刍议中国电信 LTE基站建设中 BBU+RRU组网策略

刍议中国电信 LTE基站建设中 BBU+RRU组网策略

周晓珑

广西壮族自治区通信产业服务有限公司 广西南宁 530007

【摘要】随着4G通信技术的不断发展和大规模商用建设，用天LTE基站建设的各种类型设备不断涌现，而BBU+RRU分布式基站的出现，成为了LTE基站组网建设的主流。本文主要针对BBU+RRU技术特点和组网优势，提出了其在中国电信LTE基站建设中的组网方案策略，并引用工程案例给予阐述，希望能够为4G通信网络的规划建设提供借鉴。

【关键词】LTE基站；BBU；RRU；组网；

引言

在传统的中国电信LTE基站建设中，遇到了不少的实际困难，比如城区基站选址困难、现有机房内设备拥挤、设备能耗过大、乡镇及农村大面积覆盖投资巨大等问题，而BBU（基带处理单元)+RRU(射频拉远模块)就能够很好地解决这些LTE基站建设中出现的问题，提供低成本的快速建网解决方案，在中国电信4G网络建设中得到了广泛的应用。

一、BBU+RRU概述

4G基站设备按照功能划分,可分为两个功能模块：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BBU上，把收发信机、功放等射频集成在另外一个称为远端射频模块RRU上，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，这种方式即被称为分布式基站或射频拉远（BBU+RRU）[1]。采用BBU+RRU方式建设基站，使得RRU更靠近天线安装，减少了馈缆损耗，在满足4G通信网络覆盖需求的同时，又能够满足运营商快速建站和降低运营成本的需求，因此，推动BBU+RRU分布式基站成为中国电信4G通信网络的主流建设形式。

二、BBU+RRU的技术原理及特点

1、技术原理：BBU是室内基带处理单元，RRU是远端射频模块。简单的讲，BBU+RRU实际就组成了一个BTS，BBU为基带子系统，一般集中放置在机房，RRU为射频子系统，可安装在楼层。一个BBU可以支持多个RRU，两者之间通过光纤连接传输，RRU再通过同轴电缆和功分器(耦合器)等连接至天线。对于下行方向：BBU和RRU之间光纤传输的是基带数字信号，这样基站可以控制某个用户的信号从指定的RRU通道发射出去，大大降低对本小区其他通道上用户的干扰。对于上行方向：用户手机信号被距离最近的通道收到并经光纤传到基站，这样也可以大大降低不同通道上用户之间的干扰。BBU+RRU方案对于容量配置非常灵活，可按容量需求，在不改变RRU和室内分布系统的前提下，通过配置BBU来支持每通道从1／6载波到3载波的扩容。

2、技术特点。RRU是室外型射频拉远模块，可以直接安装于靠近天线位置的金属桅杆或墙面上，具有体积小、重量轻、安装简单方便的特点。BBU是室内基带处理单元，采用小型化设计的盒式设备，可安装于任何具有48.26CM的标准机柜中，具有占地面积小、易于安装、功能全面、功耗低的特点，便于与现有站点共存，并且支持堆叠方式扩展容量。同时，RRU与BBU都有基于3G R4/R5 FDD(频分双工)协议开发，能够针对不同需求、不同通信网络环境提供4G网络建设的解决方案，满足城市、郊区、农村、高速公路、铁路、热点地区等无线覆盖要求。

三、BBU+RRU组网的建设优势

　1、节约建设成本。建设宏基站需要新建机房并配置大容量电池、空调、监控等一系列配套设备，而且还受站址的选择限制。而建设BBU+RRU基站，基带处理单元BBU可以集中放置在中心机房，对于不同的覆盖要求，采用从BBU分别拉出足够的RRU来完成，而RRU体积小，可以安置在墙上、柱上或是地上，仅需要配置较小容量的室外型开头电源和电池，节省了较多的机房配套投资。

2、容量配置方便。采用BBU+RRU的建设模式，一台BBU可以支持多台RRU，可以更好的利用BBU的基带资源，灵活的配置信道资源，体现小容量大覆盖的特性。

3、设备安装简易。BBU设备轻便，可内置于已有机柜或机架中，RRU设备体积小，可方便地安装于金属桅杆、立架或墙体上，解决了传统基站体积大、重量大、安装复杂的固有缺陷，同时降低了安装所需人工成本。

4、选址优势。在实际4G建网中，常常因为建站配套资源限制以及站点站直选择受限而无法建站，采用RRU则能最大程度接近覆盖区域中最优位置。尤其遇到市区机房资源紧缺，屋面无法建设活动房等情况下，RRU可以采用小型化设计和分散式安装达到隐身的效果，无需考虑过多的承重问题，也无需额外的占地面积，可以适应越来越紧张的站址安装空间。

5、节能减排。采用BBU+RRU建设模式，其中RRU相对于宏蜂窝耗电更低，不需要配置空间，降低了电池配置，而所建设H杆站点占地面积小，仅4平方左右，节省了土地资源。同时，不需要铁塔宏站机房建设成本，减少了电池使用数量，也节省了馈线的投资，可谓满足了国家节能减排要求中的节能节地以及低碳环保。

6、快速建网优势。采用BBU+RRU建设模式，可实现快速建网。比如RRU采用H杆建设，从勘察设计到基站开通一般只需13天即可，而传统铁塔机房建设宏站，则需要3个月左右的时间。

四、BBU+RRU组网策略

1、BBU+RRU室外基站的主要建设模式

我们都知道，BBU设备一般放置位于机房内，RRU则放置于室外，因此，所说的BBU+RRU室外基站建设，其实就是指RRU的建设。常见的RRU几种简易建设模式主要有：（1）H杆建设。在地势起伏区域，RRU可以采用H杆建设的方式来架设天线。H型杆的主杆采用水泥电杆或镀锌钢管，H杆占地面积较小，投资成本低，建设周期短，便于快速建站。H杆建设模式，一般用于基站站址位于山头、与覆盖目标相对落差较大、基站站址周边无明显阻挡的场景下使用；（2）等径杆塔建设。等径杆塔是近年来创新的一种塔型，采用等径水泥电杆和拉线为主要材料，一般有18米和24米两种规格。等径是指由每节6米的水泥杆组成，拆卸自如，运输方便。等径杆塔建设模式，适合在基站站址与覆盖目标相对落差较小、基站站址周边有较高树木或其它阻挡物的场景使用；（3）屋面立杆建设。如果覆盖区域可获取屋面用于天线及设备安装的，可以采用屋面立杆的方式架设天线，屋面立杆长度一般在3-9米，通过钢索或角钢直接固定在楼顶上。屋面立杆建设模式，适用于自身站点高度比周围建筑物高度略高的站点。

　2、BBU+RRU的组网部署方案

1、BBU部署方案。BBU+RRU网络建设模式中，BBU主要有就近放置和集中放置两种部署模式。在LTE网络建设中，应综合考虑建设成本、建网速度、网络覆盖、运行维护等多方面因素，充分利用现有的光缆传输资源，合理设置BBU站址，快速部署网络[2]。下面主要介绍BBU两种放置部署模式。(1）BBU就近放置。BBU就近放置是将BBU放置在本站点机房、室外机柜或附近其它满足要求的基站机房。这个模式优点是基站可以成环，可以保护光纤传输链路，不至于出现成片故障。缺点是BBU资源无法得到充分利用，无法形成资源池平衡，且RRU的话务分布不均，无法有效提高整体网络的资源利用率。另外，需要建设能够放置的BBU机房，配套建设投资较高，后期网络升级工程量较大，维护极为不便利；（2）BBU集中放置。BBU集中放置是将BBU集中放置在光缆汇聚机房，通过光纤连接至远端不同物理站址的RRU设备。这一模式的优点是：在城区建设场景下，基站建设无需租赁机房，只需获取安装天线资源就可以部署RRU。而在农村建设场景下，无需大面积征地建设机房，只需建设H杆或等径杆，可以替代铁塔建设模式。通过BBU集中放置+RRU分散部署，可以节省机房、铁塔、空调等配套投资，大大降低站点获取难度，缩短网络建设周期，可以实现快速建网覆盖，节省投资成本。另外，同等载波配置的RRU与宏蜂窝相比节电10%左右，省去空调且降低了蓄电池配置，节能效果明显。而通过BBU集中设置，形成基带资源池，维护比较便利，可以多个RRU共享，提高网络资源利用率。该模式的缺点是：BBU集中放置，对光缆资源要求较高，由于分散拉远的RRU设备距离BBU较远，有可能存在时延问题。

2、BBU和RRU之间的组网方案。当前，中国电信在大规模建设4G网络建设部署时，对BBU至RRU之间的组网，主要采用星型组网，少量采用RRU级联组网，还有环型组网。（1）星型组网方案。RRU星型组网是将N个RRU分别通过光纤连接在一个BBU的不同光口上，实现1：N 的接入。该组网方案可扩展性好，RRU的连接极限取决于BBU提供的光口数量，但需要占用大量的光纤资源，适用于光纤资源丰富的区域使用[3]。星型组网方案中，每个RRU占用1-2芯光缆，BBU集中下挂多个RRU后需要占用大量的光纤资源，无环路保护；（2）级联组网方案。RRU级联组网是指N个RRU采用光纤与自身的光口进行逐一级联的方式，最后串联到BBU的一个光口上，也就是将原来每个RRU占用1-2芯光缆变成了若干个RRU占用1-2芯光缆。该组网方案可节约光纤资源，RRU连接极限取决于RRU连接所用光纤能提供的带宽。该组网方案安全性较差，一旦链路前端的光纤连接出现故障，会引起后端一连串RRU服务中断；（3）环型组网方案。RRU环型组网是在级联组网的基础上，在BBU增加了一个备用光口，连接至最后一级RRU的物理光口2，组成环状结构。此时RRU的物理光口1与物理光口2的逻辑功能对等，既可作为上联光口，也可作为下联光口，两个光口的逻辑角色可根据RRU的倒换方向互换。当RRU检测到当前主用方向链路出现异常，并检测到备用方向链路正常，会迅速发起倒换，使得业务在短暂异常后能够马上恢复。在RRU环型组网方案中，可根据环型中光缆是否同路由，细分为物理环型和逻辑环型两种组网方案。物理环型组网中，所有的光缆不在同一路由，而逻辑环形组网中光缆可以是同路由不同光缆，或是同光缆不同纤芯。

3、BBU和RRU之间的组网方案应用建议。在BBU+RRU模式网络组网中，最常用的典型场景是，新建物理基站叠加L2.1G+L1.8G+L800M三个系统的场景。根据不同组网方案承载优势和劣势，建议组网方案如下：（1)室外宏站新增系统的场景。如果要新增L800M 和L1.8G 系统，建议采用RRU逻辑环形组网方案，新增其他系统则采用RRU级联组网方案；（2)室外宏站原有系统进行改造的场景。对该站进行系统扩容时，采用同步将原L800M 或高价值覆盖区域的L1.8G 改造为RRU逻辑环形组网的方案，其他系统的RRU改造采用级联组网方案；（3)重要场景室外站或站点密度较低的L800M 农村站点，优先采用RRU物理环型组网方案；（4)由于环形组网是新提出的组网方案，应结合各厂家BBU 设备支持级联组网的情况，试点稳步推进。

五、工程应用案例

为了提高大家对BBU+RRU组网的认识，现在主要以别墅小区采用BBU+RRU+美化天线的典型组网覆盖案例进行阐述。一般来说，别墅小区采用砖墙且楼层低，楼宇间距宽阔，均是高端用户，对网络质量要求较高。由于4G网络覆盖重点主要是住宅内部，可考虑通过室外信源对室内进行信号覆盖，推荐使用BBU+RRU+全向伪装天线的方式进行网络覆盖。在该应用模式中，BBU和RRU之间采用串行级联，可以减少线路铺设的难度，并且将RRU尽量靠近天线端口。天线单元采用全向伪装天线，一般高度为两米左右，天线可以安装在需要覆盖的别墅建筑中间，这样可以对周围多套别墅进行网络覆盖。由于小型的、伪装的设备更加美观且易于接受认可，因此可通过各种手段对基站的射频系统部分，包括天线、天线支撑系统和馈线部分进行伪装和修饰，以达到美化的目的。现在举例两例工程建设应用案例：

1、案例一：某别墅小区地理条件优越，交通便利，小区设施齐全，功能完善，建筑面积为9000平方米，共有12栋楼，层高为2-5层。根据现场勘察得知，该小区由于建筑物遮挡，小区内部底层信号覆盖存在盲区，因此需要考虑1-3层的信号补盲覆盖。现拟采用BBU+RRU作为信源，使用1个BBU和6个RRU，配置为O2站型，天线采用与2G天线的模式，采用美化灯杆方式为小区提供4G网络覆盖。其中美化天线采用全向鞭状天线，增益为4bdi，全向天线放置在灯杆内，挂高为2.5米。而住宅覆盖的基站与宏覆盖基站采用异频分层组网，在整个别墅小区的覆盖建设思路是“多天线，小功率”的建设思路，天线布放中遵循每栋建筑都可以视距看到分布天线，保证室内覆盖只经过一次穿透损耗，这样就可以有效减少无线链路损耗，确保住宅内部各区域的导频信号强度达到建设要求，以保证信源的功率能够有效利用。

2、案例二：某小区位于城市西南角，由于小区依山而建，部分区域位于山背阴影处，无线信号很难到达，造成了大面积区域网络信号弱覆盖，严重影响了网络服务质量。根据现场勘察得知，该小区已有一个移动基站，但因在城区，基站天线不高，很难越过小区弱覆盖区域。现拟采用BBU+RRU+美化天线的网络覆盖方案，迅速高质量解决了小区弱覆盖的问题，大大节省了小区覆盖的投资与建设时间。

BBU+RRU建设模式应用远不止以上所举例两个的案例，其主要应用场景包括：作为室内分布系统的信源、吸收室内话务，对于市区难于获得机房的站址，在光纤到位情况下，采用RRU解决无法获取机房的难题。对于城市建设较快的区域，可采用RRU优化补盲，快速覆盖盲区。对于话务量低、覆盖范围广且建网效益低的农村和乡镇，可采用RRU解决广覆盖问题，因此BBU+RRU组网建设LTE基站的应用非常广泛。

六、结语

总之，如何更好地搭建网络且实现快速建网，是当前中国电信LTE基站建设中重点关切的问题。通过采用BBU+RRU建设模式建设LTE基站，应根据实际建设环境特点，提前做好网络规划统筹，综合应用各种技术手段，确保网络覆盖满足业务发展需要同时，能够快速建网并降低建设投资成本，达到效益的最优化。

参考文献：

[1]吴海. BBU＋RRU拉远光纤保护问题浅析[J]数字技术与应用.2014（01）

[2]何晶颖 苏雄生. 4G网络建设中的BBU组网策略研究[J] 电信快报：网络与通信.2014(05)

[3]赵捷 徐梅香. BBU集中部署下RRU组网方案的应用研究[J]电信快报：网络与通信.2018(06)