随着TD-SCDMA技术的不断发展,TD-SCDMA系统产品也逐步成熟并随之完善。产品家族日益丰富,室内型宏基站、室外型宏基站、分布式基站(BBU+RRU)、微基站等系列化基站产品逐步问世,可以满足不同场景的建网需求。
概述
由于TD-SCDMA系统基于TDD时分双工设计,采用了智能天线,每扇区射频部分需要处理8路射频通路。与GSM/WCDMA等频分FDD系统相比,TD-SCDMA基站室外智能天线部分和室内机柜的连接馈线数量显著增加,施工布线难度加大,建设周期也相应延长。面对这种情况,鼎桥在保持宏基站稳定工作的基础上,采取了多种积极措施来改善室外部分的施工难度。例如使用1/4英寸馈缆线,线径的减少更有利于工程布线;鼎桥宏基站也支持集束电缆,一个扇区只需布设一根集束电缆,摆脱了线缆数量繁多的困境,大大加快工程速度。
在分布式基站技术逐步成熟的基础上,分布式基站(BBU+RRU)越来越多地得到业界的关注和重视。由于一个扇区内一根光纤可取代多根射频馈线进行数据传输,施工简单快捷,网络部署灵活方便。同时基带池BBU可实现基带资源的充分共享,基带资源扩充也很方便。基于上述特点,分布式基站系统非常适宜在站址获取较困难、对大容量需求迫切的密集城区。在其他场景下,分布式基站系统在网络建设施工方面的优势也比较明显。因此从技术角度和工程角度,分布式基站系统是TD-SCDMA系统产品的主力军,是TD-SCDMA基站产品的发展方向。
TD-SCDMARRU的设计考虑
然而,当前TD-SCDMA产业的发展现状需要我们保持清醒的头脑来正视TDRRU客观事实,TD-SCDMARRU产品仍需要一定的时间和大规模网络来不断检验其成熟性。对于TD-SCDMA分布式基站产品,不能简化为传统宏基站的基带/射频拆分形态,分布式基站在可靠性工程上具有自身规律性。
产品的可靠性和稳定性
首先,产品的可靠性和稳定性是设计出来的。作为一个与宏基站完全不同的的产品形态,分布式RRU才刚刚起步,目前的RRU设计水平与WCDMA系统的RRU比较,整机功耗效率、热设计能力等方面只相当于WCDMA第一代RRU水平,存在维护、扩容、可靠性、应用场景受限制等问题。
尽管TD-SCDMA一直采用的功放也位于室外环境工作,但决不可用室外功放的设计考虑因素来衡量RRU的设计难度。TD-SCDMA的RRU内部单板数量、单板密度、复杂度、信号类型、散热处理、板间连接、电源处理均远多于SWIPA,从可靠性方面衡量,RRU故障点与工作应力均远大于SWIPA。因此,在模块复杂度、工作应力严酷度与可靠性影响环节上,RRU远复杂于SWIPA,由SWIPA和射频模块的简单拼装远不能满足射频RRU的设计指标和设计性能。RRU设计必须考虑的因素有以下几点。
室外露天工作环境,环境应力作用复杂
高低温、高湿、凝露、盐雾、结冰、太阳辐射等因素均对RRU可靠性造成综合影响。
密封式高密度结构,RRU单元体内部工作条件恶劣
强弱信号电路单元共存、器件散热困难、信号间干扰多样、多板间交叉配线及接插、电磁耦合作用强烈,多种内部因素影响RRU功能与性能稳定性。
安装条件简化进一步降低RRU对抗外部应力的承受力
简易抱杆或靠墙安装导致在风沙、震动、结冰、雨水条件下,对RRU的可靠性要求进一步提高。
技术本身的先进性不能取代产品成熟正常的生命周期
技术本身的先进性不能取代产品成熟正常的生命周期。2000年5月,TD-SCDMA标准作为全球3G移动通信标准被ITU接受,TD-SCDMA业界各个设备厂商在2004年-2005年期间陆续推出了室内型宏基站,先后经过了由信产部主导的多个测试:MTNetTD-SCDMA产业化专项试验室测试,外场测试,大规模技术应用试验。经过两年多持续的正规测试,整个TD-SCDMA产业取得阶段性的成功,在关键技术验证、规模组网能力等方面,充分验证了TD-SCDMA大规模组网的良好性能,但在产品方面,各厂家参与测试、广泛长期使用的仍然都是宏基站方式。
RRU可靠性工程机理研究与可靠性保证是一个长期积累过程,TD-SCDMARRU没有进行规模连续覆盖和不同场景组网验证,产品的稳定性等综合指标都有待考察。就WCDMARRU的商用历程来看,从分布式基站概念提出、实验室样机验证、外场单站测试、小规模连续覆盖性能验证、大规模网络验证到各种室外环境规模组网考验等环节,在产品设计原则、器件选型、材料加工及实验技术上有极大的发展。
WCDMARRU从实验室产品开始,逐步成熟到最终实现规模商用,也经历了坎坷的研发历程,其间遇到了各种各样的技术问题,经过多年的技术攻关,不断改进完善,才最终推出成熟可靠的分布式基站产品。
2001年业内第一次提出分布式基站,主要是在实验室验证关键技术,样机开发。2003年华为、爱立信、NEC、北电和西门子联合制定RRU拉远CPRI统一标准。推出第一代WCDMA系统RRU设备,验证可行性,包括覆盖、容量、传输时延、传输误码等。
第一代WCDMA系统的RRU设备尽管基于当时规模商用的GSM边际网室外小基站设计,应用到WCDMA系统上,仍然存在维护、扩容、可靠性、应用场景受限制等问题,尤其是长期室外恶劣工作环境下出现了一些可靠性方面的问题。
2004年推出的第二代RRU产品进行了全新的设计,首先在设计理念上发生了巨大的进步,不再是射频部分简单向室外转移,而是根据RRU的自身特点、工作环境及长期可靠性的要求,全面采用先进的专门设计,大量采用新技术,特别是对RRU的热设计进行了专项攻关,一举克服了第一代实验局测试中发现的问题。但经过一定的外场应用后,还是发现室外环境设备在可靠性、风阻、凝雾腐蚀等方面存在一些问题。第二代RRU作为宏基站组网的补充方案,进行了小规模的商用。
2006年推出的第三代RRU,从产品可靠性、环境适应能力、功耗、散热等方面进行了进一步改进,WCDMA分布式基站才基本成熟,实现批量商用。当前业内的WCDMARRU产品基本上属于第四代产品,在集成度、功放效率方面有了进一步提高,实现分布式RRU与宏基站并存互补组网。在实际商用过程中,海外运营商对RRU也经过超过一年的可靠性综合认证,最终第四代RRU在Vodafone和Emobile得到大规模商用。
完备的测试环境和测试规模是必要条件
在规模商用前,通过一系列完备的测试来充分暴露产品设计的一些缺陷和不足,以进一步改进和提高产品性能,是必要的。特别是每个大型运营商在规模商用分布式基站前,都毫无例外地对分布式基站的可靠性、可用性以及可维护性等方面进行了长时间的充分验证。
目前WCDMA已经具备了成熟的分布式基站可靠性测试和验证方法,如RRU高低温循环测试、故障插入测试、综合气候环境测试、振动/冲击测试、辐射/低气压测试、HALT测试、电压波动、水淋/防水、盐雾、EMC测试、Hass等。TD-SCDMA的分布式基站大规模商用前应充分借鉴这些经验进行实验验证,保证TD-SCDMA网络设备的正常平稳运行。
鼎桥TD-SCDMARRU的设计考虑
鼎桥自2005年末开始进行TD-SCDMA分布式基站的研发,遵照严谨开发流程和质量控制,针对分布式基站的自身特点,进行了不同于宏基站的全新设计,尤其关注室外工作单元RRU的稳定性和可靠性。母公司华为/西门子在RRU领域深厚的技术积累和实际应用经验帮助鼎桥公司更加全面、深入地考虑RRU产品研发设计中诸多需注意的方面,解决了产品集成度、功耗、防盐雾,散热等一系列RRU商用必然面临的技术问题,保障RRU设备的高可靠性和稳定性。母公司WCDMARRU研发过程中曾经遭遇的一些技术障碍为鼎桥公司TD-SCDMARRU产品研发提供了宝贵的经验教训,非常有借鉴意义。这些技术障碍包话长期盐雾工作环境影响导致RRU可靠性降低;高温高湿工作环境,电容量下降引起RRU电源故障;热设计欠合理导致RRU模块运行6个月后失效;凝露腐蚀造成RRU可靠性下降;长期室外工作环境下,微动腐蚀导致RRU内部电源故障等。鼎桥的RRU产品在设计之初就以高标准、严要求的原则,进行全方位的产品研发,保障交付给客户的是满足电信级设备要求,性能优异、功能丰富的RRU产品。
国家对TD-SCDMA发展是“全力支持、稳步推进”政策,TD-SCDMA产业经过厦门、青岛、保定规模组网连片覆盖测试,已经完成了关键技术的验证,可以说目前处于向大规模成熟商用发展过程中的最后一步。在推进TD产业最终走向成功的过程中,要首先保证产品的成熟稳定、大规模组网的全网性能。鼎桥公司全力以赴,在不断探索新技术,开发新产品的同时,确保向用户提供高质量、高性能、成熟可靠的TD-SCDMA系统产品。