的设备进行连接。BBU可以安装在合适的机房位置,RRU安装在天线端,这样,将以前基站模块的一部分分离出来,通过将BBU与RRU分离,可以将烦琐的维护工作简化到BBU端,一个BBU可以连接几个RRU,既节省空间,又降低设置成本,提高组网效率。同时,连接二者之间的接口采用光纤,损耗少。射频拉远是将基带信号转成光信号传送,在远端放大。直放站就是将无线信号转成光信号传送。区别就是直放站会将噪声同时放大,而射频拉远则不会。
室内分布系统中主要是信源不同,信源主要包括宏基站、微基站、拉远型基站和直放站四种。
宏蜂窝信源:主要应用在话务量高、覆盖区域大具备机房条件的高档写字楼j大型商场、星级酒店、奥运体育场馆等重要建筑物。
微蜂窝信源:主要应用在中等话务量、中小型建筑物。
拉远型信源:为大容量基站,主要应用在话务量较高的写字楼、商场、酒店等重要建筑物,尤其适合建筑群的覆盖。
直放机信源:主要应用在覆盖区域分散的小区,补盲覆盖的电梯、地下室等场所。
由于3G网络工作在2000MHz频段,电波的传播损耗比2G频段大,信号穿透能力比2G频段弱,而且3G的高速数据业务需要更强的信号强度和信号质量,单靠室外宏基站解决室内覆盖已不能满足要求,在高层建筑的低层深处、地下车库常常存在局部盲区,通常需要建设有源和无源的室内分布系统。通常大型建筑物内部的层间有楼板,房间有墙壁,室内与室内用户之间有空间分割,BBU+RRU多通道方案就是利用这一特性。对于超过10万平方米的大型体育场馆,可将看台划分为几个小区,每个小区设置几个通道,每个通道对应一面板状天线。通常室内分布系统采用电缆的分布方式,而BBU+RRU方案则采用光纤传输的分布方式。基带BBU集中放置在机房,RRU可安装至楼层,BBU与RRU之间采用光纤传输,RRU再通过同轴电缆及功分器(耦合器)等连接至天线,即主干采用光纤,支路采用同轴电缆。在组网初期,偏远山区都是通过光纤直放站或者高山站来覆盖的,有了BBU+RRU多通道方案之后,偏远山区可以利用电信接入网内良好的动力环境,保证基站基带部分有个良好的运行环境,然后通过光纤把射频拉远模块拉到需要覆盖的区域,加装相应的天馈系统就可以实现农村覆盖了,如果条件允许的话可以给RRU安装简单的动力配套设备。
   对于下行方向:光纤从BBU直接连到RRU,BBU和RRU之间传输的是基带数字信号,基站可以控制某个用户的信号从指定的RRU通道发射出去,这样可以大大降低对本小区其他通道上用户的干扰。对于上行方向:用户手机信号被距离最近的通道收到,然后从这个通道经过光纤传到基站,这样也可以大大降低不同通道上用户之间的干扰。BBU+RRU方案对于容量配置非常灵活,可按容量需求,在不改变RRU和室内分布系统的前提下,通过配置BBU来支持每通道的扩容。
   该方案具有下列特点:独特的多通道算法实现空间隔离,可以降低干扰;覆盖和容量可独立规划;降低对干线放大器的依赖;基带容量可实现共享,扩容能力大;光纤无损耗,主干布放简便,RRU部署灵活。缺点是需增加光电转换单元,且光纤较容易损坏,需要采用铠装,cdma2000为频分双工(FDD)。
1.射频拉远设备在网络中的位置
如图1所示,RRU是独立的射频处理单元,它位于移动台和基带处理单元之间,在网络中起着承上启下的作用,通过Um接口完成用户设备的接入和无线链路传输功能,通过光接口与BBU相连,上报测量信息,发送系统信息广播,配合BBU完成整个无线基站的功能,为系统提供灵活的覆盖方式。

图1 RRU在网络中的位置及作用
2.RRU对外接口
中兴通讯ZXSDR R8860型RRU机架的外部接口见表1。
表1 ZXSDR R8860型RRU机架的外部接口
序号 名称 功能
1 LC1 BBU与RRU接口、RRU级联接口
2 LC2 BBU与RRU接口、RRU级联接口
3 AISG 设备接口、电调天线接口
4 Monitor 外部设备接口,经过特殊转接头可用于前台版本下载
5 PWR 电源接口
6 ANT 接收分集射频线接口
7 ANT 发射/接收主集射频线接口
8 RXout 频点扩展接口
9 RXin 频点扩展接口
3.RRU组网方式
目前,中兴通讯公司提供RRU设备可以实现星型组网和链型组网两种不同的方式。其中,星型组网方式采用点到点的连接方式,基带部分引出的光纤数等于射频站的总数,光纤数相对较多但可靠性相对较高;链型组网方式引出的光纤数量较少,可靠性也相对较低。如图2所示。

图2 RRU组网方式
三、测试过程及结果
由于无线环境无比复杂多变,为了保证实验过程中无线环境的尽可能平稳,从而提高实验结果的可信度,本实验选择了室外只有一个基站单PN覆盖的孤岛站点附近,在一个信号纯净的实验环境中,保证测试终端接收单一导频的情况下,通过物理手段调整RRU接收来自BBU的光功率,测试出在不同的光功率下该RRU提供的语音和数据业务的质量,以及该设备能够处理的最高和最低光功率极限值(以设备出现“为探测到RTR”告警为依据)。

1.在光功率渐变时业务质量情况
光功率计测试实验BBU光口光功率为-7.32dBm,光纤传输质量优秀,实验环境良好。本实验是通过在BBU与RRU之间接入光衰减设备,通过该衰减设备来调节RRU接收到的光功率,其中光衰减设备对光功率的损耗为3.31dB,原理图如图3。

图3 测试原理图

2.效果对比
通过调节光功率衰减器,使得RRU接收到的功率不断变化,在不同光功率下对现网业务质量进行了详细的测试对比,对比结果如图4~图7。

 


图4 光功率调整前测试效果图

 

 


图5 光功率调整为-10.63dBm测试效果图

图6 光功率调整为-15.63dBm测试效果图

图7 光功率调整为-17.63dBm测试效果图

在上述光功率调整的过程中,BBU和RRU设备始终没有产生告警,也就是说,在光功率恶化到已经影响到现网业务质量的时候,设备并没有相关的告警出现。另外需要说明的是,由于本次实验中使用的光功率计以及光衰调整设备不属于实验专用设备,在数据的精准度方面有值得商榷的地方,但是总体的方向或者趋势是可靠的。
4.设备告警机制
根据中兴通讯公司产品的介绍,其RRU射频拉远设备对光传输质量的要求较低,相应的告警机制除了光功率超出门限后的“未探测到RTR”告警之外,再也没有任何传输相关的告警。根据使用不同光模块,使用能测试1310nm和1550nm光强的任何测试仪测试BBU和RRU接收端的光强,要求如下:
⊙10kM光模块的接收光功率允许的范围是-3dBm~-18dBm,发射光功率是-5dBm~-10dBm。
⊙40kM的光模块的接收光功率允许的范围是-3dBm~-20dBm,发射光功率是0dBm~-5dBm。
⊙80kM的光模块的接收光功率允许的范围是-3dBm~-20dBm,发射光功率是2dBm~0dBm。
四、结束语
本次使用的是10kM光模块,测试了RRU接收光功率从-10.63dBm逐步降低至-17.63dBm的过程中业务所受到的影响。通过对不同光功率下射频拉远业务的测试,从1X-ECIO,1X-FFER,1X-RX,1X-TX,3G-DRC,3G-EV_RX和3G-SINR等指标的对比分析得知,随着光功率的逐渐下降,这些指标先后会受到不同程度的影响,因为本次测试涉及的光功率调整只是前向功率的调整,反向的光功率在整个实验过程中没有认为调整,故此次测试前向业务受到的影响最为明显。
总之,光功率的下降会直接影响到现网的业务质量,而相关的基带单元以及射频拉远设备没能及时的给出相应的告警提示。

参考文献见www.dcw.org.cn
[1] 《光传送网原理与技术》,刘国辉,北京邮电大学出版社,2004年01月
[2] 《对话光通信》,中国通信学会、中兴通讯学院,人民邮电出版社,2010-7-20

 

作者简介
冼健:男,1986年10月生,2009年本科毕业于南京邮电大学网络工程专业,现在广东无线网络运营中心网络运营部从事CDMA网络维护工作。(电话:13377669321,邮箱:xianj2@gdtel.com.cn,通信地址:广东省广州市天河区林和中路166号利新大厦广东无线网络运营中心,邮编:510610)


 

 
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制作:张鸿