BBU和RRU网络化组网可行性研究

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目前的3G系统中，特别是TD-SCDMA系统中，分布式基站站型得到较大规模应用，该站型也必将应用于下一代宽带移动通信LTE系统中。BBU和RRU间通过光纤进行连接，相比采用电缆连接的普通基站可以较大地降低馈线的成本和工程施工难度。但是，目前BBU和RRU间只能通过裸纤进行连接，BBU可同时连接的RRU数量有限且连接距离只能局限于楼顶到楼内。如果采用基于SDH或IP的传输网络进行BBU和RRU间的数据传输，则可以实现BBU和RRU间更加灵活的连接，这样BBU可以连接更多数量的RRU，从而提高BBU处基带资源的利用率，更好地发挥基带池的功能。同时，由于BBU的集中放置则可以更好地实现对站址资源的节约。BBU和RRU网络化组网可行性研究BBU与RRU间网络化组网将主要基于SDH或IP的光纤传输网络来进行，光纤传输网络能否满足BBU与RRU间数据传输要求，主要面临三个问题：——现有光纤传输网络能否满足BBU和RRU间数据传输的带宽要求；——现有光纤传输网络能否满足BBU和RRU间数据传输的时延要求；——现有光纤传输网络能否满足RRU和BBU间时钟传输要求。下面分别分析现有传输网络能否满足以上三个要求。BBU和RRU间数据传输带宽要求LTE系统在采用20M带宽的情况下采样速率为30.72Mbps，此时在2×2 MIMO情况下，BBU和RRU间数据传输带宽为：30.72Mbps（采样速率）×16(采样精度)×2（I/Q两路）×2（天线数）＝1966.08Mbps；3扇区容量配置下，BBU和RRU间总数据传输带宽为：1966.08Mbps×3＝5898.24Mbps。在采用4×4 MIMO的情况下，接口速率将加倍。对于10G的SDH光纤传输网络，考虑80%编码效率，有效传输带宽为8G，此时仅可以支持1个3扇区配置的BBU和RRU间数据传输带宽要求。在4×4MIMO的情况下，需要40G的光纤传输网络才能够满足BBU和RRU间数据传输的带宽要求。可见，LTE系统中要实现BBU和多个RRU间的网络化组网连接将占用大量的传输带宽，目前的传输接入网传输带宽难以满足。解决传输带宽的最终方法就是尽量降低RRU和BBU间接口带宽。对于LTE系统降低接口带宽方法可采用：降低采样精度和降低需要传输数据的天线通道个数。目前在LTE系统中，在不影响系统性能的前提下，上述两种方法都是不可行的。因此，目前很难实现传输带宽的降低。BBU和RRU间数据传输时延要求BBU和RRU间通过网络传输引入的时延将对基站的上行接收和下行发射产生影响。上行主要影响接收的接入性能和解调算法，下行则会影响信号的覆盖范围；对于TD-LTE系统，BBU和RRU间不同的传输时延还会影响不同基站间的空口同步。SDH网络的传输时延主要为光纤传输时延和SDH交叉复用设备的处理时延，传输时延相对固定，在尽量减少环路中交叉复用设备数量的情况下，可基本满足BBU和RRU间对传输时延的要求。IP网络的传输时延相比SDH网络具有较大的不确定性，容易受到网络负荷变化的影响。由于IP网络时延的不确定性，将为LTEBBU和RRU间数据传输带来一定的不确定性，因此在采用IP网络传输BBU和RRU间数据时，要使IP网络的传输距离尽可能小并且IP网络的负荷尽可能轻。WDM无源光网络类似SDH网络，具有较小的时延，且时延相对固定，可基本满足BBU和RRU间对传输时延的要求。对于TD-LTE系统，BBU和RRU可通过采用GPS或基于IEEE1588的有线时间同步来保证RRU和BBU之间的上下行传输同步。下行方向，RRU和BBU根据GPS或基于IEEE1588的有线时间同步定时约定下行发送时间，BBU根据传输延时及抖动情况可留出较多的提前量来保证下行的发射；上行方向，BBU侧可通过一定深度的缓冲器来进行数据的缓存，从而保证对上行数据的正确接收。BBU和RRU间时钟传输要求BBU和RRU间时钟传输的主要要求是保证RRU中载波频率的长期稳定度至少满足0.05ppm。LTE系统中RRU将主要采用稳定度较高的时钟晶振来实现，可满足时钟短时间稳定度要求；通过对SDH网络采用相应的再定时方法，让RRU中的时钟频率长时间同步到SDH网络的BITS时钟系统，可基本满足RRU时钟长时间稳定度要求。在采用IP网络进行BBU和RRU间数据传输时，由于IP网络为异步网络，目前网络无法保证高稳定度时钟的传输，需要将IP网络升级为syncEthernet来保证BBU和RRU间的时钟稳定传输需求。LTE系统中RRU在采用基于GPS或基于IEEE1588的有线时间同步时，辅以本地高稳晶振，可实现较长时间、高稳定度的时钟输出，以满足时钟短期和长期的精度要求。这种情况下，RRU中时钟稳定度可以不依赖传输网络中的时钟稳定度。基于WDM的BBU和RRU间网络化组网在LTE系统中RRU采用GPS或基于IEEE1588的有线时间同步的情况下，BBU和RRU间数据传输的主要难度是高的数据传输带宽。通过分析可知，目前10G的光纤传输网络仅可支持1个3扇区配置的LTEBBU和RRU间数据传输带宽要求。对于传输带宽在10G以上的数据传输，需要引入WDM技术来实现。相比SDH，WDM传输网络更具成本上的优势。＊＊＊通过以上分析可知，LTE系统中BBU和RRU间的数据传输带宽较高，是影响BBU和RRU间网络化组网的主要因素，传统的SDH光纤传输网络将不适合BBU和RRU间数据的传输；将来随着WDM设备的普及和成本降低，也不排除采用WDM传输网络作为BBU和RRU间数据传输的可能性。另外，我们将进一步研究基站系统设计方式，以降低BBU和RRU间的数据传输速率，实现BBU和RRU间数据的网络化传输。-------------------------------------------------------------------------------------------------------3G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。　　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电分布方式，而BBU+RRU方案则采用光纤传输的分布方式。基带BBU(Building Base band and Unite室内基带处理单元)集中放置在机房，RRU(Rerate Radio Unite远端射频模块)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。　　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，这样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来支持每通道从1／6载波到3载波的扩容。　　理论与实践证实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。但是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。TD—SCDMA室内分布系统与其它3G的区别TD—SCDMA为时分双工(TDD)，WCDMA、cdma2000为频分双工(FDD)，空中接口的技术体制也不同，因此，其室内分布系统也有所不同。　　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。(1)宏蜂窝信源：主要应用在话务量高、覆盖区域大j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。(2)微蜂窝信源：主要应用在中等话务量、中小型建筑物。(3)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。(4)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。3G网络与2G网络的区别由于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。