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发布日期: 2018年2月21日

向C-RAN的演变不可避免

之前发表在ISE Magazine

经济高效地部署RRH架构

5G有望在2020年开始大规模部署,而集中型无线接入网(C-RAN)将在整个部署中处于核心地位。C-RAN市场规模预计会在2022年增长到11亿美元,复合年增长率达到10.7%。(来源:© 2009-2017 MarketsandMarkets Research Private Ltd.)C-RAN有望减少蜂窝基站基础设施并分担备用电源和制冷/供热等成本,从而减少资本支出和运营支出。此外,由于在所有基带单元(BBU)之间分担负载并进行集中维护,因此还可以进一步减少资本支出和运营支出。

在向C-RAN演变的过程中,首先是将BBU和射频拉远头(RRH)分开,用光纤取代铜缆,并将RRH安装到发射塔的顶部。接下来,将BBU集中部署到C-RAN汇聚中心,离蜂窝基站最远15-20 km之外。最后,进行网络虚拟化。(见图1)。

图1:向Cloud-RAN演变。

在实施更高的新频段的情况下,RRH部署速度有望大幅增加,而及时部署新RRH的能力将成为按照预期降低成本的主要因素。然而,目前的RRH部署速度低于预期水平。

在建设蜂窝的过程中,将蜂窝基站交付给移动网运营商(MNO)进行网络集成前,承包商缺少必要的工具来测试这些基站的运行情况。这会在蜂窝基站正常运行前,造成集成失败,使承包商和集成团队需要多次返工。而发射塔技术人员需要爬到发射塔顶,修复与RRH、同轴跳线以及远程电调(RET)设备有关的问题,这又让问题变得更加复杂。这些问题造成的延误意味着部署新蜂窝基站或升级已有基站的速度无法达到MNO的目标,造成成本增加、收入减少。

RRH部署新方法

要降低部署蜂窝基站的成本并提高部署速度,需要重新审视部署阶段所用的流程。在这方面,分5步验证蜂窝基站部署的流程有助于减轻一些挑战。(见图2)。

图2:分5步验证移动前传网的方法。

BBU仿真是支持5步验证流程的一个主要新措施,其目的不仅是测试通用公共射频接口(CPRI)通信链路,还在射频(RF)接口测试RRH功能,并访问和测试位于发射塔顶的基础设施。

在这个流程的第3步中,通过BBU仿真,检查与RRH建立通信的能力。不能仅仅因为BBU上的LED显示为绿色,就认为光纤链路的状态良好,因为这样做容易忽略掉一些问题,如功率损耗异常、时断时续的误码以及CPRI链路参数错误。切断与RRH相连的断路器会造成连接断开,这种做法应被用来发现供电连接错误。

将光收发器——一种小型的可插拔光模块(SFP)(用于BBU)——安装在测试系统内,并将其与来自RRH的光缆连接起来,测试系统就可以建立一个CPRI链路、测量光功率强度并检查上行方向的误码。向BBU的SFP进行查询,获取支持的波长、链路速率、距离功能等基本信息,然后与可接受的限值进行对比验证。也可以验证SFP供应商和型号,以确保制造商经过批准,且配备了正确的零部件编号。在协议层,BBU仿真进行CPRI链路协商,以确保RRH支持目标运行参数。以计划的链路速率,使用真正的CPRI超级帧对蜂窝基站的运行进行测试,意味着得到的结果代表的是蜂窝基站投入使用后的性能。(见图3)。

图3:BBU仿真。

尽管这些测试确定了CPRI上行链路的功能,但这并不意味着下行链路就没有问题或RRH RF电路可以正常运行。因此,在这个阶段通过BBU仿真,使用CPRI链路进行第二级测试来查询RRH,不需要启动RRH的RF部分(这可能会对现有的蜂窝服务具有破坏性)。RRH SFP信息被收集起来,从而验证下行链路的可靠性并比较上行链路和下行链路的损耗。还会按照MNO要求,验证RRH型号和序列号以及安装的固件。

BBU仿真现在可以进行第三级测试,通过在CPRI链路上运行的控制和管理(C&M)信道与RRH通信。RRH可进行编程,以所在地区的适当RF频率和信道带宽来发射和接收数据。还提供对发射功率、正交信道噪声模拟器(OCNS)和物理信道指示(PCI)值的控制。用户可以在RF侧进行其它测试,并确保各个RF组成部分的运行正确无误。

在传统蜂窝基站进行的典型测量包括电压驻波比(VSWR)和回损。它们会指示RF传输线路和相关天线的效率、状况与性能。目前,由于同轴电缆位于发射塔顶部,因此很难获取这些结果。BBU仿真通过CPRI链路,从塔底进行这些测量。返回的值被显示出来,并与可接受的限值对比以确定通过/未通过结果。由于BBU仿真让RRH处于运行状态,因此可以看到接收到的频谱被呈现给BBU,从而为MNO提供可能存在的干扰问题预警。这些问题可能包括无源互调(PIM)或从地面无法看出的其它外部干扰源。通过早期检测,可在组建窗口内完成改正,避免在集成阶段出现延误。

可同时查看所有的衰落,使用户能够检测到衰落不平衡,并通过在将OCNS打开和关闭的情况下测量输入信号的RSSI,进行PIM检测。在OCNS打开的情况下,如果出现RSSI值剧增,表示可能存在PIM。在进行集成前检测PIM,可轻松诊断问题根源。内部PIM问题需要发射塔人员爬上发射塔才能解决。外部的PIM源可能需要进行大量的工作才能改正,因此通过早期检测,可以立即进行改正,在所有的蜂窝基站集成过程中不造成延误。通过设定PCI值,用户可以验证在空中检测到的信号来自目标天线,这在DAS环境中极其有用。

检查RET设备

借助RET设备, MNO能够通过改变天线的电斜角度来优化自己的移动网。在将MNO提供的信息转置到RET设备中时,会出现重大错误。同样,在将RET设备的序列号转置到网络管理系统时出现的错误会操作与RET的通信出现问题,且不能远程调整天线。在安装后改正错误需要爬上发射塔,连接RET。

BBU仿真可识别与RRH相连的所有设备,并列出发现的所有RET设备的序列号。检查RET的校准情况、马达卡滞以及当前的倾斜角度,并将结果保存在数据库中。可通过BBU仿真,从塔底调整RET的倾斜角度。

接下来,只需要在地面上添加一个外部电源(如便携式发电机和变压器),就可以让RRH进入全面的运行状态。承包商可以在地面测试要在塔上组装的所有元器件,避免在塔上安装有故障的元器件,方便在地面替换元器件。

同样,MNO可以在将设备送还制造商进行修复前,验证从现场返回的RRH缺陷,从而避免未发现故障(NFF)返厂造成的成本。

组建蜂窝基站的最后一阶段包括连接电源。通过使用一台发电机和变压器,可以在连接到电网前,在组装的RRH上为每个扇区和每个频段进行一整套测试,从而延长解决问题的窗口时间,避免影响整体项目进度。

结束语

在预算不断缩减但用户期望持续增加的情况下,MNO需要牢牢把握RAN改造的机会。更快地获得收入、降低运营支出并持续提供优质服务会至关重要,而更清晰地洞察网络性能也很必要。需要调整传统的测试方法,才能满足目前向RRH演变的要求。

在EXFO的5步测试流程中,使用具备BBU仿真功能的全面、紧凑测试平台可验证新安装或升级的蜂窝基站质量,在组建阶段找出并解决RRH和天线存在的问题,从而将基站无缝集成到MNO网络中。(见图4)。

图4:一体化、全面的测试解决方案FTB-1 Pro。