王健全 白龍震

摘要:光載射頻拉遠系統(tǒng)是一種新型的分布式網(wǎng)絡(luò)覆蓋模式,它通過基帶與射頻分離的方式,將基帶部分集中處理,采用光纖將基站中的射頻模塊拉到遠端射頻單元,分置于需要覆蓋的站點上,從而節(jié)省了常規(guī)解決方案所需要的大量機房。同時,通過采用大容量宏基站支持大量的光纖拉遠,可實現(xiàn)容量與覆蓋之間的轉(zhuǎn)化。此外,射頻拉遠系統(tǒng)可以還可以支持高速鐵路,超遠距離覆蓋等場景,是3G網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用最為廣泛的一種技術(shù)。

關(guān)鍵詞:射頻;拉遠;光纖;環(huán)網(wǎng);保護倒換

Abstract:Radio remote unit by optical fiber is a new wireless coverage mode in which radio separates from base-band of base station. When planning wireless network, base-band part of base station can be centralized in machine room, and radio remote unit can be put in different sites which can implement good coverage. Radio remote unit can reduce the demand for machine room. The transform between capability and coverage can be implemented by remote radio from large capacity base station. In addition, radio remote unit can be applied for high-speed railway line coverage, super long-range coverage, etc. In a word, radio remote unit can be widely applied in 3G system.

Key words: radio; remote; fiber; ring network; protection and switching

基金項目:國家自然科學基金資助項目(60877052)

3G牌照的發(fā)放,促使無線移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到了更加廣泛的關(guān)注和空前的發(fā)展,而運營商的重組,全業(yè)務(wù)運營的新形勢,使得無線網(wǎng)絡(luò)和固定網(wǎng)絡(luò)融合成為所有運營商面臨并亟需解決的課題。

1 光載射頻拉遠系統(tǒng)的開發(fā)背景

與2G相比,給3G分配的頻率資源位于高頻段,其空間損耗大,穿透損耗也大,以WCDMA網(wǎng)絡(luò)為例,見表1;而且高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)比普通語音業(yè)務(wù)要求提供更高的載噪比,見表2。

這種情況下,要想實現(xiàn)3G的全覆蓋,如果采用傳統(tǒng)的方法,必然需要更密的站址、更多的基站、更多的投資。而且采用大功率基站的方法,很難在邊緣覆蓋速率和軟切換比例之間均衡,也帶來了規(guī)劃和優(yōu)化上的困難。正是由于這種原因,主流設(shè)備制造商都開發(fā)了主遠設(shè)備,即基帶部分集中放置,射頻部分通過低損耗的光纖拉到需要覆蓋的地方去,而且射頻部分可以靠近天線安裝。下文就對光載射頻拉遠系統(tǒng)的原理、性能及其應(yīng)用進行描述和分析。

2 光載射頻拉遠系統(tǒng)的原理及優(yōu)勢

光載射頻拉遠技術(shù)其實也不算新技術(shù),在2G室內(nèi)分布和特殊場景的覆蓋中,光纖直放站已經(jīng)采用了光載射頻拉遠技術(shù)。其基本原理為:基帶池和射頻部分分離,基帶池集中設(shè)置,射頻分布放置到需要覆蓋的場所,見圖1。

光載射頻拉遠系統(tǒng)主要是利用了光纖的低損耗特性,衍生出適應(yīng)不同場景的無線覆蓋方案。眾所周知,站址資源是運營商最難協(xié)調(diào)的資源,也是實現(xiàn)無縫覆蓋最基礎(chǔ)的資源。傳統(tǒng)的宏站對機房面積、承重都提出了很高的要求,功耗也大,相應(yīng)的配套要求也高,所以給站址的選擇帶來了很多難度。射頻拉遠系統(tǒng)集成化程度高、功耗低、體積小,而且可以將射頻部分通過光纖拉遠到需要覆蓋的地方,大大減低了站址選擇的要求。如圖2所示,射頻拉遠系統(tǒng)可以將基帶部分安裝在墻上、室外站柜中或者電源箱中,而射頻部分則安裝到天線口附近,不僅便于尋找站址,而且減少了饋線損耗,從而擴大了單站覆蓋面積和質(zhì)量,易于優(yōu)化和規(guī)劃。

射頻拉遠系統(tǒng)除了可以減低對機房的要求外,其射頻靠近天線口的方式及射頻可以分布安裝的方式使得其在某些特殊場景方式的覆蓋中相比傳統(tǒng)方式具有一定的優(yōu)勢,如在覆蓋難點超遠距離和高速鐵路的覆蓋中,射頻拉遠系統(tǒng)就可以很好的得以應(yīng)用。

3 射頻拉遠系統(tǒng)的組網(wǎng)要求

在光載射頻拉遠系統(tǒng)的應(yīng)用中,有些可能是大型樓宇的覆蓋,有些可能應(yīng)用于大型體育場、大型廣場或者城中村,還有一些應(yīng)用在地鐵隧道中,這些不同的應(yīng)用場景,又對光載射頻拉遠系統(tǒng)的組網(wǎng)提出了更高的要求。

為了適應(yīng)不同的覆蓋場合,射頻拉遠系統(tǒng)需要支持星型組網(wǎng)、鏈型組網(wǎng)、星鏈混合組網(wǎng)和環(huán)型組網(wǎng),也可能要支持這幾種組網(wǎng)方式的混合組網(wǎng)方式。

射頻拉遠系統(tǒng)畢竟將基帶和射頻分開放置,相當于增加了故障點,所以為了提高射頻大院系統(tǒng)的可靠性,就有必要將光纖自動保護倒換機制引入到射頻拉遠系統(tǒng)中來。

雙星型系統(tǒng)是路由器中常用的提高單星型系統(tǒng)可靠性的組網(wǎng)方法,這種方法完全可以引入到射頻拉遠系統(tǒng)中,如圖3所示,同一個射頻可以與兩個單獨的基帶相連接,起到相互備份的作用,這樣當一個光纖通道故障時,就能保證業(yè)務(wù)不受影響。

環(huán)形組網(wǎng)在光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中是最常用的組網(wǎng)方式,也是電信網(wǎng)絡(luò)中運用最成熟的組網(wǎng)模式,在對大型場館的覆蓋中,為了保證能覆蓋整個場所,同時保證在單點故障的情況下業(yè)務(wù)不會中斷,環(huán)形組網(wǎng)是最適合的組網(wǎng)方式。

與傳輸網(wǎng)絡(luò)不同的是,光載射頻拉遠系統(tǒng)本身并不具備自動保護倒換(APS)的功能,所以為了保證在出現(xiàn)鏈路故障的情況下系統(tǒng)不受影響,就需要采取N 個射頻拉遠單元共享兩個基帶的方式組網(wǎng)。如圖4所示,兩個基帶單元與N 個射頻單元相連,并且組成環(huán)網(wǎng)模式,這樣就能保證環(huán)網(wǎng)上的一個區(qū)段的單向或雙向故障,從而實現(xiàn)保護倒換的功能。

此外,為了支持遠距離的覆蓋,光載射頻拉遠系統(tǒng)必須支持射頻拉遠單元之間的級聯(lián),當然級聯(lián)的級數(shù)和拉遠的距離受到了系統(tǒng)的限制,現(xiàn)在一般能實現(xiàn)的是8級和最長40 km的級聯(lián)。

4 結(jié)束語

光載射頻拉遠系統(tǒng)是技術(shù)和成本驅(qū)動的產(chǎn)物,是光網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)初步結(jié)合的一種體現(xiàn)。它能大大減少運營商對于站址資源的要求,減低投資,同時能夠有效改善覆蓋效果,此外,由于其可以節(jié)約饋線損耗,而且不同的射頻單元之間可以進行小區(qū)合并,故其可以應(yīng)用在一些傳統(tǒng)技術(shù)難以解決的特殊場景如高速鐵路和超遠距離的覆蓋中。[1-8]

3G已經(jīng)在很多網(wǎng)絡(luò)中成功部署,這為移動互聯(lián)網(wǎng)提供了網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ),移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展又使得數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)快速增長,這對網(wǎng)絡(luò)又提出了更高的要求,其中一個明顯的需求是要在小區(qū)間更好的提高用戶的一致性感受,這個循環(huán)迫使移動通信向更高帶寬不斷發(fā)展。當前,低頻段的頻率資源已經(jīng)非常緊張,為了適應(yīng)帶寬需求的不斷增長,將來必須在更高的頻率上尋求新的覆蓋技術(shù),這也為光載毫米波技術(shù)的研究和應(yīng)用提供了條件。在今后的技術(shù)演進中,光載無線通信將會得到更為廣闊的發(fā)展。

5 參考文獻

[1] 射頻拉遠單元RRU與數(shù)字光纖直放站分析比較[EB/OL]. (2008-10-20)[2009-03-20].http://www.cnii.com.cn/20080623/ca501599.htm.

[2] 3G數(shù)字基站射頻拉遠CPRI規(guī)范的實現(xiàn)[EB/OL]. (2009-02-12)[2009-03-20].

http://www.cww.net.cn/tech/html/2009/2/12/ 2009212832512260.htm.

[3] GSM基站射頻拉遠系統(tǒng)技術(shù)交流[EB/OL].(2007-11-26)[2009-03-20].http://bbs.tong-xin.com/thread-17690-1-1.html.

[4] GSM數(shù)字光纖射頻拉遠系統(tǒng)[EB/OL].[2009-03-20].http://www.visiongate.com.cn/product13.htm.

[5] 射頻拉遠單元RRU與數(shù)字光纖直放站分析比較[J].移動通訊,2007,13(5).

[6] 光無線通信系統(tǒng)技術(shù)探悉[EB/OL].(2008-01-22)[2009-03-20]. http://www.eepw.com.cn/article/77808.htm.

[7] 杜碧玉.如何用好光纖拉遠?[EB/OL]. (2008-10-20)[2009-03-20]. http://www.cnopt.com/article/200810/102014352008.html.

[8] 淺析拉遠技術(shù)應(yīng)用.(2008-06-30)[2009-03-20].http://www.anfangnet.com/buxian/20080630/1472.html.

收稿日期:2009-03-20

作者簡介

王健全,博士,工作于中國聯(lián)通研究院,曾負責網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃與建設(shè)工作,現(xiàn)負責無線網(wǎng)絡(luò)的研究工作。已參加國家“863”和自然科學基金等重大項目10余項,發(fā)表文章60余篇,申請發(fā)明專利9項,出版專著2部,提交ITU文稿10余篇。

白龍震,中國聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)建設(shè)部建設(shè)管理處經(jīng)理、高級工程師,曾參與或主持中國聯(lián)通IP承載網(wǎng)方案、中國聯(lián)通長途傳輸網(wǎng)規(guī)劃、中國聯(lián)通DCN等多項研究,研究成果獲得中國聯(lián)通科技進步獎。