遠(yuǎn)端射頻系統(tǒng)降低移動運(yùn)營成本
標(biāo)簽:FTTA 遠(yuǎn)程射頻
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/154494.htm大眾對移動數(shù)據(jù)的需求第一次超過了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商的數(shù)據(jù)供應(yīng)能力,因此網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商投資了數(shù)十億美元來提高3G和4G移動網(wǎng)絡(luò)的速度。遠(yuǎn)端射頻系統(tǒng)可降低運(yùn)營成本,而采用FTTA(光纖到天線)技術(shù)則實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)新、靈活并且面向未來的網(wǎng)絡(luò)安裝方式。
用戶需求推動移動網(wǎng)絡(luò)快速發(fā)展
移動寬帶已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。3G網(wǎng)絡(luò)(UMTS)的數(shù)據(jù)傳輸速度已經(jīng)可以達(dá)到10M,而新的4G標(biāo)準(zhǔn)LTE(長期演進(jìn)技術(shù))的數(shù)據(jù)傳輸速度預(yù)期可達(dá)100M。3G在二十一世紀(jì)初面世,當(dāng)時移動通信技術(shù)仍然能夠滿足市場需求。與3G不同的是,4G面世的驅(qū)動力源自移動通信用戶對數(shù)據(jù)的渴求。
從2009年以來,普通手機(jī)的銷量一直在下滑,而全球智能手機(jī)的銷量卻上升了24%。以德國為例,前一年的智能手機(jī)增長率實(shí)際為79%。智能手機(jī)用戶消耗的數(shù)據(jù)量要高很多,專家預(yù)計(jì)從2010年到 2015年移動數(shù)據(jù)量會增加三倍,由于數(shù)據(jù)爆炸性增長,目前移動通信網(wǎng)絡(luò)正接近容量極限,因此全球移動網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商紛紛投資建設(shè)3G和4G系統(tǒng)。
與GSM不同的是,UMTS和LTE系統(tǒng)更適合頻率更高的波段(比如2.1 GHz或2.6 GHz),并且在城市地區(qū)的蜂窩小區(qū)也更小,能夠滿足這些人口稠密地區(qū)對高數(shù)據(jù)流量的需求。不過,更高的頻率會減小蜂窩小區(qū)的覆蓋范圍,從而使農(nóng)村地區(qū)實(shí)現(xiàn)移動通信全覆蓋的成本大幅增加。如果頻率更高,就意味著需要更多的蜂窩小區(qū)和投資。不僅如此,千兆級頻率不能有效穿透大型建筑物,所以大型建筑物必須單獨(dú)安裝IBC(室內(nèi)覆蓋)系統(tǒng)。因此,只有使用低頻波段提供服務(wù)的公司才有可能以經(jīng)濟(jì)的方法提升系統(tǒng)帶寬,這是“數(shù)字細(xì)分”帶來的好處。
從模擬到地面數(shù)字廣播過渡之后,800兆赫茲以內(nèi)的低頻率波段被釋放出來供移動通信使用。德國聯(lián)邦網(wǎng)絡(luò)管理局于5月以44億歐元的價(jià)格把該頻譜拍賣給了德國電信、沃達(dá)豐以及O2,每家公司均獲得該數(shù)字細(xì)分的兩個頻率分組。這些頻率的新所有者有義務(wù)在未來幾年在寬帶互聯(lián)網(wǎng)尚未發(fā)展或發(fā)展不完善地區(qū)實(shí)現(xiàn)寬帶互聯(lián)網(wǎng)覆蓋。移動寬帶在德國的發(fā)展道路現(xiàn)在已經(jīng)毫無障礙,4G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)將于今年開始。
降低運(yùn)營成本成移動運(yùn)營商當(dāng)前任務(wù)
由于在新網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施方面的投資巨大,因此移動通信運(yùn)營商特別關(guān)注運(yùn)營成本(OPEX)。
隨著蜂窩小區(qū)數(shù)量不斷增加并且不同網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(GSM、UMTS和LTE)并行運(yùn)行,因此網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營和維護(hù)成本不斷攀升。與這一趨勢形成鮮明對比的是,由于數(shù)據(jù)通信速度不高,而語音通話費(fèi)在不斷下降,因此營業(yè)收入并未增加?,F(xiàn)在驅(qū)動營業(yè)收入的力量是高速互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)服務(wù)和媒體內(nèi)容。
網(wǎng)絡(luò)成本平均占移動通信運(yùn)營商總運(yùn)營成本的30%。房租、技術(shù)維護(hù)以及數(shù)據(jù)回傳費(fèi)用約占這些網(wǎng)絡(luò)成本的三分之一,而剩下的三分之二則完全是電力成本。移動通信行業(yè)的總體目標(biāo)是降低3G和4G網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營成本。
所有系統(tǒng)制造商 – 尤其是愛立信和華為 – 均已承諾執(zhí)行綠色“網(wǎng)絡(luò)政策”,并且已經(jīng)著手研究如何減少移動通信系統(tǒng)的二氧化碳排放量。“綠色”基站能效高、經(jīng)濟(jì)并且靈活,使用可再生能源(風(fēng)能和太陽能),并且為網(wǎng)絡(luò)的持續(xù)優(yōu)化提供了基于軟件的算法。用于3G和4G的最新系統(tǒng)主要使用遠(yuǎn)端射頻頭(RRH),而這些遠(yuǎn)端射頻頭也越來越多地用于“舊的”GSM網(wǎng)絡(luò)。技術(shù)向遠(yuǎn)程射頻系統(tǒng)變化大幅節(jié)約了運(yùn)營成本。
遠(yuǎn)端射頻系統(tǒng)有效解決成本難題
傳統(tǒng)的基站系統(tǒng)用同軸波紋電纜把高頻信號從基站傳輸?shù)竭h(yuǎn)端桿裝天線。由于電纜內(nèi)存在衰減,因此傳輸信號功率的損失率最高達(dá)到50%(依傳輸距離和電纜橫斷面大小而定),而對于一般與LTE一起使用的更高頻率而言,損失還會進(jìn)一步增加。這些損失還會對接收到的信號的質(zhì)量(信噪比)造成不利影響。
最新的系統(tǒng)使用安裝在天線附近(比如在天線桿或建筑物上)的遠(yuǎn)端射頻頭(RRH)。高頻信號由RRH生成并由天線發(fā)射,損失極少。通過對流對集成在RRH內(nèi)功率放大器進(jìn)行被動冷卻,不需要任何主動冷卻系統(tǒng)(比如傳統(tǒng)基站需要的冷卻系統(tǒng))。遠(yuǎn)端射頻系統(tǒng)把網(wǎng)絡(luò)的能耗降低了25%到50%(依系統(tǒng)配置和系統(tǒng)制造商的數(shù)據(jù)而定)。
由于省去了高能耗的冷卻系統(tǒng),并且把功率放大器集成到了RRH內(nèi),因此最新基站的體積小了很多。從1990年以來,愛立信已經(jīng)把每個基站(400個載波單元)的占地面積從23平方米減少到現(xiàn)在的1平方米,從而不僅降低了系統(tǒng)成本,而且還減少了場地租金。
遠(yuǎn)端射頻系統(tǒng)還有一個優(yōu)勢,即使用光纖傳輸 RRH與基站間的數(shù)據(jù)(FTTA - 光纖到天線)。在傳統(tǒng)系統(tǒng)中,基站與天線之間的距離不得超過100米(由于有模擬信號損失),因此必須在天線附近租用昂貴的通訊空間,或者在平屋頂或戶外安裝昂貴的容器。用光纖做傳輸介質(zhì)的以太網(wǎng)在基站和RRH之間傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)時不會發(fā)生任何信號損失,并且允許的最大距離可達(dá)20千米,因此基站可以集中放在成本更低的通信機(jī)房,并且網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃也會變得更加靈活、更加模塊化。該鏈路使用現(xiàn)有的或新安裝的光纖基礎(chǔ)設(shè)施傳輸數(shù)據(jù),比使用波紋電纜傳輸數(shù)據(jù)要簡單而且便宜很多。各種報(bào)告還顯示,用光纖可以減少遠(yuǎn)端射頻系統(tǒng)的安裝時間,這在實(shí)施基站替換時非常重要。
FTTA - 光纖到天線解決方案正獲運(yùn)營商青睞
一般每個蜂窩小區(qū)由三個RRH通過三根單獨(dú)的雙芯光纜連接到基站。這一方法對短距離安裝比較高效,但是在運(yùn)行并行系統(tǒng)(UMTS和LTE)以及未來可持續(xù)性方面則不夠理想。
有一種替代方法是在基站和RRH附近的分配箱之間安裝一根預(yù)先組裝好的多芯光纜,然后在分配箱里面將其分為幾根雙芯光纜并接到RRH上。除了在安裝方面有優(yōu)勢(即只需敷設(shè)一根光纜,而不需敷設(shè)三根)外,這一方法另外還有兩個明顯優(yōu)勢。第一,在下一次安裝時可以隨時增加光纜(比如未來LTE擴(kuò)容)。在日后LTE擴(kuò)容時,整個鏈路已經(jīng)預(yù)先安裝了光纜,因此剩下的工作只是從分配箱到LTE RRH敷設(shè)新光跳線即可。這一方法有利于將來系統(tǒng)擴(kuò)容。第二,系統(tǒng)擴(kuò)容或升級往往涉及更換系統(tǒng)制造商以及相關(guān)光纖連接技術(shù)。盡管ODC是RRH使用最廣的接口,但同時使用的還有更難安裝的LC連接解決方案。不僅如此,未來的LTE系統(tǒng),在供貨時將配上所謂的“Q-XCO”連接器。如果系統(tǒng)發(fā)生變更,則連接技術(shù)可能會不兼容,可能必須更換標(biāo)準(zhǔn)安裝中的所有光纜。通過使用分配箱解決方案,可以更換并適當(dāng)調(diào)整連接RRH的短跳線 – 而基站和分配箱之間的原有的光纜連接保持不變,安裝靈活,不受系統(tǒng)制造商限制。
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