分布式基站原理与应用

分布式基站原理与应用 绿色行动计划 推进工作组 年 6 月 目录 分布式基站供电 现网应用实例 目录 2/42 分布式基站技术简介 现网厂家支持情况 成本投入分析 下一步建议 适应场景 分布式基站原理 分布式架构、多载波技术、和高效功放技术是未来基站的发展方向 分布式基站：把传统的宏基站设备按照功能划分为两个功能模块， 把基站的基带、主控、传输、时钟等功能集成在一个称为基带单元模块上（ BBU）； 把收发信机、功放等中射频集成在另外一个称为远端射频模块上（ RRU），射频单元安装在天线端。射频单元与基带单元之间通过光纤连接 。 两类 RRU：传统双密度 RRU和多载波 RRU 多载波 RRU与传统 RRU优势比较 多载波采用 MCPA技术即引入基于宽带 PA, 一个载频板支持 1-6个频点的动态配置。 MCPA情况下，利用同一PA模块对多个载波进行放大。 双密度载频采用 SCPA技术即窄带 PA，一块载频板只输出两个频点的射频信号。SCPA情况下，采用合路器带来信号衰减，降低多载波下功放整体效率 。 单个 PA模块 数字中频合路 无合路损耗 射频合路 3dB 合路损耗 多个 PA模块 MCPA 大幅减少 PA模块数量 整机效率更高 分布式基站组网 BSC 星形 组 网 环形组 网 链型组 网 BBU BBU BBU RRU RRU RRU 分布式基站 RRU与 BBU之间支持星型、链型和环型组网方式 分布式基站的优势 分布式基站中 BBU集中放置， RRU置于天面， RRU环境适应性强。全室外型设计，电压动态范围宽， RRU不需机房和配套电源、空调，可安装于室外空地、屋顶、预制水泥杆 BBU容量较大，实现了容量与覆盖之间的转化 多个 RRU可以共享 BBU基带资源，可以节省基带投资 分布式基站覆盖技术支持平滑扩容，可通过 “ 扩容不加站 ”实现对网络的平滑调整 第五， RRU与 BBU之间采用光纤连接，可以减少馈缆损耗 分布式基站存在的问题 分布式基站射频单元出现故障时、更换不如传统基站方便，一般只能直接更换，且是在室外天线场地操作 RRU的散热问题 RRU和 BBU间的光纤无法使用已有的传输网络，只能使用裸光纤，造成不同建筑之间以光纤拉远实现分布式覆盖困难。此外，已建站点在后期增加 RRU时，同样需要新增光纤 RRU、光纤的故障和监控问题 目录 分布式基站供电 现网应用实例 目录 8/42 分布式基站技术简介 现网厂家支持情况 成本投入分析 下一步建议 适应场景 厂家支持情况 方案 华为 中兴 爱立信 诺西 上海贝尔 MOTO 北电 BBU/RRU（双密度载频） 有 无 有 有 无 无 无 BBU/RRU （多载波） 支持 RRU支持 6载波 支持 RRU支持 6载波 2010Q1 RRU支持 4载波 2010Q1 RRU支持 6载波 2010Q1 RRU支持 6载波 2009Q3 RRU支持 6载波 2010Q3 RRU支持 6载波 BBU最大载频数 72 60 24 36 72 36 36 BBU最大小区数 12 60 6 6 12 6 6 BBU/RRU（多载波）基带共享 不支持 支持 支持 支持 不支持 支持 支持 RRU供电方式 -48V DC； 220V AC -48V DC 220V AC -48V DC； 220V AC -48V DC -48V DC -48V DC -48V DC； 220V AC RRU光纤拉远距离 40km 40km 40km 10km 40km 40km 华为、中兴、爱立信、诺西已支持 GSM的 BBU+RRU，华为、中兴支持多载波 RRU，其他厂家最早 09年 Q3支持 目录 分布式基站供电 现网应用实例 目录 10/42 分布式基站技术简介 现网厂家支持情况 成本投入分析 下一步建议 适应场景 分布式基站适应场景 适应场景 分布式基站以灵活的安装方式和容量特性、良好覆盖特性适用各种应用场景（如香港 CSL全网采用 BBU+RRU实现覆盖），特别在以下场景应用更具有优势： 大中城市重点建筑 的 室内覆盖，如体育馆、会展中心、 商务 写字楼等 机房空间 紧张 ，新选址 又无法按期完成的场景，如密集城区等 在高速公路、国道、省道等场景， BBU+RRU可将不同物理小区合并为同一小区，有效避免小区频繁切换 人口密度、话务量较小的平原、丘陵或山势较缓乡村的村通覆盖 室内环境 密集城区 郊区 农村，山区 分布式基站解决室外热点区域覆盖 RRU光纤环覆盖场馆内外 BBU集中部署，灵活调配 RRU BBU 室 外 室内 覆盖方案 采用 “ 主干光纤 + 场馆内馈线分布系统 ” 穹顶安装普通定向天线，覆盖看台 室内场馆采用普通全向吸顶天线覆盖 网络调整容易，基带资源再利用能力强 分布式基站解决室内覆盖 覆盖方案 BBU+RRU+DAS能够实现更为经济灵活的室内覆盖 RRU+室内分布系统 替代干放，消除噪声，提升覆盖质量 完全利旧，扩容方便 其他信 号源 合路器 耦合器 功分器 RRU BBU 分布式基站解决机房难题 BBU RRU BSC 数字光信号，没有馈线损耗 安放占用空间小：走廊过道、电梯间；站点容易获取 ,工程实施简单，升级和维护方便； 分布式基站应用于密集城区，解决机房空间不足，或者位置不理想问题 室外型设计，无需机房 RRU靠天线安装，优于宏基站的覆盖性能 ； 容量与宏基站相当； 分布式基站应用于郊县、农村覆盖 利用 RRU功耗小的特点实现交流远供，将 BBU、供电和备电设施集中设置于条件较好的乡镇机房，解决自然村覆盖面临的供电不稳定、备电成本高等问题 太阳能供电解决方案 电源分配屏 集中供电系统 电缆光缆 自然村覆盖 分布式基站功耗小，便于一些偏远地区采用太阳能供电等绿色能源 分布式基站应用于铁路、公路覆盖 RRU共小区组网扩展了单个小区的覆盖范围，减少了高铁上切换次数，降低了掉话率； 共小区无需专门设置重叠覆盖区域，提高覆盖效率。 BBU 高速公路、隧道线覆盖方案 RRU 目录 分布式基站供电 现网应用实例 目录 17/42 分布式基站技术简介 现网厂家支持情况 成本投入分析 下一步建议 适应场景 分布式基站供电 BBU供电 BBU建设站点 应用内容 新建站点 1.无线主设备安装的站点，电源系统的设备配置除需要考虑 BBU设备的供电需求外，还需要考虑由基站电源集中供电或拉远供电的 RRU等设备的供电需求； 2.基站的电源系统的设备配置容量还需要考虑 RRU等设备的线路损耗。 原有基站 中安装 BBU如选择在现有站点安装，宜优先选择安装在市电较好（三类市电或优于三类市电）的基站，安装在有可靠市电基站时，需要核实基站内电源设备容量是否能满足增加的 BBU负荷和由基站供电 RRU负荷的供电需求。 原有基站 中安装 如 RRU无法安装在由稳定市电供电的站点，也可以安装在利用新能源供电的站点，但宜仅为 BBU提供电源，且需要核实原有站点供电系统是否可以满足新增 RRU负荷的用电需求。 RRU等设备宜就近供电，以减少因线路损耗而大幅增加基站的电源系统投资。 分布式基站供电 RRU供电 集中供电 集中供电系统框图 分布式基站供电 RRU供电 (1) 采用铠装电力电缆，电力电缆两端应作有效接地（接地应在进入机房之前）； (2) 应按 RRU允许的最大压降校核电力电缆的截面； (3) RRU设备由基站内开关电源供电，电源从直流配电单元一次下电开关引接。 集中供电模式是指 RRU等拉远设备利用无线主设备 BBU基站中 48V电源系统集中供电； RRU等拉远设备采用直流 48V电压供电。 供电要求 集中供电 分布式基站供电 RRU供电 基站电源逆变拉远供电 RRU拉远供电系统框图 分布式基站供电 RRU供电 采用铠装电力电缆，电力电缆架空敷设时需要考虑电缆自重； 电力电缆两端应作有效接地（接地应在进入机房之前）； 为防止雷击，电力电缆两端在连接设备之前应埋地，埋地长度不小于 50m；当埋地长度 50m有困难时，可以就近埋地绕圈后引接至设备。 电力电缆最大压降不宜超过 20（即设备端最低电压不宜低于 176V）； RRU设备宜采用交流 220V电源供电， RRU设备中集成整流设备； 逆变器输入电压等级为直流 48V，输入电压为交流 220V； 逆变器应具有监控模块，逆变模块应采用 N+1备份； 逆变设备由基站内开关电源供电，从直流配电单元一次下电开关引接； 逆变器容量选择应考虑线路损耗和远端整流设备效率。 基站电源逆变拉远供电模式是指无线主设备 BBU基站中 48V电源逆变成 220V交流电源后，远距离为 RRU等拉远设备供电； RRU等拉远设备采用交流 220V电压供电。 供电要求 基站电源逆变拉远供电 分布式基站供电 RRU供电 电力电缆和光缆共杆敷设要求及示意图 基站电源逆变拉远供电 分布式基站供电 RRU供电 就近引接电源 RRU拉远建设处有可以引接的较可靠市电电源且引入费用不高时，可以就近引入一路市电电源为 RRU等拉远设备供电。 就近引入电源为 RRU等设备供电时，电源设备宜采用室外一体化电源柜。 就近引接电源模式是指 RRU等拉远设备由本地引接的市电电源供电。 供电要求 分布式基站供电 RRU供电 采用绿色能源供电 RRU拉远距离超过 220V交流逆变电源的供电范围，且 RRU建设地无可用市电电源或者市电引入费用过高时，可以采用绿色能源系统供电。目前，可以选择的绿色能源系统主要有：太阳能电源系统和风光互补电源系统。 太阳能电源系统建设参见 中国移动基站太阳能电源系统建设指导意见 。 风光互补电源系统建设参见 中国移动基站风光互补电源系统建设指导意见 。 采用绿色能源供电模式是指 RRU等拉远设备由太阳能、风能等新能源提供电源。 供电要求 分布式基站供电选择原则 集中供电选择原则 目前，大部分支持 BBU+RRU建设模式的厂家，其直流输入电压范围： -36V -57V；因此，采用集中供电模式时，其最大允许压降为 7.2V（蓄电池放电终止电压 1.8V/只，蓄电池组放电终止电压 43.2V）。 RRU等拉远设备 1000W负荷时集中供电最大距离不宜超过 400m RRU等拉远设备 600W负荷时集中供电最大距离不宜超过 500m RRU等拉远设备 300W负荷时集中供电最大距离不宜超过 800m 集中供电模式供电距离建议（供电电压范围 -36V -57V时） 分布式基站供电选择原则 基站电源逆变拉远供电选择原则 采用基站电源逆变拉远供电模式时， RRU宜采用交流 220V电压供电，整流设备由 RRU厂家集成，效率不应低于 88%。 根据 RRU的电压输入范围和整流设备特性，建议远供时电力电缆压降不超过 20，最大压降不应超过 30。 超过此距离时，宜进行不同方案的投资比较，取最优的供电模式 RRU拉远设备距离不超过 5km时，可以优先考虑基站电源逆变拉远供电模式 基站电源逆变拉远供电模式供电距离建议 如 RRU建设地就近有可引入的市电电源时，可以就近引入一路市电为 RRU等拉远设备供电。 采用就近引接电源供电模式时， RRU等拉远设备宜采用 48V直流电压供电。蓄电池后备时间按照 通信电源设备安装工程设计规范 (YD/T 5040-2005)中 4.2节、 4.3节相关要求配置。 采用此供电模式时，需要对比供电模式二和供电模式三两种方案的投资、施工难度等。 就近引接的电源配套投入主要为交流引入投资、电力电缆投资和室外一体化电源投资。以上三项投资总和低于基站电源逆变拉远供电模式的电力电缆投资时，宜选择供电模式三，就近引入电源。 分布式基站供电选择原则 就近引接电源选择原则 RRU等拉远设备建设当地无可用市电，或引电距离超过10km时。 RRU等拉远设备远期时预期负荷不大于 300W，且引电距离超过 5km时。 分布式基站供电选择原则 采用绿色能源供电选择原则 采用绿色能源供电时， RRU等拉远设备宜采用 48V直流电压供电。 以下情况时宜优先考虑采用绿色能源供电： 太阳能电源系统建设参见 中国移动基站太阳能电源系统建设指导意见 风光互补电源系统建设参见 中国移动基站风光互补电源系统建设指导意见 目录 分布式基站供电 现网应用实例 目录 30/42 分布式基站技术简介 现网厂家支持情况 成本投入分析 下一步建议 适应场景 现网应用情况 现网应用的 BBU+RRU基站主要是双载频： 华为：国内应用约 1000套，主要场景包括 室内覆盖（福建等）： 站型一般在 O2O4， BBU与 RRU集中放置一个机架内， H架落地或挂墙安装。采用已有的电源柜直流供电，使用已有室内分布系统（功分器、耦合器、室内覆盖天线和馈线网络） BBU和传输设备集中放置， RRU通过光纤拉远到各楼层，供电为直流拉远。 公路铁路沿线覆盖（福建，青海）： BBU和传输设备集中放在一处。 RRU光纤拉远， 10公里 20公里。 RRU使用太阳能供电或使用电源柜就近取电备电。站型在 S2S4。 市区覆盖（广东汕头、浙江杭州）； 替代宏基站做市区内覆盖，容量在 S666S888。 BBU和传输设备放在塔底机房或大楼里。 RRU通过光纤拉远到楼顶或上塔，供电为直流拉远。 农村覆盖交流远供（广东韶关、河源） : BBU、传输设备和电源系统（蓄电池、一次电源、逆变器）集中放置一个机房。 RRU光纤拉远到要覆盖的村庄。供电使用交流拉远。站型在 02以下。 现网应用情况 爱立信： RBS2111已在现网部署约 3000套，应用于农村、公路和铁路覆盖、及市区补盲和室内覆盖 诺西：在云南昆明部署了 3套解决隧道覆盖的拉远设备，同时在浙江、河南也各有 3套试点应用 中兴：在湖南高速公路场景有 3套试点应用 现网应用情况 应用场景 载频数 比例 市区补盲 507 9% 室内覆盖 593 11% 铁路、公路、隧道 1229 22% 村通 3281 58% 合计 5610 100% 目前 甘肃、湖南、重庆、广东、江苏、湖北、福建、广西、浙江、山东、贵州、山西、内蒙古、青海 14个省 实际应用了 GSM分布式基站，主要为爱立信、华为、中兴三个设备厂家，共计 5610个载频，占全网总载频的 0.13%。 58%的分布式基站应用于村通场景； 仅浙江现网应用了多载波 RRU,共 1432个载频； 2009年 18个省确定 2G分布式基站需求 ,合计 7378载频。 现网应用实例 1 室内覆盖 BBU放置在上游传输机房中，由传输机房电源系统提供 -48V电源。 RRU通过单模光纤拉远到预覆盖的大楼中，挂墙安装，解决室内覆盖无机房问题。 室内覆盖采用多载波分布式设备 体积小、重量轻的 BBU和 RRU可以灵活被安装室内任何地方； RRU支持光纤拉远，灵活精确覆盖，输出功率按需设置，减少耦合器和衰减器的使用； 容量可以软件远程调整，方便后期扩容和容量根据话务调整 现网应用实例 2 室内覆盖 闽南理工学院宿舍楼新校区位于石狮市宝盖山下，特殊的地理位置使得移动信号覆盖无法满足学校宿舍高话务量的需求，为解决学校宿舍话务量高的特点，对闽南理工学院宿舍楼群实行室内覆盖。 闽南理工学院宿舍楼共 4栋，分 14号楼，每栋楼之间的间距在 50米左右。已建有宏蜂窝基站，利用现有机房实施光纤拉远方案，更好的对 1号、 2号、 4号楼进行覆盖。 现网应用实例 3 青藏铁路公路覆盖 上图为该区域的卫星地图，整个自然环境是十分恶劣的，海拔平均在4000-5000多米以上，高寒缺氧，沿线基本上都是无人区，地质条件为冻土层，在机房建设，配套引入以及后期维护都存在很大困难； 采用 GSM分布式基站，不需要机房，属室外型基站维护方便，较好的提供覆盖和业务服务。 青海公司 GSM分布式基站主要应用于青藏线（格尔木 -唐古拉山口段），从格尔木市南山口至温泉共 558.629公里的无人区覆盖，主要是对铁路、公路沿线覆盖 现网应用实例 4 湖南隧道覆盖 实验局选取了阿娜隧道、夯齐冲隧道、司马河隧道、后背溪隧道和排寨坪共 5个隧道放置 RRU模块，每个隧道有从吉首到常德方向、常德到吉首方向的 2个隧道口，共计 10个隧道口，放置 10个模块。 2个 BBU)安装在现有的排寨坪基站机房，充分利用已有的机房资源。 现网应用实例 5 温福高铁福建宁德段 隧道长度 6718m，共用一个 BBU3900和 12个 RRU3004，每两个 RRU3004组成一个位置组，容量 S4。通过光纤拉远， 6个位置组均匀分布在隧道，每个位置组间距 1公里左右。采用 RRU共小区技术 6个位置组成一个逻辑小区。 现网应用实例 6 广东村通 在本地供电模式下，采用当地农电加一体化电源的方式对 RRU供电； 在集中供电模式下，将 BBU安装在电力较好的基站内 ，把机房内的 +24V或 -48V直流电转变为 220V交流电实现 中心基站 的 集中供电 ，再通过 电力与传输共杆 的 综合传输线路将电力和光缆送至分散拉远的 RRU上。 -通过使用“集中供电、拉远覆盖（ RPU/RRU)”新建 260个 RRU站点 , 覆盖了 2/3原来未能很好覆盖的自然村落； -韶关地区：目前有 931个未很好覆盖的自然村 , 人口有 15万人，主要分布在较为偏远、地形复杂的山区； 自然村现状 RRU边际网覆盖应用 现网应用实例 6 广东村通 - 合路损耗 4.3dB - 馈缆损耗 2.4dB - 部分小区支持 EDGE - 整机功耗 700W - 每 ERL耗电 0.36度 - 覆盖率 81.4% - 通话质量 85.6% 天线口功率39.8dBm, 9.6W 机顶功率42.2dBm,16.7W 载波功率46.5dBm, 44.8W 长坪原宏基站 无合路损耗 无馈缆损耗 所有小区支持 EDGE 整机功耗 490W 每 ERL耗电 0.25度 覆盖率 94.1% 通话质量 91.7% 天线口功率 44.4dBm, 28W 天线功率提高 4.6dB 设备节省电力 30 无线覆盖提高 12 语音质量提高 6 长坪换型后集中分布式基站 现网应用实例 7 广东基站节能改造 目录 分布式基站供电 现网应用实例 目录 42/42 分布式基站技术简介 现网厂家支持情况 成本投入分析 下一步建议 适应场景 配套项目 传统宏基站 小计 （万） 分布式基站 小计 （万） 节省 （万） 抱杆及馈缆设施 1）天线抱杆 0.6万元 2）馈缆设施 1.4万元 3）机房装修 1.5万元 4）机房消防 0.2万元 3.7 1）天线抱杆 0.6万元 2）光纤连接，无馈缆设施，约 0.1万元 0.7 3 空调 两台 2匹空调 ， 0.5万 /台 1 无需空调 0 1 传输设备 外置传输设备 1.5万元 1.5 外置传输设备 1.5万元 1.5 0 市电引入 2万元 2 2万元 2 0 电源 /备电 含开关电源、配电箱、备电系统，共计 4.5万元 4.5 室外备电系统约 3万元 3 1.5 防雷接地 1万元 1 1万元 1 0 合计 13.7 8.2 5.5 实现低成本运营建站成本分析 主设备：分布式基站单载频价格与传统基站单载频价格相当， 09年