《5G基站调试与运维》教材配套 课件 项目三、5G基站硬件及部署

5G基站硬件及部署学习目标知识目标：1、掌握5G基站有哪些常用设备和辅材并说出相关功能和原理2、掌握5G宏站和室分部署方案和原理，CRAN和DRAN的区别，DAS和Lampsite的区别3、熟悉5G宏站和有源室分的安装场景及方法技能目标：1、手动画出5G宏站整个基站系统架构，标明涉及到的设备和材料，能识别任一5G宏站设备2、手动画出5G室分DSA和Lampsite系统架构，标明涉及到的设备和材料，能识别任一5G室分设备6、指导施工人员完成5G现场施工素质目标：培养学生团队协作，爱岗敬业精神通信网络一般分为3个部分，分别是接入网、承载网、核心网接入网：把所有终端连接到通信网络里面的功能性网络也叫无线接入网RAN（RadioAccessNetwork）主要网元就是基站承载网：也叫传输网，把信息传递到核心网，一般为有线核心网：主要是涉及呼叫的接续、计费，移动性管理，补充业务实现，IP地址分配、用户信息存储等接入网概念什么是基站：一般特指“公用移动通信基站”基站就是给手机提供信号的，英语缩写：BTS、NodeB、e-NodeB、gNodeB，基站是用户接入、使用移动网业务的第一个环节基站系统基站组成-宏站基站组成-室分无源室分DAS新型数字化室分Lampiste认识基站设备5G基站概述5G基站简称gNodeB，gNodeB作为5G网元产品，为5G网络提供UE和网络之间的无线链路，gNodeB主要由机柜、BBU和射频模块组成：机柜提供设备配电功能并提供传输空间；BBU是基带处理单元，集中控制管理整个基站系统；射频模块包含RRU和AAU，RRU主要功能是调制、解调、数据压缩、射频信号和基带信号的放大，以及驻波比的检测；AAU是一体化有源天线，AAU的功能主要通过各个功能模块来实现gNodeB的组成除了基带单元和射频单元两个模块之外，还包括一些辅助设备，如机柜、机框、天馈系统、GPS时钟等5GBBU▼BuildingBasebandUnit，基带处理单元主要完成信道编解码、基带信号的调制解调、协议处理等功能基站设备-基带单元BBU5900基站设备-基带单元BBU5900单板基带板主控板电源板风扇板基站设备-基带单元BBU5900单板配置原则5GNR典配S111_64T64R槽位满配FANfUBBPfw1UPEUeUMPTe3FANfUBBPfw1UPEUeUBBPfw1UBBPfw1UPEUeUMPTe34GRRURadioRemoteUnit，射频拉远单元主要完成射频信号调制解调，射频模拟信号功率放大，传送给天馈5G采用的是有源天线单元（ActiveAntennaUnit，AAU），AAU实际上就是射频和天线高度集成在一起的设备，它既是射频模块也是天线，目前主流的AAU型号有AAU5613、AAU5313和AAU5619基站设备-射频模块RRU和AAU2/3/4G时代，天线和主设备之间是通过馈线相连，没有直接的耦合关系，金属腔体滤波器是市场主流选择，成本低、工艺成熟，但体积较大，通常集成到天馈系统的RRU中；5G时代，采用MassiveMIMO技术，即多通道的方式来提供更高的速率，通道数由4G的2通道和4通道提升到5G的32通道和64通道，因此天线和RRU合为AAU。由于天线的集成化，一套天线需要的滤波器数量也大大增加。基站设备-AAU发展基站设备-pRRU5936和AAU5613pRRU主要功能:1、发射通道从BBU接收数字信号，对数字信号进行数模转换，采用零中频技术将数字信号调制到发射频段，经滤波放大后，通过天线发射。2、接收通道从天线接收射频信号，经滤波放大后，采用零中频技术将射频信号下变频，经模数转换为数字信号后发送给BBU进行处理。3、通过光纤/网线传输CPRI数据。4、支持内置天线。5、支持通过PoE/DC供电。6、支持多频多模灵活配置pRRU一般用于数字化室分Lampsite场景AAU主要功能：1、接收通道对射频信号进行下变频、放大处理、模数转换（使用ADC，analog-to-digitalconverter）及数字中频处理。2、发射通道完成下行信号滤波、数模转换（使用DAC，digital-to-analogconverter）、上变频处理、模拟信号放大处理。3、完成上下行射频通道相位校正。4、提供防护及滤波功能。AAU一般用于室外宏站场景基站设备-天馈系统天线和电调常见的多端口天线：一般有1口、2口、4口、6口、8口、12口、64口等等，天线端口越多，整体性能越强，速度越快2G时代最多4口，3G4G时代最大8口，5G现阶段已达到64口，未来还有128口基站设备-供电模块DCDU和OPMDCDU：直流电源分配单元，市电交流经过整流后转为直流电，通过空开引一路直流至DCDU，给基站主设备供电OPM：将交流电或高压直流电转换成稳定的48V直流电，针对AAU拉远场景使用基站辅材-馈线和GPS基站辅材-光纤、光缆下图为一个简易模型：RRU与BBU通过光纤连接，光纤2端通过光模块连接设备RRU与天线通过馈线连接，馈线2端通过馈线头连接设备BBU通过时钟线经过避雷器连接馈线或者数字线与GPS蘑菇头连接BBU和RRU由DCDU供电基站辅材-光模块室外宏站部署及解决方案5G宏站部署方案-DRAN和CARAN

DRAN：DistributedRAN分布式无线接入网，每个站点是独立的，每个站点由基带单元BBU和射频单元AAU/RRU以及配套的光纤、GPS、配电、机柜等设备组成，射频单元AAU/RRU通常放在塔上，基带单元BBU以及配套的光纤、GPS、配电、机柜等设备放在塔下的机房里，基带单元BBU和射频单元AAU/RRU之间的前传光纤小于100米。CRAN：CentralizedRAN集中化无线接入网，每个站点同样是由基带单元BBU和射频单元AAU/RRU以及配套的光纤、GPS、配电、机柜等设备组成，射频单元AAU/RRU也同样放在塔上，与DRAN分布式站点的最大区别在于多个站点的BBU及相关的配套设备集中布放在中心机房里，基带单元BBU和射频单元AAU/RRU通过光纤拉远连接5G宏站部署方案-CU/DU合设、分离与CU云化部署5G部署初期,5G设备形态优先选择CU/DU合设方式（简称为5GBBU设备），未来随着5G垂直行业等新业务需求，可基于MEC边缘云，后续采用CU-DU分离方式。同时结合机房条件、光纤资源，优先采用BBU集中放置方式（常说的集中和分布，在4G中是BBU集中和分布，在5G中是DU集中和分布）。CU/DU分离指将BBU中的非实时部分（PDCP/RRC）分离出来作为CU，CU可以进行云化部署，实时部分（PHY/MAC/RLC层）放在DU单元中处理，CU和DU之间通过F1接口对接。CU/DU分离方案对比DRAN和CRAN部署的主要好处是资源可弹性扩/缩容，相对业务层面而言，对于负荷的分担，资源最大化利用是比较理想的网络结构设计，这对于现实中的潮汐话务效应也能找到比较合理的解决方案。5G宏站部署方案-工程方案5G宏站部署方案-信号塔选择5G宏站改造方案-主设备改造和天面改造5G的站点部署部分会涉及到对现网机房和天馈的改造，5G站点改造方案中主要涉及主设备改造、天面改造和电源改造。替换LTE的单模BBU为4G/5G共模BBU，将LTE的BBU框内单板以及NR的板卡安装至新的BBU框中,实现4G/5G共框部署。1、用BBU5900替换原来的BBU3900/BBU3910，由于目前5G的基站单板UBBPfw1只能配置在BBU5900中，因此共模的BBU框必须采用BBU5900；2、风扇模块替换成BBU5900配套的FANf；3、电源模块替换成BBU5900配套的UPEUe；4、新增5G基带板UBBPfw1；5、新增5G射频单元AAU。现有铁塔或者抱杆承载负荷和空间已经接近设计最大值，为了给铁塔和抱杆减压，需要对现有的天线进行合并改造操作，以腾出承载能力和空间来安装5GAAU。1、对现网天面进行收编，利用多模宽频天线替换现有的单模天线，再利旧空余抱杆部署5GAAU2、新增一根抱杆或者新增平台来部署5GAAU主设备改造天面改造5G站点拉远方案5G站点部署正由DRAN到CRAN再向CloudRAN方向演进，未来5G基站的CU单元会云化部署，DU单元会根据现网实际情况，选择靠近射频单元独立部署，或者集中部署。若DU单元集中部署，射频单元就需要拉远部署，当前5G基站DU单元与射频单元的拉远方案主要有三种：光纤直连、无源波分和有源波分。光纤直连无源波分有源波分到站光纤数量有限，不足以直连，需要光纤复用，中心机房和射频单元近端分别部署无源波分设备，通过无源合分波器将多路光纤复用到1根光纤上到站光纤充足，足以直连，每个AAU与DU全部采用光纤点到点直连组网到站光纤数量有限，不足以直连，需要光纤复用，通过有源波分设备将多路光纤复用到1根光纤上室内覆盖解决方案室分覆盖解决方案-室分重要性分布系统是指将基站信号通过无源器件进行分路，经由馈线将无线信号分配到每一付分散安装在建筑物、小区灯杆、绿地等区域的低功率天线上，从而实现目标区域信号的良好覆盖的系统的统称。分布系统安装于建筑物内用于室内覆盖的称为室内分布系统；若用于城中村、住宅小区、广场等室外区域的称为室外分布系统基站一般都建在楼顶、铁塔之类的高处，人一旦进了楼里手机就容易没有信号，尤其是地下室、停车场还有电梯。室分系统针对室内环境，会专门布设室内分布系统，也就是业内常说的“室分”“室分”其实也就是信号的二次中继和增强覆盖从信源接出馈线然后到各个房间或通道再利用天线发出信号室内分布是指将基站信号引入室内，解决室内盲区覆盖的一种信号覆盖方式。室分的吸顶天线随着移动通信的快速发展，网络规模的不断扩大，通信网络在城市的室外已基本做到了无缝覆盖，但随着广大移动用户对移动通信服务质量要求的不断提高，也要求在室内（特别是星级酒店、大型商场、高级写字楼、娱乐场所、会展中心、超市、地下停车场等）能享受优质的移动通信服务。室分覆盖解决方案-室分建设优先级5G基站建设顺序，先室外后室内，先重点后一般第一优先级：交通枢纽、场馆和大型购物中心、地铁、高铁等属于地标建筑，品牌窗口；校园、医院等属于高人流密度、高容量需求热点场景第二优先级：办公楼、酒店等高端用户聚集，整体容量需求一般，但存在部分高热区域，建筑隔断较多，建网成本偏高第三优先级：居民区、小型公共场所等整体容量需求不高，使用室内产品部署成本较高，外部玻璃较多，具备室外照射条件，建议优先采用宏站覆盖，室分作为补充室分系统组成-信号源和分布系统室内分布系统主要由信号源和室内分布系统两部分组成，根据是否需要提供电源，分为无源器件及有源器件两大类。信号源：一般RRU就是一个信号源，为有源设备分布系统：其主要作用是将信源所提供的信号进行分配，使信源信号均匀分布至需覆盖区域。主要包括功分器、耦合器、同轴电缆以及室内天线，为无源器件室分覆盖解决方案-无源室分DAS无源分布系统：最早的室分系统称为无源分布系统，射频信号直接通过耦合器、功分器、合路器等无源器件进行分路，由馈线将信号传输到分布于室内的天线上。信号源通过耦合器、功分器等器件，经馈线将信号均匀分布到室内各个角落室分覆盖解决方案-有源室分Lampsite进入5G时代，室分系统开始向更扁平化、更简单灵活的新型数字室分系统演进，数字化室分与传统的无源器件组成的室分系统不同，数字化室分系统采用BBU+集线设备（rHUB）+分布式的PicoRRU（天线一体化），通过网线和光纤部署实现对建筑物的覆盖。数字化系统相对于传统的室分系统有明显的优势：支持MIMO，提供更高的容量；支持灵活分裂小区，可以进一步提升网络容量；采用光纤和网线部署，工程相对容易；系统末端可监控。室分覆盖解决方案-隧道泄漏电缆方案泄漏电缆分布方式将信源（RRU）、功率放大器和射频宽带合路器或耦合器，将多种频段的无线信号通过泄漏电缆进行传输覆盖，它适用于隧道、地铁、长廊、高层升降电梯等特定环境的线性覆盖方案，该系统目前最新漏缆可支持5G覆盖。通过泄露电缆传输信号，并通过泄露电缆外导体的一系列开口在外导体上产生表面电流，在电缆开口横截面上形成电磁场，这些开口就相当于一系列的天线起到信号的发射和接收作用。室分覆盖解决方案-室外覆盖室内室外分布系统指的是利用分布系统的方式，结合弱覆盖区的环境、传输资源等问题，选取最合适的天线和设备，对建筑物周边弱覆盖区进行精确覆盖的方式。一般有楼顶天线对打覆盖、底层天线上仰覆盖、街道站杆站或者微站覆盖、住宅小区宏站覆盖等方式针对居民区、小型公共场所，建议建设宏站、室外微站（EasyMacro、BOOKRRU）、RRU+射灯等方案；写字楼、园区、场馆、医院等场景室内：建议部署室分系统（DAS、lampsite）方案满足深度覆盖和容量需求。室分覆盖解决方案-DAS与Lampsite对比数字化室分优点：1、部署网线相对于传统的馈线有更高的可实施性；2、三级组网，结构简单，减少故障节点；3、POE供电，站点易获取；4、BBU、RHUB、pRRU全部网元网管可见，对有故障的节点可远程监控；5、后台小区分裂，快速扩容，无需现场施工；6、单pRRU实现MIMO，提升速率和容量。无源室分DAS常用器件无源器件：常用的无源器件有功分器、耦合器、合路器、电桥、衰减器、馈线、天线等无源室分DAS常用器件-天线单极化全向吸顶天线双极化全向吸顶天线定向板状天线无源室分DAS常用器件-POI通过POI多家运营商共用天馈分布系统POI（PointofInterface）多系统接入平台，主要功能如下：1、多系统共用天馈分布系统2、多系统信号合分路传输、单双向传输、输入输出功率检测3、信号源接入设备保护4、多系统信号隔离5、抑制干扰信号6、多系统信号输入输出功率检测、驻波检测数字化室分lampsite设备RHUBRHUB主要功能包括：1、RHUB5923配合DCU/BBU以及pRRU使用，用于支持楼宇场景下的室内覆盖。2、下行方向，接收DCU/BBU发送的下行CPRI数据，经过压缩转换后分发给各pRRU；上行方向，将多个pRRU的上行CPRI数据经过合路处理或透传给DCU/BBU。3、内置DC供电电路，通过DC电缆向pRRU供电。4、支持通过光纤链接pRRU组网方式，最多4级级联标题描述传输方式支持网线传输至pRRU、光纤传输至BBU或下级RHUB级联级联能力最大4级级联，从BBU到最后一级RHUB之间最大距离为10km光接口2个光口，9.8GHz类CPRI输入，0口链接BBU，1口链接下一个RHUB电/网线接口8*GE电口(PoE)，透传IP，8个RJ45接口分别接8个pRRUPoE能力最大输出能力90W供电方式220/110VAC供电数字化室分lampsite材料-光电混合缆面向未来，需要一种线缆在支持带宽的长期演进的同时解决PoE供电的问题，而光电混合缆就是一种比较合理的解决方案。光电混合缆将光纤和铜导线集成在一根线缆中，它使用光纤传输数据信号，使用铜线传输电力信号，取两者之所长，既可以完成高速率的数据传输，又可以完成长距离的设备供电。光电混合缆的横截面图如下图所示，它把光纤和铜导线集成到一根线缆中，通过特定的结构和保护层设计，确保光信号和电能信号在传输过程中不会互相干扰，适用于各类网络系统中的综合布线，可以有效降低施工和网络建设成本，达到一线多用的目的。光电混合缆先后经历了第一代和第二代的演进，第一代的接口是光电分离的，连接到设备需要分别占用一个光口和一个电口。第二代的接口是光电合一的，连接到设备只需要占用一个光电混合接口。简易案例-室分设计方案假如一层楼走廊有200米，一个传统室分全向小天线覆盖半径10米，新型室分PRRU覆盖半径20米，那么就需要10个全向小天线，5个新型PRRUDAS方案lampsite方案5G室分融合方案宏站单站场景硬件安装5G宏站设备安装-宏站设备连线5G宏站典型配置设备连线图宏站安装主要涉及到：室内部分DCDU安装、BBU安装、室外部分AAU安装、GPS安装，OPM安装以及各种线缆电源线、光纤、接地线连线，走线规范和标签制作等5G宏站设备安装-施工步骤某项目施工要求5G宏站设备安装-牢记遵守EHS安全规则EHS安全规则5G宏站设备安装-供电单元DCDU安装DCDU安装工艺：1个DCDU-16D可以为3个AAU提供升压配电。注意事项：DCDU和BBU5900通过挂耳连接与华为机柜接地，连接电源线到BBU5900上，BBU侧接使用的UPEUe的电源模块，在BBU侧，电源线需要连接3V3连接器。DCDU安装关键点：1、DCDU左边端口取电，接双路100A空开，电源线线径为16方2、LOADO-5端口给AAU取电3、LOAD6-9端口给BBU取电5G宏站设备安装-BBU安装BBU安装关键点：1、UBBP基带板为全宽板；优先安装零号槽位；2、BBU-AAU出纤0-2号光口前传速率为25G，采用25G光模块。3、主控板UMPT出纤为10G光模块4、UPEU取两路电源接入BBU单板安装BBU安装方式BBU连线5G宏站设备安装-AAU安装方式5G宏站设备安装-AAU组装及吊装安装AAU工艺：1:AAU放置于地面时，需在AAU下垫泡沫或纸皮以免损伤外壳。2:AAU塔上安装过程中，务必在抱杆上安装吊装绳及定滑轮，捆扎好AAU或模块，在确保安装紧固到位后才可解开绳子，防止AAU或模块坠落伤人。3:可将下主扣件的V型槽部分靠在抱杆上避免AAU在吊装过程中晃动。4:安装过程中，禁止在无防跌落措施的保护下松开主扣件的螺栓调节水平方向角。AAU吊装5G宏站设备安装-AAU安装及线缆接地AAU安装AAU线缆关键工艺：1、安装AAU保护地线时，应注意压接OT端子的安装方向。2、操作时请确保正确的ESD防护措施，如佩戴防静电腕带或手套，以避免单板、模块或电子部件遭到静电损害。3、在已开通基站上，安装AAU电源线应注意：必须先连接AAU端连接器，再连接供电设备端连接器。如果连接顺序错误或电源线极性反接，可能导致AAU设备损坏或人身伤害。4、电源线露出屏蔽层的部分必须紧压在压线夹下。5、为了避免光纤发生强烈弯曲，须严格按线缆安装流程进行安装。5G宏站设备安装-宏站GPS安装GPS安装关键点：1、接头防水必须做好（1+3+3）防水2、天线及GPS天线应在避雷针45度角的保护区域内3、GPS上塔高度不超过10m4、GPS拉远大于150米需增加放大器，最大拉远270m5G宏站设备安装-宏站安装布线5G宏站设备安装-宏站接地和走线关键点接地线关键点：1、DCDU接地：设备右端端口接地2、BBU接地：华为机柜通过机柜接地；非华为机柜BBU接地。3、机框接地：机框整体接地4、GPS避雷器接地：GPS避雷器处于馈窗1-1.5m处，就近接室外接地排5、AAU接地：AAU维护腔内电源线破皮卡入U型卡线槽。6、电源线进入机房馈窗接地接地要求：最短路由接地；0T端头不漏铜。走线关键点：1、电源线、地线布线应整齐美观，转弯处要有弧度，弯曲半径大于50密码（不小于线缆外径的20倍），且保持一致，余长要剪除，不能盘绕。2、信号线、地线、电源线三线分离3、线缆离开机柜及馈线窗1m以外不允许交叉，1m以内不得缠绕和扭绞4、线缆绑扎：整齐美观，线扣间距均匀，松紧适度，扎带剪断时应预留3-5mm余量5G宏站设备安装-标签制作标签制作与粘贴关键点：1、RRU、GPS标签为黄色标牌标签2、室内电源线、地线：扎带式标签3、机柜内其他（风扇电源线、监控线、BBU电源线、GPS线、eCPRI光纤、传输尾纤）：纸质刀片式标签要求：标签内容准确粘贴可靠，标签位置整齐、朝向一致；标签粘贴在距插头2cm处5G宏站施工典型问题-AAU5G宏站施工典型问题-BBU、D