BBU RRU分布式基站组网模型探讨中电网

　　2010年第11期，第43卷总第227期通信技术Communi cati ons Technol ogyV01．43，No．1I，2010No．227，TotaHyBBU+RRU分布式基站组网模型探讨黄耿，郭鸿( 广西通信规划设计咨询有限公司，广西南宁530028)【摘要】基站基带单元+射频拉远模块( BBU+RRU) 分布式基站组网因其快速、经济的特点，已成为当前移动网络建设的重要方式之一。随着应用越来越广泛，需要对BBU+RRU的组网模型进行进一步的探讨，以满足实际应用的需要。本文试根据网络拓扑和设备设置两个方面提出不同的组网模型，给出各种模型适用的建设场景，分析了在实际组网应用中潜在的问题，特别针对组网模型与工程造价之间的关系进行了较为深入的分析，所得出的结论可为建设经济高效的移动网提供参考。【关键词】BBU(基站基带单元)；RRU(射频拉远模块)；星形组网；链形组网；集中式组网；下沉式组网【中图分类号】TN929．533【文献标识码】A【文章编号】1002一0802(2010)Il 一012905Di scussi on onNetworki ngModel s of BBU+RRUDi stri buted Basestati onHUANGGeng，GUOHong( GuangxiDesi gni ng＆Consul ti ngInsti tute of Tel ecommuni cati onCo．1ad，Nanni ngGuangxl 530028，Chi na)【Abstract】BBU+RRUdi stri butednetworki ng，fori tsrapi dbui l di ngand economi c characteri sti cs．has becomeani mportant wayi n mobi l e network constructi on．wi th i ts wi der and wi detappl i cati on，i ti s necessary tostudythenetworki ng model s of BBU+RRU，thusto meet the needs ofpracti cal appl i cati on．Basedon thenetwork topol ogy and devi cei nstal l ati on，thi s proposessome net wor-ki ngmodel s，di scusses thei rappl i cati ons andpotenti al probl ems，and accondi ngtO thepracti cal appl i cati on scenari os。anal yzesthe constructi on cost of these model s，thus provi di ngsome reference to the constructi on of costeffecti ve mobi l e network．【Key w讪】BBU；RRU；starshaped networki ng；chai nshapodnetworki ng；central i zed networki ng；si nkstyl e networki ngO引言BBU+RRU的组网方式具有快速、经济、资源利用率较宏基站高的特点，目前已大规模应用于移动网络建设中。但建设的过程中也遇到诸如需新建长距离光缆、BBU基带资源还得不到充分利用等问题，需要结合实际情况，综合分析组网模式与建设造价之间的关系，探讨其组网模式的适用性、安全性、经济性，为建设低成本、高性能的移动网络提供参考。l BBU+RRU组网原理BBU+RRU又称分布式基站，其原理就是把传统宏基站的基带部分和射频部分分开，分成BBU和RRU两个设备：BBU是基站基带单元，负责基带信号处理与传输，连接GPS( 全球定位系统) 时钟；RRU是射频拉远模块，负责射频收牧祷开期：20100330。1≮作者简介：黄耿(1976一)，男．T学学l 二，工程师，主要从事移动通信、传输专业咨询．殴计的丁：作：郭鸿( 1982一) ．男，工学学士。懿。。。工程帅，主要从事移动通信专业咨询、设计的工作。⋯ 瑚发。两者之间通过2芯光纤连接，传送基带数据和OAM信令数据。具体结构如图l 所示⋯ 。I Iub接Ij 处婵单／iI BBURRU丫、王基中射时主带● ■频■ _．频钟_-控● 呻处处处盟咀理理理兀兀照盟苴兀几兀图1BBU+RRU结构和传统宏基站相比较，BBU+RRU有如下优势：①BBU体积小( 高l u) 、功耗低( 2 A) 、安装方便、资源配置灵活。RRU体积小、安装方便( 可挂墙、挂杆安装) ，不需机房与空调，大大降低了选址难度，节约了运维成本，符合节能减排的方针；②BBU和RRU之间采用光纤连接，传送数字基带信号，减少了馈线长度，方便施工；③智能资源共享。BBU+RRU方式实现基带资源共享，129万方数据可以实现集中、以及话务量凋度，从而节省基带资源；④在扩容、升级过程中，通过在BBU上扩容、增加处理板即可实现站点的平滑扩容和升级，无需逐个站点上站操作。需要注意的是，BBU与RRU间虽采用光接口，但接口使用的是私有协议，即厂家之间的BBU与RRU之间无法互联互通，目前也无法使用传统的传输设备，如SDH、MSTP、交换机、由器或PON进行连接。这也给网络组建、网络安全带来一定的不便。2 BBU+RRU组网模型及适用场景2．1按网络拓扑建立组网模型根据网络拓扑的不同，BBU和RRU之间可以建立星形、链形和环形3种组网方式，如图2所示。醐昏一晗( aJ 星彤组网(b)链形组网( c) 环形组网图2BBU+RRU组网模型( 拓扑不同)星形组网是将，v个RRU分别通过光纤连接在一个BBU不同光口上，实现I：N的接入。该组网方式可扩展性好，RRU的连接极限取决于BBU提供的光口数量，但需要占用大量的裸纤资源，适用于光纤资源丰富的区域。链形组网是指Ⅳ个RRU采用光纤和自身的光口一一级联的方式，最后到BBU的一个光口上BJ 。该组网方式可节约光纤资源，RRU连接极限取决于RRU连接所用光纤所能提供的带宽，此组网方式安全性较差，一旦链条前端的光纤连接出故障，会引起后端一连串RRU服务中断。环形组网是指RRU和BBU之间的两对光纤采用不同物理径，两光纤同时出现问题的概率极低，既提高了组网的可靠性，又比完全星形连接所需的光纤数量少。环型组网目前只停留在理论层面，实际场景中未见到相应的产品及应用。2．2按设备设置建立组网模型根据BBU与RRU设备设置地点的不同，BBU+RRU的组网有BBU与RRU分设式、宏基站与RRU分设式、BBU与RRU合设式3种方式，如图3所示。所或汇聚节点．RRU放置在站点侧，实现1：N的。根据目前设备的能力和网络安全性考虑，典型的配置下比不超过I：6，即1个BBU最多带6个站点。分设式组网方式下，只有BBU侧需要配置传输设备，RRU侧不需配置。分设式的组网方式组网灵活、方便、便于扩展，而且基带池的资源可以供多个站点共享，多用于话务量不高的室分站点、乡镇以下站点，实现网络“ 薄” 覆盖【3J 。但由于此方式缺乏BBU与RRU问光纤线的手段，对于优先级别较高的站点不要采用。( 2) 宏基站与RRU分设式借用宏基站的基带资源，增加射频拉远板件，把宏基站视为BBU，RRU放置在新设站点侧，实现l ：，v的。比不超过1：6。此组网方式适用于新建站点附近有宏基站，其话务量较低，光缆建设成本和难度均不高的情况，如城区的室分站点，乡镇或高速附近的补盲等，实现将现有网络资源“ 摊薄” 。传输部分可直接使用宏基站的传输资源一J 。( 3) BBU与RRU合设式即BBU与RRU合设在基站侧．BBU可设在机房或楼面室外机柜内，RRU设在天馈侧。这种方式需要另外配置传输设备。合设式适用于话务量较高的站点，如市区、县城的室外站或热点地区的室分站点。合设式更类似于传统的市区室内宏基站，但由于不需租用机房，不需配置宅调，合设式的BBU+RRU在建设周期、建维成本、节能减排方面都具备明显优势。3BBU+RRU组网模型应用及潜在问题在现网中，为减少光纤资源的占用，在拓扑上多采用星形+链形型的组网模型、在设备设置上多采用BBU与RRU分设模型。如图4所示。⋯⋯⋯⋯．，图4现网应用的BBU+RRU组网方式爨嚣鑫留弋彭名{名．( a) BBu与RRu分设式( b) 宏基站与RRu分设式( c) BBU与RRU合设式图3BBU+RRU组网模型( 设备设置不同)130( 1) BBU与RRU分设式即BBU与RRU分置，BBU集中放置在某个中心局目前实际应用中潜在的主要问题分析如下：①如果BBU下带RRU数量少，比设置不合理，不能充分利用其基带池资源。会造成BBU基带资源利用率低。的比是1：21：6，尽量避免出现l ：l 或大于l ：6的情况；②光纤资源占用率高：现网分布式基站BBU一般是集中设置在机房配套条件较好的汇聚节点内( 如、模块局及大接入网机房) ，BBU与RRU间的连接方式采用2芯光万方数据缆，对光缆纤芯需求量较大，加大了光缆建设量，抬升了无线网络整体造价；在实际应用中，已出现为将光缆打通回BBU局所，新建长距离光缆( 5km) 的情况，造成建设成本增大。在这种情况下，可考虑将BBU下沉到接入网点，使RRU能就近接入。然而下沉后又将增加BBU、接入网点配套电源的建设成本。这需要根据实际情况选取最经济、最优的建设方式。后文将对此进行针对性讨论；③BBU与RRU问以星型和链型组网为主，缺乏有效的光缆故障机制；④RRu多位于偏远山区，配置的蓄电池容鼍较低，断电后续航能力弱。当组网受限于光缆而需要BBU下沉时，接入网点的电源通常无法满足要求，需要额外配置电池组和电源模块，这又会增加成本；⑤定位业务开展困难：由于GPS只安装在BBU侧，RRU侧无定位功能，不利于今后定位业务开展。4BBU+RRU组网工程造价分析上述提到的现网存在问题中，对实际组网和建设投资影响最大的就是第( 二) 点。是将BBU集中于汇聚点，还是下沉至接入点在工程总体建设成本上最节省，需要进一步探讨。以下就针对组网模型与光缆建设、工程造价间的关系进行分析。( 1) 将BBU集中设置在汇聚点组网结构如图5所示。图5BBU集中式设置的工程组网模型该场景图的说明如下：①假设将rn个BBU集中设置在汇聚点，配置传输设备经传输网与BSC相连；该场景下站点共Ⅳ个( Ⅳ=r／, I+珏2+mF、⋯+r／, m22ni ，；，=I②BBU。下带的站点r／, ，个，标识为RRU 一RRU㈨( 为便于描述，图5中每个RRU表示1个站点，省去站点中级联的其他RRU，下同) ，每个站点对应需新建的光缆长度设为L1。一L。；BBU2下带的站点％个，标识为RRU2。一RRU2砣，这些站点的光缆需先通过光缆接入点2再接入BBU：，每个站点对应需新建的光缆长度设为k。一k以；依此类推，BBU。下带的站点标识为RRU和一RRu。。，对应需新建的光缆长度设为L。l L一；③光缆接入点2一rn需新建至汇聚点的光缆长度设为kL。，则BBU集中场景的工程总造价P。应为汇聚传输、所有BBU、RRU及新建光缆的综合费用之和，即：Pc=P，+P。+PR+PL，(1)其中，P，为汇聚点传输节点综合造价( 含传输设备及配套ODF、DDF、机架等) ，PB为单个BBU的综合造价，PR为单个RRU的综合造价，为所有新建光缆的综合造价。对于BBU的造价：P。=P彤+％+⋯％=％。一般情况下，每个BBU的综合造价( 含主设备、配套电源、GPS等) 基本相同，这里假设均为P。，则上式变为：P8=历以。(2)对于RRU的造价：岛=％。+⋯+％州+％。+⋯％心+P。” +P胁。=P舻为简化计算，设每个RRU的综合造价( 含主设备、配套电源、传输及基础配套等) 均相同，为P。，则上式变为：P日=N PR。(3)对于新建光缆，造价包含从站点到光缆接入点、光缆接入点到汇聚点的费用：PL=P， (Ll I+⋯++如l +⋯++￡。l +⋯ +￡。。) +P，。( 如+⋯ +L。) =P， (如+k)，(4)其中一为新建光缆综合造价( 含光缆、杆等) ，这里假设各光缆段落的综合造价相同。将式( 2) 、式( 3) 、式( 4) 式代入式( 1) ，得Pc=P，+％+炜+R=Pr+，峨+爪历Ⅳ 砟+P， ( +如)。(5)根据前面讨论的结果，BBU下带站点数不超过6个，即比小于1：6，此时，v6，这种情况下可以只设置1个BBU。此时匕=匕尺，式(5)变为：mmPc=Pr+匕+J7、r。^+P，。(萋荟幺+丕厶)。(6)( 2) 将BBU分散设置在光缆接入点( 下沉至接入网点)组网结构如图6所示。该场景图的说明如下：①假设将第2一m个BBU下沉至接入点，配置传输设备汇聚至至接入点后，经传输网与BSC相连；该场景下站点数与前一场景相同，共．J vC-(N=，It+，12+⋯+n。=∥ )；13l万方数据图6BBU下沉式设置的工程组网模型②BBU。设置在汇聚节点，下带的站点rt．个，RRU．。～RRUhd，每个站点对应需新建的光缆长度设为厶。一Lhn；BBU：设置在接入点2，配置传输设备与汇聚节点相连，下带的站点凡2个，标识为RRU：．一RRU：砬，这些站点的光缆直接接入BBU：，每个站点对应需新建的光缆长度设为如。～如砣；依此类推，BBU。设置在接入点m，下带的站点标识为RRU。。一RRU一，对应需新建的光缆长度设为￡m．一￡一③光缆接入点2一m若需新建至汇聚点的光缆，则对应长度分别为如一L。④由于大多数接入网点的电源、电池采用集成式一体化设备，蓄电池的容量也较小( 一100 AH) ，因此在此场景中，接入网点需要做电源、电池及配套安装设备的。则BBU下沉场景的工程总造价P。应为所有传输、所有BBU、RRU、新建光缆以及接入网点的费用之和，即：P。=P，+P。+PR+P。+P，，(7)其中，P，为单个传输节点综合造价，P。为单个BBU的综合造价，P。为单个RRU的综合造价，P。为所有新建光缆的综合造价，Pp为所有接人网点的综合造价。对于传输节点的造价：Pr=P九4-P挖+．． +P=％。这里设每个传输节点的综合造价( 含传输设备、ODF、DDF、机架等) 相同，均为P，，则上式变为Pr=mPr。(8)对于BBU、RRU、新建光缆的造价分析与上一场景相同，即：^=m巴，(9)心=Ⅳ 一，(10)m吖巴2P， (；；岛+荟k)。(11)在此场景中，若BBU下沉后不需再新建从接入网点到汇聚节点的光缆，则厶=0，式(“ )变为：I22．孵^=P，岛。(12)132对于接入网点的的造价：PP=％+．． +P=P々。这里设每个接入网点的造价( 含电源、电池、机架等)相同，均为P，，则上式变为：PP=(m1)PP。( 13)将式( 8) 、式( 9) 、式( 10) 、式( 12) 、式( 13) 代入式(7)。得：Ps=P，+P。+P。+尸。+PP=mPr+m～m^+N P。+P，厶+(m1)砟。(14)( 3) 两种场景的建设造价差设上述两种场景的造价差为△ P，Ap=PsPc。(15)当△ P0时，即PsPc，说明下沉式的造价高于集中式，此时采用集中式设置BBU；反之当△ 尸0时，即PsP。，说明集中式的造价高于下沉式，此时采用下沉式设置BBU。将式( 5) 、式( 13) 式代入式( 15) 式中，得：m叫△ P=PsP。=mP，+mB+N P。+哆％+J2ll ：l( m一1) PP一[ Pr+mPB+Ⅳ PR+mW“P，。(；善厶+荟k)]=(m一1)P，+(m一1)P，一P，丘=(m1)(一+砟)一哆丘。(16)在，v6时，集中式方案可只设置1个BBU，此时将式( 6) 、式( 13) 式代入式( 15) 中，得：／t p=PsPc=mPf +mPn+NPR+Pf +m厶+( m一1) Pp一[Pr+Pe+Ⅳ ^+J =l I=1Im吖m哆 (岛+k)]=(m1)一+J 。1I =It2z(m一1)Ps+(m1)P，一P， k=( m1) ( Pr4-P。+Pp)一P， k。( 17)式(16)、式(17)式中，P，、Ps、Pe、Pr都是常量，m是2的整数变量，乏k是变量，设k=黑丘，则△ P=f(m，k)，即造价差是接入点数和新建光缆长度的线性函数。从上两式可得出以下结论：①当接入点数，，I一定时，△ 尸与新建光缆长度k成反光缆距离超长时，光缆造价已高于设备造价，将BBU下沉；反之，如果新建光缆距离较短，则可考虑集中设置BBU。②当新建光缆长度k一定时，△ P与接人点数m成正比，万方数据接入点越多，△ J P越大，越应该使用集中式，即当站点分散接入的点数太多时，设备造价已超过光缆造价，将BBU集中；反之。如果站点分散接入的点数不多，则町考虑将BBU下沉。以下举一个例子来进行说明：设传输节点综合造价Pr=1．8万元，接入网综合造价Pe=1．2万元，新建光缆综合造价P，=1．2万元，则式(16)为：AP=3( m1) 一1．2LI，m为12的整数，取ri g=2、3、4绘制曲线- 、- ，、-S乏?瓮：一、，一⋯⋯⋯．．1 2广滴：?-衰；、吣j2⋯4＼：：：：二：===＼m=4，n=3m=2新建光缆长度／, Am图7造价差△ P与接入点数m、新建光缆长度k的函数曲线ki n，则△ P取值为正，此时P。P。，下沉式的造价高于集中式，采用集中式设置BBU；若k2．5 km，△ P取值为负，即PsP。，集中式的造价高于下沉式，采用下沉式设置BBU。即k临界点为2．5 km。当m=3时，k l 临界点为5km；m=4时。k临界点为7．5 km。当Li c=5 km时，若m=3，△ P=O；若接人点数m3个，则△ P取值为负，此时PsP。，集中式的造价高于下沉式，采用下沉式设置BBU。即rrt临界点为3个；若m3，△ P取值为正，此时只P。，下沉式的造价高于集中式，采用集中式设置BBU。当k=7．5 l 【IIl 时，m临界点为4个。当k2．5kJ n时，不论m如何变化，△ P均O，说明新建光缆总距离2．5km时，不论有多少个接入网点可以就近设置BBU，集中式设置BBU的造价都比下沉式低，即此时均应采用集中式。5结语BBU+RRU的组网方式所特有的快速、灵活、低成本、高利用率的特点，使其在移动网建设中越来越得到广泛的应用，室外站” 、室内分布系统旧1中均已进行规模建设，预计未来的移动通信网络建设仍将大量采用这一方式【7】，因此其组网模型也需要在实践中不断变化、完善。在实际工程中，不仅要考虑设备的组网与成本。还要全面考虑工程的造价，包括机房、光缆等配套成本，才能建成一张适用、安全、经济的网络。视对此进行了探讨，得出的结论可供工程建设参考。参考文献[ 1] 徐润沁，刘军杰．基于BBU+RRU的TOSCDMA全覆盖解决方案[J ]．移动通信，2008( 09) ：5557．[ 2] 张敏，葛海平．朱碧．基于BBU+RRU解决方案的TDSCDMA网络室外一体化部署探讨[ J ] ．电信科学，2007( 12) ：2629．[3]师阳，谢硅中．移动通信下行链中的非线性预处理技术[J ]．通信技术，2007。40(09)：810．[ 4] 刘军，刘畅．张昕．基于无连接传输模式的选算法[ J ] ．通信技术，2010，43(02)：l l 13．[ 5] 胡围安，翁兴旺．GSM900／DCSl 800双频网组网方案的探讨[ J ] ．通信技术，2010，43(03)：15一17．[ 6] 宋燕辉．TDSCDMA室内分布系统方案探讨[ J ] ．通信技术，2010，43(02)：17一18．[7]王军选．未来移动通信系统及其关键技术[J ]．通信技术，2009，42(10)：09一J 2．( 上接第128页)提出了一种基于上下文的新型移动学习系统。通过在语义层面对学习中的上下文信息的处理，利用目前流行的开源WEB及WAP2．0技术构建适合予不同用户的学习网站。提出了系统框架及部署方案。当然，所述在该方面的研究还比较，系统的合及有效性还有待验证。今后需要完成的主要工作是实现该移动学习系统，在实际中使用测试该系统。参考文献[ 1] LUVAIF M．Mobi l e karni ng：aFramework andEval uati on[J ]．Computers&Educati on，2007( 49) ：581596．[2]Guanl i ng Chen，Davi d Kot s．A Surveyof ContextAware Mobi l eComputi ng Researeh[ R] ．NH：Hanover，2000．[ 3] WANGY K．Context Awareness andAdaptati oni n Mobi l e Learni ng[ C] ．FuJ enUni versi ty。2004：154158．【4】BERRI J ，ZEMERLY M。BENLAMRI R．LeMi i nerCentri c ContextAware Mobi l e Learni ng[ J ] ．IEEE muhi di sci pl i nary engi neeri ngeducati onmagazi ne．2007( 02) ：3033．[ 5] Ivan Ganchev，Stani mi r Stoj anov，M6i rtl n 00．InfoStati onbasedAdaptabl e Provi si onof Ml earni ngServi ces：Mai n Scenari os[J ]．Informati onTecl mol ogi e8andKnowl edge，2008(02)：475482．[ 6] PARK YOOMI ，AEKYUNGMOON，YOUNGI LCHOI．An El -fi ei ent Context Model for FastResponsi venessofContext 。8wal eServi ces i n Mobi l e Networks[ C] ．South 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