C－RAN基站、RRU、一體化基站的監(jiān)控方案

陳志芬

（深圳中興力維技術(shù)有限公司）

1 新站型的監(jiān)控需求

為了提供更好的網(wǎng)絡(luò)覆蓋和網(wǎng)絡(luò)容量，以及滿足不斷增長(zhǎng)的無線寬帶業(yè)務(wù)需求，移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商不斷增加基站數(shù)量和增加空中接口帶寬，隨之而來的基站站點(diǎn)建設(shè)問題、能源消耗等問題變得日益嚴(yán)重。為了解決這些問題，運(yùn)營(yíng)商開發(fā)了各種手段，包括一體化基站，BBU（基帶單元）＋RRU（遠(yuǎn)端射頻單元）分布式基站，以及基于集中式基帶處理池、遠(yuǎn)端無線射頻單元、天線和云平臺(tái)的無線接入網(wǎng)（C－RAN）等方案。這些方案，具有節(jié)省建網(wǎng)費(fèi)用、節(jié)省機(jī)房面積、可快速部署、便于升級(jí)、節(jié)省能源，容易實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋的擴(kuò)展或網(wǎng)絡(luò)容量的增加等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛采用。

一體化基站和遠(yuǎn)端射頻單元（RRU），其一般安裝在包括難以采用常規(guī)基站的樓頂、路邊、高速鐵路、地鐵等沿線或鐵塔等室外環(huán)境，工作環(huán)境比較惡劣。該類基站常常因?yàn)閭鬏斮Y源種類單一，基站體積較小、內(nèi)部無法提供額外的動(dòng)環(huán)監(jiān)控設(shè)備安裝空間等原因，無法有效監(jiān)控基站內(nèi)各種設(shè)備運(yùn)行狀況，設(shè)備故障累積得不到及時(shí)解決，往往在基站退服或者客戶投訴后才能發(fā)現(xiàn)。出于設(shè)備維護(hù)工作實(shí)際考慮，對(duì)這些站點(diǎn)的監(jiān)控需求比較迫切。

2 解決方案探討

2.1 監(jiān)控對(duì)象

對(duì)RRU監(jiān)控的最終目的是在其出現(xiàn)故障告警后，可通過被監(jiān)測(cè)的參數(shù)判斷出故障原因，從而安排對(duì)應(yīng)部門的維護(hù)人員及時(shí)處理故障。RRU故障告警可從移動(dòng)通信系統(tǒng)主設(shè)備網(wǎng)管上獲得，但無法判斷具體的故障原因。造成RRU故障的主要原因包括：RRU電源供電中斷、傳輸光纖中斷、RRU設(shè)備本身故障；前兩種原因是造成RRU故障的多數(shù)原因，目前主要是選取RRU供電電源中斷作為監(jiān)控對(duì)象。

RRU供電一般采用直流拉遠(yuǎn)供電和遠(yuǎn)端就近供電兩種方式，由單獨(dú)的220 V或48 V供電，監(jiān)控模塊正常工作時(shí)的供電來源與RRU設(shè)備相同。對(duì)于直流拉遠(yuǎn)供電方式，監(jiān)測(cè)其直流電源意義不大。對(duì)于遠(yuǎn)端就近供電方式，監(jiān)控模塊監(jiān)測(cè)電源設(shè)備的市電或蓄電池輸入電壓，停電時(shí)發(fā)送告警。另外監(jiān)控部分環(huán)境量，如門磁、溫度、煙感以及1～2個(gè)USB攝像頭。

一體化電源柜中部分環(huán)境量如門磁、溫度和蓄電池電壓等相關(guān)監(jiān)控內(nèi)容均為開關(guān)電源集成監(jiān)控，只需使用監(jiān)控模塊對(duì)電源作為智能設(shè)備接入、解析即可，再針對(duì)電源監(jiān)控模塊故障，配置交流電壓變送器和直流電壓變送器，另外熱交換器等也需要納入監(jiān)控范圍。

2.2 傳輸方式

大部分一體化基站和RRU傳輸均直接使用光纖接入，故無法使用2 M／E1電口傳輸，監(jiān)控該類基站一般只能采用光纖、內(nèi)部鏈路或無線三種傳輸方式。下面以RRU站為例說明：

2.2.1 光纖方式

RRU一般通過光纜與BBU互相連接，BBU對(duì)外提供若干對(duì)光纜接口，除了接到了RRU站點(diǎn)內(nèi)的無線功放上，剩余空閑光纖線路可以供監(jiān)控系統(tǒng)利用。在RRU處監(jiān)控模塊通過光纖收發(fā)器連接到BBU，然后在BBU處通過光接口板或光接口轉(zhuǎn)換器，將光纖接口轉(zhuǎn)換為2 M、以太網(wǎng)等形式再向監(jiān)控中心傳輸。此種方式存在設(shè)備成本高、施工復(fù)雜等缺點(diǎn)，同時(shí)占用了BBU與RRU之間的光纖鏈路（見圖1）。

圖1 光纖傳輸方式

2.2.2 RRU 內(nèi)部鏈路

部分廠家的RRU提供了一個(gè)對(duì)外的RS485異步串口接口，可用于連接監(jiān)控模塊，數(shù)據(jù)流通過其內(nèi)部通道傳輸?shù)骄W(wǎng)管OMC－R輸出，再接入到動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)；通過已實(shí)施的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，其內(nèi)部信道留給該接口的帶寬有限，在主業(yè)務(wù)流量高峰期會(huì)沖擊該內(nèi)部接口帶寬，數(shù)據(jù)傳輸可靠性無法保障，同時(shí)存在同一OMC－R接入站點(diǎn)數(shù)量限制、多廠家配合等因素，工程實(shí)施困難較大，不建議采用（見圖2）。

2.2.3 無線傳輸方式

監(jiān)控模塊可采用無線傳輸方式（如短信、GPRS、TD等），直接與監(jiān)控中心建立連接；無線傳輸方式具備容易部署的優(yōu)點(diǎn)，在具備網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的地點(diǎn)都可使用，也是目前主流的監(jiān)控方式。但是也存在一點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)，即被監(jiān)控的RRU故障后，本地移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)覆蓋消失，如沒有臨近的基站信號(hào)覆蓋過來，監(jiān)控模塊的傳輸鏈路也會(huì)中斷，造成告警信息無法及時(shí)發(fā)出（見圖3）。

圖3 無線傳輸方式

2.3 安裝環(huán)境

一體化基站均處于室外，監(jiān)控模塊的安裝一般可安裝于一體化電源機(jī)柜內(nèi)，電源柜內(nèi)有1 U－3 U標(biāo)準(zhǔn)空間可供監(jiān)控設(shè)備安裝。如果機(jī)柜沒有地方安裝，則需提供安裝箱把監(jiān)控模塊以及一些傳感器放到里面去，安裝箱抱桿或掛墻安裝。

在RRU站點(diǎn)，監(jiān)控模塊應(yīng)與RRU就近安裝，如為室外環(huán)境，須將監(jiān)控模塊安裝在室外防護(hù)箱內(nèi)，提供防水、防塵、事宜溫度等工作環(huán)境，整體達(dá)到IP65（或IP55）等級(jí)。

3 監(jiān)控模塊的要求

因?yàn)橐惑w化基站和RRU的安裝環(huán)境特殊，常規(guī)基站內(nèi)采用的監(jiān)控模塊難以推廣應(yīng)用，此時(shí)對(duì)本類新型站點(diǎn)的監(jiān)控模塊提出了特別的要求。

（1）結(jié)構(gòu)緊湊。一體化基站和RRU安裝空間小，而且監(jiān)控內(nèi)容不多，所以監(jiān)控模塊要求尺寸要比較小，最好能內(nèi)置輸入電壓等常用變送器，組織緊湊，容易放入機(jī)柜或者安裝箱內(nèi)。

（2）傳輸方式。需要具備無線接口，因?yàn)楸O(jiān)控模塊不需要一直在線，所以需要具備GPRS（長(zhǎng)連接／短連接）和短信 兩種數(shù)據(jù)通信方式，而且需具備自動(dòng)登陸網(wǎng)絡(luò)、斷線自動(dòng)重連的功能，讓用戶免于維護(hù)數(shù)據(jù)鏈路。

（3）防護(hù)等級(jí)。因一體化基站和RRU環(huán)境惡劣，所以監(jiān)控模塊需要具備IP65以上防護(hù)水平。

（4）內(nèi)置電池。監(jiān)控模塊需要內(nèi)置電池，在遠(yuǎn)端供電停電時(shí)能正常發(fā)送斷電告警以及執(zhí)行其他工作。

（5）成本。一體化基站和RRU數(shù)量大，監(jiān)控內(nèi)容有限，所以要求監(jiān)控模塊成本低，適合大規(guī)模應(yīng)用。

（6）擴(kuò)展功能。能根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要靈活配置監(jiān)控模塊功能，比如如果機(jī)柜內(nèi)部有熱交換器，如果該熱交換器沒有自動(dòng)倒換功能，則可以使用監(jiān)控模塊的DO輸出以及電流變送器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)倒換，節(jié)省用戶投資。

中興力維公司針對(duì)一體化基站和RRU站點(diǎn)的監(jiān)控、傳輸和環(huán)境要求，特別推出了ZXM10 CFMU監(jiān)控模塊。CFMU采用防水防塵設(shè)計(jì)，內(nèi)嵌可充電電池、無線通信模塊、市電監(jiān)測(cè)模塊、A／D采樣模塊、數(shù)字控制模塊，可用來監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的市電工作狀態(tài)、設(shè)備工況、環(huán)境信息，在站點(diǎn)停電等突發(fā)事件發(fā)生時(shí)，可及時(shí)上報(bào)到網(wǎng)管中心。經(jīng)過一段時(shí)間的應(yīng)用，取得了很好的實(shí)際效果（見圖4）。

圖4 CFMU監(jiān)控模塊

4 結(jié)束語

C－RAN基站、RRU、一體化基站的大量部署，對(duì)運(yùn)營(yíng)商現(xiàn)有的維護(hù)體制和維護(hù)力量提出了挑戰(zhàn)。由于運(yùn)維手段和運(yùn)維人員不足，很多基站處于疏于看管狀態(tài)，基站長(zhǎng)時(shí)間在低質(zhì)量下運(yùn)行。采用合適的技術(shù)手段，把這些新型基站納入到運(yùn)維體系中來，對(duì)提升網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，提高運(yùn)維水平，有積極的作用。通過對(duì)基站監(jiān)控內(nèi)容、傳送方式和監(jiān)控模塊的分析，對(duì)各種情況綜合考慮，針對(duì)采用一體化基站和RRU，可重點(diǎn)考慮采用無線方式傳輸，對(duì)設(shè)備和環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控。經(jīng)過多個(gè)項(xiàng)目的實(shí)際運(yùn)行證明，這種方式在效果和成本上都是比較理想的。