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1、基站模块化及其接口开放对运营商的影响212基站模块化及其接口开放对运营商的影响俞江汉吴兵李国华(1中国移动通信集团广东有限公司深圳分公司深圳518048)(2江苏省邮电规划设计院有限责任公司南京210006)摘要简要介绍了无线基站结构模块化和标准化的两个行业标准cPRI和OBsAI及其发展状况,从设备采购成本和管理以及新技术应用的角度分析了基站模块化及其接口开放对运营商的影响.尤其详细地分析了CPRI接口对运营商基站选址,工程建设,网维网优和网络可靠性等多方面的影响.关键词基站模块化接口开放1前言无线基站发展方向在宏观上是从模拟向数字发展,从窄带向宽带发展;在微观上是基站内部结构向模块化,接口
2、向标准化和公开化发展.就无线基站结构模块化,标准化的进程,目前国际上成立了两个行业组织:一个是OBSAI(OpenBaseStationArchitectureInitiative),另一个是CPRI(CommonPublicRadioInterface).OBsAI是由诺基亚,LG电子,三星电子等公司在2002年10月成立的组织,我国中兴公司也加入其中;OBSAI定义了射频,基带,传输,控制和电源等几大模块及其接口规范.CPRI是在2003年6月由华为,爱立信,NEC,西门子和北电发起成立的组织,致力于基带与射频间接口的标准化.OBSAIICPRI接口协议最初都是针对3G基站提出来的,现在也
3、扩展到2GI4G基站中.无线基站的模块化和接口标准化,公开化,会打破移动通信原有的产业链秩序,会产生新的模块生产商和基站集成制造商;这种变化必然会影响到运营商,因此运营商研究分析模块化基站及其开放接口对运营商的影响是十分必要的.2OBSAI和CPRI接口协议简介OBSAI定义的无线基站模块化架构如图1所示.基站各功能模块之间的接口被称RP,其中RP1包含到所有模块的控制数据和时钟信号,RP2在传输和基带模块间传输用户数据,RP3在射频和基带模块间传输接口数据,RP4是DC电源和内部模块间的直流电源接口,RP301接口合并了RP1和RP3的功能,连接LC和RRU.RP301规范规定了基站(BTS
4、)基带和远程射频终端之间的数据和控制要求,还包括所有与运转,管理,维护和性能(OAM&P)相关的设计单元.通过RP301接口互联支持的拓扑结构见图2.CPRI协议定义了一个通用公共无线接口,CPRI接口在结构上把无线基站分成两个独立的部分:无线设备控制(REC)和无线设备(RE).基于CPRI接口的无线基站架构见图3.REC包含Iub传输,无线基站控制和管理,数字基带处理,CPRI及其拓扑管理,RE主要功能是模拟和射频功能.在UMTSFDD制式下REC和RE的功能分工见表I所示.75.BTSr一一iBBRP3一一LClRPlI-_ItlCCMI从端口E主端口图1基于OBSAI的模块化基
5、站DL电源UL图2RP3-01接口及其支持的拓扑工空中接口无线基站系统无线设备控制无线设备(RE)Control&Control&IubMgmtSyncUserPlaneMgmtSyncUserPlane_lLayer2llLayer2ilLayer-_一日啊圈瞒【Layel?IlTll图3基于CPRI接口的无线基站架构CPRI规范还定义了REC和RE的其他性能.REC与RE拓扑关系可以支持点对点,星型,树型,链型,环型等;REC和RE间应至少支持5跳;RECOIl末端RE的连接光缆最大长度应大干10km;.76.一个RE为一个扇区时,每个RE可支持4载波X1天线或4载波X2天
6、线;一个RE支持3个扇区时,每个RE可支持1至4载波X2天线X3扇区.OBSAI协议的目标非常远大,它把整个无线基站分裂为8种模块,并定义了5种标准化接口;而CPRI电信工程技术与标准化2007.9表1REC和RE的功能分工REC功能RE功能下行上行下行上行无线基站控制和管理Iub传输RRC信道滤波Iub帧协议D/A变换A/D变换信道编码信道解码上变频下变频交织去交织每个载波的开关控制自动增益控制无线功能扩频解扩载波多路复用载波解复用加扰去扰功放和限幅低噪放合入物理信道信号分发至信号处理单元天线监管每信道发射功率控制发射功率控制和反馈信号检测RF滤波RF滤波帧和时隙信号生成测试CPRI控制管理
7、CPRI控制功能CPRI拓扑管理RE司CPRI互联协议仅是基带和射频分离及其接口的标准化,实质上CPRI接口相当干OBSAI架构下的RP30l接口.因此,实现OBSAI协议及其产业应用的难度远比CPRI协议的要大,事实上目前OBSAI协议进展不Jlil|;而CPRI接口(或RP3-01接口)概念在3G网络中得到很好的应用,如WCDMA和TD-SCDMA中的BBU+RRU基站,只是目前不同基站设备制造商的BBU和RRU之间的接口没有实现开放或标准化,无法互连互通.3模块化及其接口开放对运营商的影响无线基站的模块化及其接口开放和标准化使得无线基站产品分化,将会有更多的新厂商加入到移动通信产业链中,
8、运营商在组网和扩容时会有更多的产品选择,避免了个别设备商的寡头垄断地位,不会再出现2G网络建设占住一点即可拿下一片的局面(Abis接口不开放造成),实现设备商充分竞争,有利于降低设备的采购成本;但同时也增加了设备及其备品,备件的采购和物流管理复杂性.无线基站模块化和接口开放使各设备厂商生产分工更细,且各模块的技术可以独立演进,便于设备商集中人力和财力专注个别模块的研发,有利于新技术研发成功,加快了新技术的市场导入.新技术的尽快导入有利于运营商抢占市场先机,通过提高业务质量来提升运营商的品牌声誉和用户满意度,或通过提供新业务带来新的业务收入;但在市场需求不明显时,(在设备商引导下)新技术过早地导
9、入,运营商投资风险将增大.在无线基站的开放接口中,CPRI接口(或RP30l接口)对运营商的影响最为巨大,影响到运营商的网络规划,基站选址,工程建设,网维网优以及网络可靠性等多方面.CPRI接口(或RP30l接口)在当前基站上的表现形式就是BBU+RRU基站.通常射频拉远单元(RRU)安装在天线端,通过光纤连接到机房内的基带单元(BBU).射频与基带的分离已经成为当前大多数新型基站产品的共性,基站的基带部分和射频部分将有不同的专业厂商研发和生产,可以大大降低基带部分和射频部分的研发和生产成本,缩短产品上市时间.运营商除了可以尽早使用新技术,新产品和节省采购成本外,BBU+RRU基站与传统宏基站
10、相比还可以为运营商带来如下好处.(1)运营商在网络规划和基站选址时,如果缺少机房或机房位置不理想,BBU+RRU基站可以降低机房的需求.将基带单元集中放置在可获得的中心机房中,或者在楼道电梯间或地下室等地方安装小巧的BBU,将RRU分置于网络规划所需的站点上,达到信号覆盖目标或网络容量需求.(2)RRU是一种一体化设备,具有易安装,环境.77.工适应性强的特点.BBU+RRU基站为城中村,居民小区,街道,隧道和室内覆盖等提供了灵活的建站方式和信号覆盖手段.BBU+RRU型基站对大型室内覆盖系统来说,是非常合适的信源.(3)BBU+RRU基站采用基带共享技术,共站RRU可以依据实际话务量动态配置
11、其基带资源,有利于提高运营商的设备利用率.(4)BBU+RRU基站的功放单元在RRU中,用于室外覆盖的RRU直接安装在天面靠近天线端,减少了机房空调等其它配套设备的功耗,为运营商节省大量的电费.(5)对于采用智能天线的TDSCDMA来说,采用BBU+RRU基站可以十分有效地解决传统基站+TPA方式馈线多的问题.传统基站+TPA方式从机房到天线需要27根馈线,对机房走线架,馈孔和室外走线架提出了很高的要求;在施工上要解决好这么多馈线的布放和接地,工程量非常大;而采用BBU+RRU基站从机房到天线27根馈线变成3根光纤,就不会出现上述问题了.但也必须看到BBU+RRU基站也有如下缺点.(1)BBU
12、+RRU基站的RRU通常工作在室外环境,恶劣的环境条件将使RRU故障增多.(2)BBU+RRU基站在射频单元故障时,维修和更换不如传统基站方便,通常在室外天线场地操作,增加了运维难度和工作量.(3)RRU的输出总功率是恒定时,单纯载波扩容会收缩覆盖范围(每载波输出功率下降).(4)BBU和RRU间的传输光纤无法使用已有的传.78.输网络,通常需要运营商重新敷设光纤.当RRU与BBU距离较远或穿越街区时,重新敷设光纤的投资非常大,而且往往工程实施困难也大.(5)当RRU与BBU距离较远时,RRU的电源供应可能不是来自BBU机房,并且通常没有UPS后备,造成RRU的电力供应没有BBU的可靠,RRU
13、因电力问题而不工作的可能性增大.基于上述分析,可以看出无线基站模块化和接口开放在总体上对运营商是有利的,但在具体应用BBU+RRU基站建设时要规避这种基站的缺点.4结束语无线基站模块化和接口开放对于设备商来说,一方面便于集中人力和财力专注个别模块的研发,规避全系统研发的人财力不足和技术风险;另一方面也容易引入新的竞争者.因此既得利益的设备商是不愿意完全开放基站内部接口的,这也是OBSAI协议发展不顺利而CPRI接口发展相对顺利的另一个原因.目前TDSCDMA基站设备主要供应商鼎桥,中兴,大唐和普天都研发生产了BBU+RRU基站,遗憾的是BBU和RRU之间的接口没有完全采用CPRI或OBSAI的
14、RP3-01接口规范,无法实现不同厂商BBU和RRU间的互联通信.从运营商的角度看,应尽快实现不同厂商BBU和RRU间的互联通信,同时单有CPRI而没有OBSAI是不够的,应积极推动CPRI和OBSAI协议成为国际标准.EffectsonOperatorsbyModularizedBaseStationwithOpenInterfacesYuJianghanWuBingLiGuohua2f1ChinaMobileGroupGuangdongCo.,Ltd.ShenzhenBranch,Shenzhen518048)f2JiangsuP&TPlanningandDesigningInst
15、ituteCo.,Ltd.,Nanjing210006)AbstractKeywordsCPRIandOBSAIastwoindustrystandardsdedicatingtobasestationmodularizingwithopeninterfacesisintroduced.Theireffectsonoperatorsareanalyzedfromviewpointsofpurchasingcost,equipmentmanagementandapplicationofnewtechnology,CPRIinterfaceSeffectsonoperatorsnetworkconstructing,maintenance,optimizingandreliabilityareanalyzeddeeply.basestation,modularized,interfaceopening