遠端射頻系統降低移動(dòng)運營(yíng)成本

標簽：FTTA 遠程射頻

大眾對移動(dòng)數據的需求第一次超過(guò)了網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商的數據供應能力，因此網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商投資了數十億美元來(lái)提高3G和4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )的速度。遠端射頻系統可降低運營(yíng)成本，而采用FTTA(光纖到天線(xiàn))技術(shù)則實(shí)現了創(chuàng )新、靈活并且面向未來(lái)的網(wǎng)絡(luò )安裝方式。

用戶(hù)需求推動(dòng)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )快速發(fā)展

移動(dòng)寬帶已經(jīng)成為現實(shí)。3G網(wǎng)絡(luò )(UMTS)的數據傳輸速度已經(jīng)可以達到10M，而新的4G標準LTE(長(cháng)期演進(jìn)技術(shù))的數據傳輸速度預期可達100M。3G在二十一世紀初面世，當時(shí)移動(dòng)通信技術(shù)仍然能夠滿(mǎn)足市場(chǎng)需求。與3G不同的是，4G面世的驅動(dòng)力源自移動(dòng)通信用戶(hù)對數據的渴求。

從2009年以來(lái)，普通手機的銷(xiāo)量一直在下滑，而全球智能手機的銷(xiāo)量卻上升了24%。以德國為例，前一年的智能手機增長(cháng)率實(shí)際為79%。智能手機用戶(hù)消耗的數據量要高很多，專(zhuān)家預計從2010年到 2015年移動(dòng)數據量會(huì )增加三倍，由于數據爆炸性增長(cháng)，目前移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )正接近容量極限，因此全球移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商紛紛投資建設3G和4G系統。

與GSM不同的是，UMTS和LTE系統更適合頻率更高的波段(比如2.1 GHz或2.6 GHz)，并且在城市地區的蜂窩小區也更小，能夠滿(mǎn)足這些人口稠密地區對高數據流量的需求。不過(guò)，更高的頻率會(huì )減小蜂窩小區的覆蓋范圍，從而使農村地區實(shí)現移動(dòng)通信全覆蓋的成本大幅增加。如果頻率更高，就意味著(zhù)需要更多的蜂窩小區和投資。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安裝IBC(室內覆蓋)系統。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)濟的方法提升系統帶寬，這是“數字細分”帶來(lái)的好處。

從模擬到地面數字廣播過(guò)渡之后，800兆赫茲以?xún)鹊牡皖l率波段被釋放出來(lái)供移動(dòng)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(mài)給了德國電信、沃達豐以及O2，每家公司均獲得該數字細分的兩個(gè)頻率分組。這些頻率的新所有者有義務(wù)在未來(lái)幾年在寬帶互聯(lián)網(wǎng)尚未發(fā)展或發(fā)展不完善地區實(shí)現寬帶互聯(lián)網(wǎng)覆蓋。移動(dòng)寬帶在德國的發(fā)展道路現在已經(jīng)毫無(wú)障礙，4G網(wǎng)絡(luò )的建設將于今年開(kāi)始。

降低運營(yíng)成本成移動(dòng)運營(yíng)商當前任務(wù)

由于在新網(wǎng)絡(luò )基礎設施方面的投資巨大，因此移動(dòng)通信運營(yíng)商特別關(guān)注運營(yíng)成本(OPEX)。

隨著(zhù)蜂窩小區數量不斷增加并且不同網(wǎng)絡(luò )技術(shù)(GSM、UMTS和LTE)并行運行，因此網(wǎng)絡(luò )的運營(yíng)和維護成本不斷攀升。與這一趨勢形成鮮明對比的是，由于數據通信速度不高，而語(yǔ)音通話(huà)費在不斷下降，因此營(yíng)業(yè)收入并未增加?，F在驅動(dòng)營(yíng)業(yè)收入的力量是高速互聯(lián)網(wǎng)、數據服務(wù)和媒體內容。

網(wǎng)絡(luò )成本平均占移動(dòng)通信運營(yíng)商總運營(yíng)成本的30%。房租、技術(shù)維護以及數據回傳費用約占這些網(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(dòng)通信行業(yè)的總體目標是降低3G和4G網(wǎng)絡(luò )的運營(yíng)成本。

所有系統制造商 – 尤其是愛(ài)立信和華為 – 均已承諾執行綠色“網(wǎng)絡(luò )政策”，并且已經(jīng)著(zhù)手研究如何減少移動(dòng)通信系統的二氧化碳排放量。“綠色”基站能效高、經(jīng)濟并且靈活，使用可再生能源(風(fēng)能和太陽(yáng)能)，并且為網(wǎng)絡(luò )的持續優(yōu)化提供了基于軟件的算法。用于3G和4G的最新系統主要使用遠端射頻頭(RRH)，而這些遠端射頻頭也越來(lái)越多地用于“舊的”GSM網(wǎng)絡(luò )。技術(shù)向遠程射頻系統變化大幅節約了運營(yíng)成本。

遠端射頻系統有效解決成本難題

傳統的基站系統用同軸波紋電纜把高頻信號從基站傳輸到遠端桿裝天線(xiàn)。由于電纜內存在衰減，因此傳輸信號功率的損失率最高達到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(huì )進(jìn)一步增加。這些損失還會(huì )對接收到的信號的質(zhì)量(信噪比)造成不利影響。

最新的系統使用安裝在天線(xiàn)附近(比如在天線(xiàn)桿或建筑物上)的遠端射頻頭(RRH)。高頻信號由RRH生成并由天線(xiàn)發(fā)射，損失極少。通過(guò)對流對集成在RRH內功率放大器進(jìn)行被動(dòng)冷卻，不需要任何主動(dòng)冷卻系統(比如傳統基站需要的冷卻系統)。遠端射頻系統把網(wǎng)絡(luò )的能耗降低了25%到50%(依系統配置和系統制造商的數據而定)。

由于省去了高能耗的冷卻系統，并且把功率放大器集成到了RRH內，因此最新基站的體積小了很多。從1990年以來(lái)，愛(ài)立信已經(jīng)把每個(gè)基站(400個(gè)載波單元)的占地面積從23平方米減少到現在的1平方米，從而不僅降低了系統成本，而且還減少了場(chǎng)地租金。

遠端射頻系統還有一個(gè)優(yōu)勢，即使用光纖傳輸 RRH與基站間的數據(FTTA - 光纖到天線(xiàn))。在傳統系統中，基站與天線(xiàn)之間的距離不得超過(guò)100米(由于有模擬信號損失)，因此必須在天線(xiàn)附近租用昂貴的通訊空間，或者在平屋頂或戶(hù)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之間傳輸數字數據時(shí)不會(huì )發(fā)生任何信號損失，并且允許的最大距離可達20千米，因此基站可以集中放在成本更低的通信機房，并且網(wǎng)絡(luò )規劃也會(huì )變得更加靈活、更加模塊化。該鏈路使用現有的或新安裝的光纖基礎設施傳輸數據，比使用波紋電纜傳輸數據要簡(jiǎn)單而且便宜很多。各種報告還顯示，用光纖可以減少遠端射頻系統的安裝時(shí)間，這在實(shí)施基站替換時(shí)非常重要。

FTTA - 光纖到天線(xiàn)解決方案正獲運營(yíng)商青睞

一般每個(gè)蜂窩小區由三個(gè)RRH通過(guò)三根單獨的雙芯光纜連接到基站。這一方法對短距離安裝比較高效，但是在運行并行系統(UMTS和LTE)以及未來(lái)可持續性方面則不夠理想。

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(即只需敷設一根光纜，而不需敷設三根)外，這一方法另外還有兩個(gè)明顯優(yōu)勢。第一，在下一次安裝時(shí)可以隨時(shí)增加光纜(比如未來(lái)LTE擴容)。在日后LTE擴容時(shí)，整個(gè)鏈路已經(jīng)預先安裝了光纜，因此剩下的工作只是從分配箱到LTE RRH敷設新光跳線(xiàn)即可。這一方法有利于將來(lái)系統擴容。第二，系統擴容或升級往往涉及更換系統制造商以及相關(guān)光纖連接技術(shù)。盡管ODC是RRH使用最廣的接口，但同時(shí)使用的還有更難安裝的LC連接解決方案。不僅如此，未來(lái)的LTE系統，在供貨時(shí)將配上所謂的“Q-XCO”連接器。如果系統發(fā)生變更，則連接技術(shù)可能會(huì )不兼容，可能必須更換標準安裝中的所有光纜。通過(guò)使用分配箱解決方案，可以更換并適當調整連接RRH的短跳線(xiàn) – 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，不受系統制造商限制。