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面向智能立体网络的移动回传建设思路探讨

发布时间:2020-06-29 16:55:02 阅读: 来源:稳定土拌合站厂家

1. 前言

在移动智能终端的快速普及和丰富的APP应用推动下,移动网络流量呈爆发性增长。爱立信预测,未来5年,全球移动数据流量(不包含Wifi,M2M流量)的增长将超过10倍。为满足移动容量增长和优化覆盖以提升用户体验的需求,移动网络结构和站点部署形态都将发生深刻的变化,构建多频段、多制式、多形态的智能立体网络(HeterogeneousNetwork,异构网络),成为移动网络发展的必由之路。智能立体网络的实施体现在无线站点建设的立体分层布局上。

首先,运营商可以在已部署的大量宏基站的基础上,充分利用已有资源优势(如完善的传输和机房条件),通过增加载频、扇区分裂、采用先进的移动通信制式和技术(如新的调制技术和多天线技术),增强现有宏基站的能力,达到增加站点的吞吐量和提升网络容量的目的。

其次,在有条件获取新的站点资源的情况下,通过增加新的宏基站,缩小站间距,以提高网络性能。为降低新站点的获取、建设成本和日常运营费用,新站点常采用RRU拉远方式来建设,BBU则集中放置在已有的宏站,以共享机房和站点设施。

更进一步,在高话务区域,可以采用小基站来提升网络容量。低功率小基站的特点是对站址及配套资源的要求低,部署灵活,采用低功率小基站能够快速提升局部热点的网络性能及用户体验。

移动运营商已经针对现有宏基站建设了基于PTN或IPRAN的回传网络,但无线站点技术和部署形态的变化,对移动回传技术选择和网络组织方式提出了新的要求。

2. RRU拉远对回传的需求及方案选择

前面提到,增加宏站密度是提高移动网络吞吐量的有效方式之一。但数量庞大的基站意味着高额的建设投资、站址配套、站址租赁以及维护费用,建设更多的基站意味着更多的资本和运营开支。

目前无线基站通常采用main-remote结构,也就是把传统基站的基带处理部分(BBU)和射频部分(RRU)分开的基站设备形态,BBU与RRU之间采用高速CPRI光接口连接,BBU和RRU即可共站放置,也可分站放置。运营商可将多个BBU集中放置在已有的宏站,而只在新站布放RRU。由于RRU远端模块灵巧轻便、便于安装维护,对机房条件和配套要求较低,系统CAPEX和OPEX低,因此可以大范围高密度地使用,从而达到建设高容量广覆盖的无线网络目的。

在BBU集中放置的基础上,为实现对BBU资源的共享和动态调度,采用协作化提高无线网络性能,可在集中布放点采用BBU基带池,实现C-RAN部署。

采用BBU集中放置(包括C-RAN部署),如何经济、高效的解决与远端的RRU传输连接是该部署方案能否成功实施的关键。为此我们需要对CPRI传输需求进行全面分析。CPRI对带宽、时延抖动和频率稳定性都有很高的要求:

1)传输带宽(1-10Gbit/s):TD-LTE承载1个8x载波,20MHz带宽,需要10Gbps带宽。

2)性能要求:误码率BER,10-12;最大抖动时+/-0.002ppm。

CPRI光口支持的最大长度因无线产品供应商而有一定区别,增加CPRI链路的距离将需要更大时钟恢复(REC)处理能力,当空中接口时序性和性能面临能力冲突时,需要考虑一种距离和性能的平衡,“时延”和“抖动”是制约CPRI传送距离的重要因素,因而目前BBU大多采用小集中方式,一个集中的BBU站点覆盖3-5平方公里的范围,远程布放5-8个采用RRU的站点。

目前部署的PTN及IPRAN移动回传技术无法满足CPRI传输对时延和带宽的需要,因而需要在PTN和IPRAN之外寻找适合连接BBU和远端RRU的传输技术。除考虑CPRI的性能要求外,选择CPRI传输还应对如下几方面进行考虑。

· 传送性能 : 传送距离和可连接RRU的数量;

· 业务透明:兼容多厂家CPRI承载,对无线技术的演进不设置限制;

· TCO:opex & capex,简化室外产品操作复杂度

下面对几种目前可选的CPRI传输方式进行比较分析比较:

由上表分析可见,在BBU小规模集中的部署情形中,光纤直驱和WDM承载是解决CPRI传输的较好方式,均可满足CPRI对带宽、时延和频率稳定性的要求。通过光纤直连把BBU和RRU连起来,形成点对点星型网络,具有维护简单和成本较低的优点,但却消耗光纤资源并且无法提供传输保护;WDM承载方式,设备成熟度高,虽然需要增加设备投入,但可节省纤芯并提供环网保护。因而在具体选择中,可根据光纤资源情况和是否需要提供传输层面的保护,综合考虑光纤布放成本和WDM设备投资,来选择相应的CPRI传输组织方式。

在BBU+RRU部署方案中,RRU与BBU分别承担基站的射频处理部分和基带处理部分,基带射频拉远的光纤中传输的CPRI信号包括基带IQ数据和OAM信令开销,其中OAM开销具备基本的对链路质量和故障的判断,包括LOS/LOF/SDI/RAI/8B10B误码检测,以及信令速率自协商和复位等功能,这些OAM信息由无线基站设备进行管理,并可用于监视传输层面性能和触发WDM传输的保护倒换。因此可将BBU和RRU以及连接两者的传输网络部分视作整体的无线部署方案,在建设和维护组织上与无线基站系统一体化统一实施。采用WDM建设CPRI承载网络连接BBU和RRU时,基站提供商可将WDM板卡与基站设备(BBU和RRU)进行深度集成,由无线网络管理系统进行统一的OAM管理。这样不但可简化设备体积、降低建设成本并简化维护管理费用,而且对现有基于BBU回传的移动回传网络不会造成架构和维护界面的冲击。

3.小基站的回传方案探讨

采用智能立体网络架构提升移动网络容量,对于大面积的高话务区域,可以通过提升已有宏站能力和增加宏站密度来解决容量需求,对于小面积的话务热点,则需要部署小基站。小基站具有体积小巧、成本低廉和无机房要求的特点,可采用较易获取的市电进行供电,并可兼容公网传输,环境适应性好,能适应各种室内外安装环境,可实现灵活部署。可以预见未来几年,小基站在移动网络中的数量将出现井喷式增长,无线基站的部署数量相比当前基站数量可能会是10倍乃至更多。

小基站的数量多、分布不均匀其,并且布放站点环境条件复杂,对回传网络解决方案提出了新挑战。

首先,面向低成本的小蜂窝的移动回传网络也应具备成本优势,因而应尽量利用最后一公里多样性的传输资源和低成本的网络技术(如以太网,DSL,无源光网络,微波传输等技术),以多种传输介质(铜线、光纤、微波等)及多种拓扑结构(环形、星形、树形、链型等)组织回传网络,以避免因回传网络总拥有成本(TCO)过高而抵消小蜂窝低成本建网的初衷。

其次,小基站回传设备暴露在公共室内外场所,会面临设备环境适应能力、站点安全、业务接入安全方面的挑战,因此通过将传输接口深度集成于小基站,可简化站点的建设和维护,满足小基站快速部署的要求。

小基站回传最后一公里可分为有线和无线两种场景:无线场景可用于在没有线缆资源或难以铺设线缆的室外小蜂窝的回传,根据站点情况采用视距(LOS)或非视距(NLOS)微波设备;有线场景则可采用宏站内置的具有多种媒介接入能力的接入网关设备(RadioAccess Gateway)或板卡,采用多种传输介质和技术(如VDSL,FTTx),将小基站话务先汇聚到宏基站,再由已部署到宏基站的回传网络实现向核心网的传输(如下图所示)。该方案可充分保证保证小基站传输接口与宏站网关的互通性和可管理性,达到宏站和小基站的统一协调和管理,具有维护界面清晰和对已有基于宏站的回传网络架构无任何冲击的优势。

运营商也可充分利用现有的接入网络和固网宽带网络,直接用于小蜂窝的移动回传,缺点是缺乏与无线设备的协调和统一管理。

4.智能立体网络部署的移动回传网络组网建议

目前,移动运营商已经采用PTN或IPRAN技术,建设了覆盖已有宏站的移动回传网络。建设无线智能立体网络,实现无线基站的立体分层布局,是提高无线网络容量和提升用户使用体验的有效方式。在智能立体网络建设实践中,无论采用RRU拉远建设新站还是部署小基站,无线基站部署形态和传输方式选择将相互影响、密不可分,无线和传输一体化协同规划和管理是提升无线网络性能的重要保证。

智能立体网络部署中,建议采用集成传输能力的一体化的基站解决方案,由无线网络管理系统对一体化基站系统进行统一的OAM管理,不但可减小基站设备体积、降低建设成本并简化维护管理,有利于实现网络快速部署;而且对现有基于BBU宏站点回传的PTN/IPRAN移动回传网络不会造成架构和维护界面的冲击,有利于无线网络建设的层次化推进。需要指出的是,随着智能立体网络的部署,现有PTN/IPRAN移动回传网络将面临巨大的容量压力,对设备和网络的扩展性将提出更高的要求。

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