GSM分布式基站建设指导意见

1、GSM分布式基站建设指导意见中国移动通信有限公司二OO九年十二月目录1总则 (12分布式基站建设要求 (12.1工作原理 (12.2分布式基站的优势 (42.3典型应用下的CAPEX和OPEX比较 (52.4厂家设备支持情况及主要参数表 (62.5应用场景及配置原则 (62.6分布式基站的供电 (92.7分布式基站的安装要求 (203分布式基站应用中需要注意的问题 (211总则在传统移动通信工程建设中,往往存在建设工程量大、工期紧张、选址困难等特点。为适时缓解上述问题,在恰当的应用场景提高GSM基站覆盖性能的同时实现节地、节能、节材,降低建设投资(CAPEX和运营成本(OPEX,特制定本指导意

2、见。本指导意见适用于中国移动新建的GSM基站,对于GSM替换基站和搬迁基站可参照执行。各省、市、自治区公司应根据当地情况执行本指导意见,对于有特殊要求的基站,可在执行本指导意见的基础上进行合理调整。本指导意见依据中国移动通信企业标准GSM/GPRS/EGPRS无线子系统设备技术规范、中国移动基站太阳能电源系统建设指导意见、中国移动基站风光互补电源系统建设指导意见等。本指导意见未涉及的内容,应执行工信部、中国移动通信集团公司的相关标准和规范。2分布式基站建设要求2.1 工作原理2.1.1 分布式基站基本原理传统的宏基站设备主要包括基带处理板、主控、传输、监控、时钟、收发信机、功放单元等部分组成,

3、分布式基站根据功能将以上部分划分为两个相对独立的部分。根据目前主设备厂家的情况,主要有两种情况:1射频拉远:将基带处理板、主控、传输、监控、时钟单元等部分作为BBU,将收发信机、功放单元等部分作为RRU。BBU安装在室内,RRU安装在室外天线端,两者之间采用光纤进行连接。BBU通过Abis接口与BSC通信,RRU通过Um接口与手机终端进行通信,两者构成分布式基站架构。2基带拉远:将主控、传输、监控、时钟单元等部分作为BBU,将基带处理板、收发信机、功放单元等部分作为RRU。BBU安装在室内,RRU安装在室外天线端,两者之间采用光纤或高速电缆进行连接。BBU通过Abis接口与BSC通信,RRU通

4、过Um接口与手机终端进行通信,两者构成分布式基站架构。分布式基站架构最早产生于3G系统,其设计思路主要是射频拉远,但GSM系统引入分布式基站时,产生了两种拉远方式(射频拉远和基带拉远,其主要原因是由于GSM系统与3G系统的关键资源不同,3G系统采用码分多址的方式,基带是关键资源,GSM 系统关键资源是载频,而基带处理功能相对较容易实现,放置在BBU或RRU都不会对系统造成较大影响,两种方式在网络组网、运行维护及未来网络升级扩容,演进等方面无较大差异。2.1.2 分布式基站中的RRU分布式基站中的RRU主要分为双密度载频RRU和多载波RRU。双密度载频RRU采用SCPA(单载波功率放大器技术即窄

5、带PA,一块载频板仅输出1个频点的射频信号。SCPA 情况下,多个载波应用时采用合路器带来信号衰减,降低整机效率。基站整机效率(功放总输出功率/基站整体功耗约5%-6%。双密度载频RRU,单个载频模块容量小,多使用于对容量要求不高的场景:如城郊区补盲、农郊覆盖、高铁、公路、隧道等。射频合路> 3dB 合路损耗多个PA模块图2.1-1 双密度载频RRU结构示意图多载波RRU是在分布式特性基础上增加了多载波的特性,多载波载频模块集成度大幅提升,单模块支持16载波,同小区内的多个载频信号经过数字中频直接合路,利用同一PA模块对多个载波同时进行放大。大站型无需外置合路,避免了合路损耗,扩容无需增

6、加硬件。基站整机效率高于SCPA,达到约13%-15%。可满足CBD/密集城区、居民区、室内覆盖等高话务场景的需求。图2.1-2 多载波RRU 结构示意图2.1.3 分布式基站的组网方式RRU 与BBU 之间支持星型、链型和环型组网方式。环形组网由于设备还不成熟度,其应用受到一定限制,现阶段重点推荐星型方式。(1组网方式一:星型连接每个RRU 单独拉光纤到BBU ,不同的RRU 对接BBU 不同的光接口,这种组网方式的优点是可升级性能好,缺点是光纤资源消耗量大,因此该组网方式适用于光纤资源丰富的区域。星型组网以同一站址多个扇区应用为主,一般用于BBU 与RRU 距离比较近的情况。 图2.1-3

7、 星型组网示意图(2组网方式二:链型组网链型组网方式是指多个RRU 组成链型连接后再和BBU 连接,如错误!未找到引用源。2.1-4所示。采用链型组网方式,对光口资源利用率高,但是由于环节太多,前级RRU 故障会导致后级所有RRU 不能工作,可靠性不高。链型组网方式适合于干线道路、铁路覆盖。 单个PA 模块数字中频合路无合路损耗 图2.1-4 链型组网示意图(3组网方式三:环型组网环型组网方式是指多个RRU设备直接组成环型方式,如图2.1-5所示。对于RRU和BBU之间的两对光纤在布置时使用不同物理路由,从而保证在同一时刻不会出现两对光纤同时发生故障的状况。采用这种组网方式提高了传输系统的可靠

8、性。这种方式将RRU链的两端分接在2个光口上,当中间某个环节故障时,环网能自动切换为2个链形组网继续提供业务。而不会出现链型组网方式时大面积RRU不能工作的情况。这种方式虽然可靠性上提高很多,但是需要利用2个光口来实现。对光口资源浪费较多。所以实际中应该根据实际环境的重要性以及光口资源的数量来决定使用何种组网方式。在对大型场馆的覆盖中,为了保证能覆盖整个场所,同时保证在单点故障的情况下业务不会中断,环形组网是比较合适的组网方式。 图2.1-5 环型组网示意图2.2 分布式基站的优势采用GSM分布式基站,主要具有以下优势:(1RRU靠近天线安装,能够消除传统基站3dB馈线损耗,降低功放输出功率要

9、求,从而改善覆盖性能或者降低整机功耗;(2降低施工难度,BBU和RRU体积较小,重量较轻,利于携带,可实现单人操作;(3相对传统基站设备在一定程度上可减少基站的设备运转功耗,减少运营费用;(4基带部分集中放置,射频部分置于天面,可相对节省机房租赁费用或空间,同时降低对配套设施的要求;(5RRU拉远覆盖,将设备功耗分离,并且RRU功耗比传统基站低,从而可以扩大绿色能源(风力、太阳能等的应用规模;(6伴随多载波功放(MCPA技术的逐渐成熟,基于多载波功放的分布式基站,可以满足现网绝大多数场景下的网络应用需求,节省机房空间资源、降低基站能耗、对站址资源要求低、建网灵活。同时多载波基站具备软容量能力,

10、可以快速便捷地实现远程扩容,还可通过共享license的方式远程灵活配置载频数量,从而提高网络在线载频的利用率。多载波技术实现了GSM系统的宽带化,使得GSM基站具备了向LTE平滑演进的能力,有效保护运营商的投资。2.3 典型应用下的CAPEX和OPEX比较在共享已有机房的典型应用情况下,采用分布式基站,可节省约40%的CAPEX。表2.3-1 传统宏基站与分布式基站CAPEX比较表 在共享已有机房的典型应用情况下,采用分布式基站,包括空调电费、基站电费和站点租金等在内的OPEX则可节省约65%。表2.3-2 传统宏基站与分布式基站OPEX比较表 2.4 厂家设备支持情况及主要参数表目前华为、

11、中兴、诺西、摩托罗拉均能提供SCPA或MCPA分布式基站设备,其他厂家分布式基站设备在2010年Q2之前也将全部商用,产品相关信息详见附件四厂家设备支持情况及主要参数表。2.5 应用场景及配置原则分布式基站以灵活的安装方式和容量特性、良好覆盖特性适用于各种应用场景,特别在以下场景应用更具有优势。其中双密度载频RRU适用于每小区S4以下的小站型,如村通、公路覆盖等。对于单小区超过4载波的中、大站型一般建议采用多载波RRU。2.5.1室内覆盖市区的重点建筑,如商业大厦、大型商场、体育场馆、机场、咖啡店、会展中心、写字楼等,这些建筑物大多具有分布密集、用户集中的特点。在室内采用RRU设备作为室内分布

12、系统的信号源,在部分场景可替代原有光纤直放站和干放,消除噪声,提升覆盖质量。 RRU 和对于大型体育场等场所,平时话务量较小,大型赛事期间话务量剧增,可将BBU 集中放置于机房内,RRU 通过光纤拉远,与BBU 呈星型连接。RRU 硬件配置及频率规划采用满配置,通过RRU 软件license 调整资源,话务量较大时临时增加频点配置,满足话务量的需求。 2.5.2农村覆盖农村覆盖场景中,各村庄零星分布,用户分布相对分散,可采用BBU+RRU 方式,采用高功率设置,既可以完成话务量的吸收,又降低了成本,同时布网迅速、快捷、灵活,可配合室外机柜,实现无机房建设。图2.5-2 分布式基站应用于农村覆盖

13、功分器规模较小的农村覆盖中,采用“RRU+功分器”模式,将单个小区分成两个方向用两副定向天线进行覆盖,节约投资的同时能降低对铁塔风荷的要求,可以采用简易塔或水泥杆等。对于供电不稳定、备电成本高的自然村,可利用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,采用双密度RRU,以S2/2/2站型为主。对于其他地区,可采用本地取电、利旧已有机房的方式,通过分布式基站进行覆盖。分布式基站功耗相对较小,在一些偏远地区可采用太阳能等绿色能源供电。2.5.3主要干道覆盖主要干道包括以高速公路、高速铁路、铁路、国道、隧道等,该场景需要尽可能实现连续的广覆盖。可将BBU放置

14、于室内机房内,RRU单元通过光纤拉远,直接安装于合适的地方,采用高功率设置,实现单基站完成干道的大范围覆盖。规模较小的公铁路覆盖中,采用“RRU+功分器”模式,将单个小区分成两个方向用两副定向天线进行覆盖。RRU级联链型组网,通过RRU光纤拉远技术,代替传统直放站应用,具有覆盖强、信号质量好的优势,并可结合RRU共小区技术,将地理位置不同的RRU设置为完全相同的小区,列车穿过不同位置区域不发生切换,大大减少切换次数,降低掉话率,保证高铁覆盖网络质量。共小区无需专门设置重叠覆盖区域,可以提高覆盖效率。主要采用双密度RRU,以S2/2或S2/2/2站型为主。 图2.5-3 分布式基站应用于干道覆盖

15、2.5.4 CBD/密集城区CBD/密集城区传播环境复杂、高端用户集中、话务密度高、对网络质量要求更高。多载波分布式基站应用于密集城区,可以解决站址难寻、机房空间不足,或者机房位置不理想问题;多载波分布式基站容量与宏基站相当。 通过立体组网,采用分布式基站建设室外上层网;利用室内分布系统解决办公楼,宾馆、商场等的室内覆盖问题。随着经济发展,发达城市中热点话务区不断出现,分布式基站体积小,容量大,安装方便灵 2.6 分布式基站的供电 2.6.1 分布式基站BBU 供电 2.6.1.1 BBU 安装在原有基站中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

16、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。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电源系统投资。 2.6.1.2 BBU 安装在新建基站中BBU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,升级和维护方便安装无线主设备BBU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

17、等设备的供电需求,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。2.6.2 分布式基站RRU供电模式及定义2.6.2.1 供电模式一:48V直流集中供电模式48V直流集中供电模式是指RRU等拉远设备利用安装无线主设备BBU基站中48V 电源系统集中供电,供电标称电压为48V直流。2.6.2.2供电模式二:220V交流逆变拉远供电模式220V交流逆变拉远供电模式是指安装无线主设备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。2.6.2.3供电模式三:分布式交流供电模式(就近引接市电分布式交流供电模式(就近引

18、接市电是指RRU等拉远设备由本地就近引接的市电电源供电。2.6.2.4供电模式四:采用新能源供电模式采用新能源供电模式是指RRU等拉远设备由太阳能、风能等新能源提供电源。2.6.3 RRU不同供电模式的选择原则2.6.3.1不同厂家的供电情况统计以下是部分厂家提供的BBU、RRU设备供电参数,详见表2.6-1。表2.6-1 不同厂家BBU、RRU设备供电参数汇总表 2.6.3.2 48V直流集中供电模式选择原则目前,大部分支持BBU+RRU建设模式的设备直流输入电压范围为-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4

19、3.2V。最大允许压降7.2V时,不同功率、不同截面积条件下集中供电的最大允许距离见下表2.6-2。表2.6-2 不同功率、不同截面积条件下集中供电的最大允许距离 如RRU设备功率、供电电压范围与以上数据不符,可以采用式(2.6-1计算其允许的最远距离。 式(2.6-1式中:L 集中供电模式最远允许单程距离(m;U min RRU等拉远设备直流输入电压范围的最小值(V;Pe RRU等拉远设备直流功耗(W;S 电力电缆截面积(mm2;电力电缆电导率m/(·mm2 ,25时,铜线铜=57m/(·mm2, =34m/(·mm2。铝线铝采用以上表格速查或者采用式(2.6-

20、1既可以得到RRU集中供电的最大距离。集中供电模式供电距离建议(供电电压范围-36V-57V时:从以上相关计算及电缆价格建议RRU等拉远设备300W负荷时集中供电最大距离不宜超过800m;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1000W负荷时集中供电最大距离不宜超过400m。2.6.3.3 220V交流逆变拉远供电模式选择原则目前,支持BBU+RRU建设模式的厂家,其RRU设备可以采用48V直流电压供电或者采用交流220V电压供电,交流供电电压范围较宽,一般可以达到120V290V。一般输入交流电压低于176V时(220V额定电压的80%,整流器的效

21、率降低、且整流器需降容使用。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。RRU中集成的整流设备效率要求不低于92%(176V264V范围,功率因数不低于0.99。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%。允许压降百分率分别为20%和30%时,不同功率、不同截面积条件下集中供电的最大允许距离见下表2.6-3。表2.6-3 不同功率、不同截面积条件下逆变拉远的最大允许距离 大约为1.54kW ,效率不应低于88%;逆变器设备价格约为12万元。(2采用基站电源逆变拉远供电模式时,线路损耗较大,逆

22、变效率较低,将产生较多能耗。按不同的压降损失,逆变器效率88%计算得到每年因线路损耗和逆变器效率增加的电量见上表。如RRU 设备功率、供电电压范围与以上数据不符,可以采用式(2.6-3计算其允许的最远距离(终端负荷cos =1时。100=%NUU U 式(2.6-2PSC U L 100%=式(2.6-3式中:L 基站电源逆变拉远供电模式最远允许单程距离(km ;U% 线路允许最大压降百分比(%;P RRU 等拉远设备交流功耗(W ;C 电压损失计算系数,取值见表2.6-4;S 电力电缆截面积(mm2;采用以上表格速查或者采用式(2.6-2即可以得到RRU基站电源逆变拉远供电模式的最大距离。表

23、2.6-4 线路电压损失的计算系数C值(cos=1 1.20时值(·mm2/m,铝导线、铝母线为0.0282;铜导线、铜母线为0.0172,=1/。2.计算C值时,导线工作温度为50,铝导线值m /(·mm2为31.66,铜导线为51.91;导线工作温度为65,铝导线值m /(·mm2为30.05,铜导线为49.27。3.UN为标称线电压,单位:kV;Unph为标称线电压,单位:kV。基站电源逆变拉远供电模式供电距离建议: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;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。2.6.3.4

24、分布式交流供电模式选择原则如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。2.6.3.5 新能源供电模式选择原则采用绿色能源供电时,RRU

25、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:(1RRU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。(2 RRU等拉远设备建设当地无可用市电,或引电距离超过10km时。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(版本号: V1.0。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(版本号:V1.0。2.6.4 RRU不同供电模式的供电要求2.6.4.1 48V直流集中供电要求(1电力电缆可以采用厂家提供的屏蔽电缆或铠装电缆,电缆两端的屏蔽/金属层应作有效接地(接地应在进入机房之前;(2应按RRU允许的最大压降校核

26、电力电缆的截面;(3RRU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。集中供电系统框图如图2.6-1所示。 图2.6-1 集中供电系统框图2.6.4.2 220V交流逆变拉远供电要求(1电力电缆架空敷设时需要考虑电缆自重;(2如采用铠装电力电缆,电缆两端应作有效接地(接地应在进入机房之前;(3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。(4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;(5RRU设备宜采用交流220V电源供电,RRU设备中集成整流设备;(6逆变器输入电压等级为直

27、流48V,输入电压为交流220V;(7逆变器应具有监控模块,逆变模块应采用N+1备份;(8逆变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;(9逆变器容量选择应考虑线路损耗和远端整流设备效率。RRU拉远供电系统框图如图2.6-2所示。 图2.6-2 RRU拉远供电系统框图基站电源逆变拉远供电模式示意图如图2.6-3所示。 图2.6-3 基站电源逆变拉远供电模式示意图图例:1-电力电缆;2-传输电缆;3-无线主设备机房;4-无线主设备(包含原机房无线设备、BBU;5-电源主设备(包含组合开关电源、蓄电池组、DC变换设备、逆变器;6-传输主设备;7 -RRU;8-天线;9-避雷针;

28、10-水泥杆;11-土壤示意电力电缆和光缆共杆敷设要求及示意图见图3.4-4。 图2.6-4 电力电缆和光缆共杆敷设要求及示意图2.6.4.3 分布式交流供电模式(就近引接市电要求RRU拉远建设地点有可以引接的较可靠市电电源且引入费用比220V交流逆变拉远供电经济时,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,一体化电源柜的具体要求详见附件三一体化电源柜具体参数及要求。2.6.4.4 新能源供电模式供电要求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

29、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(版本号: V1.0。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(版本号:V1.0。2.6.5 电力电缆的选择和敷设要求2.6.5.1 电缆绝缘类型GSM 分布式基站建设指导意见 (160以上高温场所， 100以上高温环境，宜采用矿物绝缘电缆。高温场所不宜 用聚乙烯绝缘电缆。 (2低温20以下环境，选用油浸纸绝缘或交联聚乙烯、聚乙烯绝缘、耐寒橡皮绝 缘电缆。 (3低温20以下环境不宜用聚氯乙烯绝缘电缆。 2.6.5.2 电缆的外护层要求

30、 电缆的外护层要求，应符合下列要求： (1交流单相回路的电力电缆，不得有未经非磁性处理的金属带、钢丝铠装。 (2化学腐蚀环境或易受水浸泡的电缆，金属套、加强层、铠装上应有挤塑外套，水 中电缆的粗钢丝铠装尚应有纤维外被。 (3除低温-20 以下环境或药用化学液体浸泡场所，以及有低毒难燃性要求的电缆 挤塑外套宜用聚乙烯外，可采用聚乙烯外套。 (4用在有水或化学液体浸泡场所的 635kV 重要性或 35kV 以上交联聚乙烯电缆， 应具有符合使用要求的金属塑料复合阻水层、铅套、铝套或膨胀式阻水带等防水构造。 敷设于水下的中、高压交联聚乙烯电缆还宜具有纵向阻水构造。 2.6.5.3 架空电缆的外护层选择

31、 (1架空敷设电力电缆承受较大压力或有机械损伤危险时，应有加强层或钢带铠装。 2.6.5.4 直埋敷设电缆的外护层选择 (1电缆承受较大压力或有机械损伤危险时，应有加强层或钢带铠装。 (2在流砂层、回填土地带等可能出现位移的土壤中，电缆应有钢丝铠装。 (3白蚁严重危害且塑料电缆未有尼龙外套时，可采用金属套钢带铠装。 (4除以上三项外的情况，可采用不带铠装的外护层。 2.6.5.5 直埋敷设于非冻土地区电力电缆选择要求 直埋敷设于非冻土地区时，电缆埋置深度应符合下列规定： (1电缆外皮至地下构筑物基础，不得小于 0.3m。 (2电缆外皮至地面深度，不得小于 0.7m；当位于车行道或耕地下时，应适当加深， 且不宜小于 1m。 (3直埋敷设于冻土地区时，宜埋入冻土层以下。 19 GSM 分布式基站建设指导意见 (4直埋敷设的电缆，严禁位于地下管道的正上方或下方。 (5直埋敷设的电缆与铁路、公路或街道交叉时，应穿于保护管，且保护范围超出路 基、街道路面两边以及排水沟边 0.5m 以上。 (6直埋敷设的电缆引入构筑物，在贯穿墙孔处应设置保护管，且对管口实施阻水堵 塞。 (7直埋敷设电缆在采取特殊换土回填时，回填土的土质应对电缆外护套无腐蚀性。 分布式基站的 2.7 分布式基站的安装要