无线互联网服务使用的日益增加推动了用户对蜂窝网络容量的需求.

正在利用多种新技术以提高容量,同时使总拥有成本与收益增长保持一致.
本文重点介绍基于光纤的前传网络.
文章开始将介绍各种备选技术及其使用案例和优点,然后再阐释CPRI的基本原理.
结尾将概述基于CPRI前传网络的开通和故障排除的测试应用.
简介智能手机和平板电脑使用的日益增加促进了对更高带宽移动网络(例如4GLTE)不断增长的可用性的需求.
市场上有多种可实现更高带宽服务的技术.
先进的调制方案、功能更加强大和集成天线以及卓越的无线回传技术有助于增加蜂窝网络的容量.
本文重点介绍基于光纤的前传新技术.
传统的蜂窝网络的特点是具有多个小型基站,这些小型基站通过基于以太网/IP或电路/ATM的回传网络连接至无线核心.
随着城市容量需求的增长,大型基站在位置数量和/或室内或人口密集地区的渗透能力方面已达到极限.
两个主要的替代技术试图克服这些限制.
小型基站是当前大范围部署的一项主要创新方案,可增加城市热点地区的容量.
此外,它们还扩大了农村地区的覆盖范围,并在室内进行部署.
小型基站是小范围内具有基站功能的低功率接入节点.
可将其安装在屋顶和电线杆上,占用面积较小或效用成本较低.
在热点地区使用较小节点时需要更多步骤,这也是本文的重点内容.
与小型基站不同,部署分布式系统时,射频单元仍保留在电线杆或屋顶的外壳中,但要将基带处理单元(BBU)分散并迁移到建筑物底部位置或放在附近的中央办公区.
CPRI和光纤等技术促进了该技术的发展.
本文列举了在蜂窝网络中部署光纤的几个使用案例.
在其基本使用案例中,光纤将安装在塔上的射频单元连接至塔底的BBU.
与使用传统的铜基同轴电缆相反,光纤的低链路损耗有助于为移动设备提供更高的能量和带宽.
在新的LTE网络部署中,大规模应用了此种光纤到天线(FTTA)使用案例.
将BBU或数字装置(DU)与远程射频头端(RRH)或远程射频单元(RRU)之间的链路定义为前传网络;回传网络连接DU与无线核心网络.
2利用CPRI前传技术进行云RAN部署SGW/MME基带单元回传BTS/NodeBeNodeB前传远程射频头(RRH)基站旅馆式办公室基带单元回传移动交换中心移动交换中心紧凑型基站回传综合无线和基带移动交换中心BSC/RNCSGW/MMEBSC/RNCSGW/MMEBSC/RNCBTS/NodeBeNodeBFTTA(光纤到天线)射频头图1.
蜂窝网络的发展前传网络部署CPRI是数字化的串行接口,最初设计目的是作为射频基站的内部接口.
其目的是发展接口两端的独立技术.
lubUu数字无线电基站内部接口规格无线电设备(RE)控制和管理同步IQ无线电设备控制(REC)第2层物理控制和管理同步IQ第2层物理图2.
CPRI接口3利用CPRI前传技术进行云RAN部署基站内部以及接入网络中光纤技术的部署是一种新的CPRI使用案例,其中可将射频设备(RE)放在距塔顶或屋顶天线较近的位置,并将射频设备控制装置(BBU或DU)放在离RE较远的位置.
将RE(RRH或RRU)放在离天线较近的位置可大大缩短RRH和天线互连的同轴电缆长度,进而缩减链路预算,同时提高用户吞吐量.
利用CPRI,可将BBU和RRU之间的链路延伸至几英里.
如此开启了新应用,例如减轻大型基站和分布式天线系统(DAS)负载.
在人口密集地区,无线网络服务的需求可能会给大型基站容量带来挑战.
通过在这些热点地区放置额外的RRU,可减轻大型基站的无线网络流量负载.
DAS并不是一项新技术;其已部署在众多室内应用中.
DAS是指连接至共用源的物理隔离天线网络.
通过隔离和分布天线,可利用能耗较低、可靠性较高的天线覆盖更大的区域范围.
多数DAS系统都在室内使用,并使用同轴或混合同轴/光纤媒介.
大部分室内系统都使用模拟信号传输,尽管部署的数字化接口(例如CPRI或开放式基站架构(OBSAI))数量在不断增加.
可按星型或菊花链拓扑结构部署节点.
OBSAI是另一种数字化串行接口,由移动设备供应商协会开发,可缩减创建基站的成本.
虽然部分供应商青睐于OBSAI,但大多数数字部署都采用了CPRI.
CPRI技术与光纤配合使用,可为部署BBU提供其他优势.
BBU通常需要电源和空调系统,而且在某些地区难以解决其所需的占地面积且成本昂贵.
相关实用工具和租赁/购买成本是蜂窝网络运营开支/资本支出的主要部分.
基于光纤的CPRI技术能将BBU迁移至中央位置,例如已具备通信基础架构的中央办公区.
此外,通过将属于多个RRU的BBU(BBU集中化或BBU旅馆式办公)堆叠至一个位置,可节约能源,提高安全性,无需类似IPsec的协议,并使基础架构可用于部署协作多点(CoMP)功能的先进LTE系统.
再需一步,便可将BBU旅馆式办公与BBU资源集中相结合;此阶段被称为云无线接入网络(CRAN).
其可提高无线接入网络的利用率和可靠性;还可简化移动管理以及减少核心网络S1和X2接口的数量.
最后,与波分复用(WDM)相结合的CPRI能为无线接入网络提供其他优点:更多数量的RRU可与接入/聚合网络中的其他服务共享光纤,或多个无线运营商可在RAN中共享光纤(RAN共享).
4利用CPRI前传技术进行云RAN部署CPRI基本原理CPRI是可传输三种信息流的数字化接口:用户平面、控制和管理(C&M)平面以及同步平面数据.
如图3所示,其包含第1层和第2层.
第1层包含物理层和时分复用层;第2层能够提供更大灵活性和可扩展性的功能.
CPRI可在一个BBU和一个RRU之间使用;或用于一个BBU与菊花链或星形结构的多个RRU之间.
如图4所示,可将CPRI信号指定为不同的比特率,最高为9.
8Gbps.
线路速率与传输至RRU的数据/光谱量成正比.
图3.
CPRI协议层CPRI速率OBSAI速率614.
4Mbps(1x)——768Mbps(1x)1228.
8Mbps(2x)——1536Mbps(2x)2457.
6Mbps(4x)—3072.
0Mbps(5x)3072Mbps(4x)4915.
2Mbps(8x)—6144.
0Mbps(10x)6144Mbps(8x)9830.
4Mbps(16x)—图4.
CPRI和OBSAI线路速率第2层第1层控制和管理平面用户平面IQ数据时分多路复用电气传输光传输同步以太网供应商特定HDLCL1带内协议5利用CPRI前传技术进行云RAN部署如图5所示,CPRI信号是由可组合为超帧的基本帧(BF)组成.
每个基本帧包含16个字.
字长范围在8位和128位之间,取决于CPRI线路速率;线路速率越高,字越长.
在物理传输字之前,根据以太网IEEE802.
3标准,对字进行8b/10b编码处理.
第一个字为控制字.
剩余的15个字用于用户平面数据.
用户平面以原始格式传输数据(同相/正交(IQ)).
由256个连续BF组成的组为一个超帧.
超帧开头为同步字节(K28.
5字节)控制字.
其他控制字用于:yyL1带内协议yyC&M信道yy同步和定时模式yy链路延迟精度和电缆延迟校准yy物理层链路维护在以下章节,我们将了解一些对现场部署有所帮助的控制字.
应特别注意链路维护字节.
CPRI协议定义了四个报警:yy信号丢失(LOS)yy帧丢失(LOF)yy远程报警指示(RAI)yySAP缺陷指示(SDI)对于每个报警,都会在CPRI超帧中保留一个位,便于将近端设备出现的报警通知远端设备.
近端设备检测到报警时,会立即设置各自的位.
报警状况清除后,将复位该位.
1个超帧1个基本帧1231516p-1p63646566671272551231516p-1p630123636300000000111113子信道序号Ns=0控制字序号X=0同步字节K28.
5CW130包括:RAI、SDI、LOS、LOF(66.
67s)子信道内控制字序号Xs=0图5.
CPRI帧结构6利用CPRI前传技术进行云RAN部署CPRI测试应用程序大范围安装和调试RRH.
在技术人员离开现场时,保证顺利完成所有安装至关重要.
因为攀爬塔以及不必要的现场故障所需的特殊技能和认证成本极高.
因此,必须具备在塔底执行测试的工具和程序.
在塔底唯一能使用的测试接口是CPRI(或OBSAI).
本节详述CPRI接口处的一些测试应用程序.
终止RRU/BBU安装RRU包含几个通常会在塔上严峻工作条件下执行的步骤.
这些步骤包括设备安装和光纤/电源/同轴电缆装配.
设备的接线或配置不正确会对RRH操作造成严重后果.
图6.
终止RRU因此,建议技术人员执行一些基本测试.
先检查和验证光纤/连接器,技术人员可隔离脏污连接器和/或光纤损坏导致造成的各种问题.
完成这些测试后,需要执行CPRI测试,以便验证RRH可运行且已安装SFP等正确的光学器件.
利用CPRI测试设备可轻松验证CPRI链路的基本参数.
这些参数包括信号电平、频率、频率偏置、字同步状态以及字数统计.
这些测试可确保RRH具有正确的线路速率以及定时,且正在将帧传输至塔底.
CPRIRRU图7.
CPRI测试结果7利用CPRI前传技术进行云RAN部署CPRI链路故障排除除开始的RRH开通测试外,还可利用CPRI测试仪解决BBU和RRU之间的问题.
开通服务时,错误配置和错误接线会引发一些问题.
例如,BBU上的错误SFP无法与RRU配合使用,即使已正确安装、连接以及配置设备.
利用监控模式的CPRI测试仪,可监控两个方向(上行链路/下行链路).
通过检查信号、频率、定时模式以及字数,可识别潜在问题以及原因.
此外,出现的任何报警(LOS、LOF、RAI、SDI)均可提供宝贵的方向信息和错误原因.
开通基于xWDM的前传网络安装基于xWDM的网络需要合理规划和运行xDWM节点上的复用/解复用端口.
错误的映射或光学器件可引发RRU启动问题.
交叉接线会导致将错误的扇区连接至BBU端口.
CPRI测试仪可轻松测试每个RRU/BBU链路的传输特性.
除信号、频率、同步以及帧数外,位元误码率测试(BERT)将通过光学器件和复用/解复用元件检查链路正常运行情况.
RF集中式BTS控制器主机室、DAS切换、协同定位、BTS旅馆式办公室再生室DAS再生DAS终止天线CPRI/OBSAI图8.
测试基于xWDM的前传网络网站:www.
viavisolutions.
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