GPS滿天星系統在大型室分場景中的應用

王思宇

GPS滿天星系統在大型室分場景中的應用

王思宇

（中國移動通信集團設計院有限公司黑龍江分公司，黑龍江 哈爾濱 150000）

在鐵塔公司承建的大型室分場景中，由于運營商BBU數量大且需集中放置，導致GPS天饋線數量較多，造成施工、協調困難，甚至存在受天面資源制約而無法實施的情況。為了解決這一問題，從工程實際出發，以紅星國際廣場5號地塊站點為例，創新地采用GPS滿天星解決方案，并與傳統功分器方案進行對比，總結出各自的優缺點，從而解決后續大型室分場景GPS天饋線受資源限制而無法施工的問題。

GPS滿天星系統 室內分布 BBU

1 研究背景

隨著中國鐵塔股份有限公司（以下簡稱鐵塔公司）室分業務的推廣，一些重要場景的室內分布系統轉由鐵塔公司建設、三家運營商共享的模式。鐵塔公司承接的站點中，不乏面積巨大、結構復雜的站點，這些站點以組團、地塊的形式出現，業主往往只提供一處位置作為主機房。此種情況會導致各運營商BBU（Building Base band Unit，基帶處理單元）設備數量增大，GPS天線、饋線數量增多，從而帶來了施工難度加大、施工費用增加、受天面面積限制無法安裝GPS天線等問題。

為了解決上述問題，需要一種穩定、支持多BBU、占用天面資源少的新型GPS解決方案——GPS滿天星系統解決方案。本文詳細闡述了GPS滿天星系統工作方式及設計思路，在實際工程中創新地應用該系統，成功解決了GPS天饋線系統增多帶來的一系列問題。并與傳統功分器GPS解決方案進行對比，明確其適用場景，為后續大量BBU集中放置、天饋資源不足站點GPS解決方案提供了新的思路。

2 GPS滿天星系統工作方式及性能指標

GPS滿天星系統又稱GPS智能放大分配系統，由GPS天線、饋線、GPS滿天星系統主機、GPS滿天星系統從機等組成。設備單級可支持8套BBU，級聯拓展后最高可支持36套BBU。

2.1 GPS滿天星系統工作方式

GPS滿天星系統將天面GPS天線接收到的兩路信號（一主一備）通過有源放大設備放大，轉發至同一機房內的多臺BBU，從而實現多臺BBU之間GPS同步信號的共享。GPS滿天星系統連接示意圖如圖1所示。1.023 MHz、北斗系統B1頻段1 561.098±2.046 MHz。

（2）GPS輸入、放大模塊采用1+1熱備份，以提高可靠性。

（3）設備采用雙備份電路冗余設計，即兩路GPS信號鏈路（分為一主一備），兩路信號可同時工作，當一路主設備出現故障時，系統自動切換到另一路備用鏈路。

3 GPS滿天星系統設計思路

2.2 GPS滿天星系統性能指標

GPS滿天星系統采用雙路冗余備份機制，主備通路可獨立工作，保證定位信息正常解析。設備自身不會對原有系統頻率進行改變，通過高精度濾波器對GPS（兼容北斗）信道頻帶內信號進行過濾，僅對頻帶內信號進行放大和功率再分配，并未對GPS所傳時鐘進行解析，故無法對因GPS衛星故障所導致的時鐘偏差進行告警。

（1）寬頻段設計，兼容GPS系統L1頻段1 545.42±

從GPS滿天星系統的特點可以看出，其特別適用于BBU數量龐大且集中放置、天面資源受限的站點。

（1）GPS滿天星系統主從機級聯設置：適合多BBU集中放置，特別是居民區、商業區、大學城等以組團、地塊形式出現的大型室分場景。

（2）GPS滿天星系統雙天線設置：適合天面面積受限場景。根據主設備廠家提供的技術規范，GPS天線必須滿足隔離度要求才能達到良好的同步效果。在BBU數量較大、天面空間狹小的地方，傳統GPS方案由于天線數量較大，很難滿足安裝要求。

（3）GPS滿天星系統雙饋線設置：降低了施工難度。相較于傳統一副GPS天線、一根饋線的解決方案，GPS滿天星系統雙饋線降低了饋線敷設難度，同時也將業主諸如美觀、防水等顧慮降到最低，極大地提高了建站速度和成功率。

圖1 GPS滿天星系統連接示意圖

4 典型案例分析

4.1 站點概況

紅星國際廣場5號地塊共3棟樓宇，總建筑面積約為26.6萬平方米，業主對施工工藝要求嚴格。

本工程為該樓宇內提供移動通信深度覆蓋，同時滿足中國移動、中國聯通、中國電信2G/3G/4G等多套移動通信系統需求。新增POI 47套，功分器/耦合器3 162個，天線3 348副，1/2饋線28 000 m，7/8饋線28 000 m，48芯光纜15 000 m。

4.2 設計方案

此站點中國移動、中國聯通、中國電信都需要GPS信號作為授時時鐘。由于商業場景寸土寸金，業主只提供一處位置作為主機房，位于地下一層，到頂樓共21層，單根GPS饋線長度為187 m。

本站安裝GPS滿天星系統主機一臺，從機兩臺。其中，主機與從機1安裝在中國聯通綜合機柜內，從機2安裝在中國移動綜合機柜內。現場安裝情況詳見圖2所示：

圖2 主機、從機1正視圖

經與運營商會審商定，紅星國際廣場5號地塊站點中國移動、中國聯通GPS系統交由鐵塔公司建設，共同使用GPS滿天星系統；而中國電信不使用GPS滿天星系統，其獨立建設自己的GPS系統。即中國移動3臺BBU、中國聯通8臺BBU使用GPS滿天星系統，中國電信8臺BBU獨立建設GPS系統。

由此可知，共有11臺BBU使用滿天星系統，通過級聯可支持更多BBU，只需用饋線將BBU與滿天星設備直接連接即可，工程量小、施工便利；使用傳統GPS解決方案的8臺BBU獨立建設GPS系統，為了減少拉遠饋線條數，需使用功分器，增加了故障點和插入損耗，若后期擴容需增加BBU則要重新穿線，不利于BBU擴展。

單根饋線長度為187 m，拉遠距離較長，滿天星系統自帶功率補償功能，滿足GPS信號強度；傳統方案只能通過更換較粗的饋線來增加干放，對抗傳輸損耗，增加施工難度。

滿天星解決方案只需2根饋線，敷設相對容易；傳統解決方案共需敷設5根饋線，工程量大，容易受到業主阻撓。

天面受建筑造型影響，可利用的空間很小。由于GPS滿天星系統只需2副天線、2根饋線，相對比較隱蔽，故得以安裝在搜星效果好、較高的區域。而中國電信傳統GPS系統由于天饋線數量較多，嚴重影響外觀，因此安裝在低處。GPS滿天星系統天饋部分（紅色圈內）和中國電信獨立建設GPS天饋部分如圖3所示：

圖3 天饋系統圖

目前，紅星國際廣場5號地塊三家運營商主設備均已開通，整體運轉正常。

5 系統測試

為了驗證GPS時鐘源基站和滿天星GPS時鐘源基站之間的切換功能，下面從現網中選取存在切換關系的基站進行測試對比分析。

5.1 室分基站間切換測試

室分基站間切換測試圖（友誼新天地切換測試PCI分布）如圖4所示。

經過測試發現，FDD LTE室分現網時鐘同步模式下，共進行切換測試24次，成功率達100%。

5.2 宏站與室分基站間切換測試

為了驗證GPS時鐘源基站和滿天星GPS時鐘源基站之間的切換功能，下面從現網中選取室分基站和宏基站存在切換關系的基站進行測試對比分析，以驗證對切換有無影響。

共選擇1個宏基站東麗貫莊局F（GPS）、1個室分基站東麗空港局BBU4F空港融合廣場12（GPS滿天星），對這兩個基站間進行數據長呼切換測試。

對宏站東麗貫莊局F13（PCI：197）與室分東麗空港局BBU4F空港融合廣場RRU211（PCI：433）之間進行切換測試，具體如圖5所示。

通過現場對不同時鐘源基站進行切換測試，得出如下結論：

（1）基站間采用兩種不同的時鐘同步方式（GPS滿天星時鐘和GPS時鐘同步），基站間切換成功率100%，網管統計成功率100%。

（2）通過GPS滿天星與現網GPS時鐘源站點間切換指標對比，相關性能指標均接近。

5.3 宏站間切換測試

選擇和平河北路局（GPS滿天星）與和平金街賓館（GPS）兩個宏基站，對這兩個基站間進行數據長呼切換測試。

對和平河北路局T91（PCI：93）與和平金街賓館T93（PCI：83）之間進行切換測試，具體如圖6所示。

統計網管全天切換類指標中兩個基站間切入切出情況如下：

對和平河北路局站GPS滿天星設備安裝前后，與周邊宏站進行切換測試，其KPI切換指標統計對比顯示，整體切換指標差別不大。

6 GPS滿天星系統與傳統GPS解決方案對比

針對紅星國際廣場5號地塊試點及聯通現網測試實際情況，下面將對兩種建設方案進行對比。

6.1 設計方案對比

采用傳統GPS授時系統的站點，當BBU數量較多時，存在利用功分器將1路GPS信號分配給2至4臺BBU使用的變通方案，現采用GPS滿天星系統將更加便利，方案對比情況如下：

圖4 室分基站間切換測試圖

圖5 宏站與室分基站間切換測試圖

圖6 宏站間切換測試圖

（1）功分器方案的優勢在于其為無源器件，無需外加電源。

（2）功分器方案的劣勢主要有以下三個方面：

◆受到器件、饋線插損影響，接入BBU數量有限，一般不超過4臺；

◆由于GPS天饋線數量較多，受天面資源制約嚴重；

◆系統無源，無法知道準確故障點。

滿天星方案的優勢主要如下：

◆具備網管監控功能；

◆具備線路插損補償，最多支持36路GPS信號；

◆支持1+1備份，具有可靠性、維護便利性；

◆具有安裝便利性。

滿天星方案的劣勢主要如下：

◆有源設備，需要外加電源；

◆需接入網管監控，占用節點資源。

（2）滿天星方案：需要安裝的設備費為24 137元，建筑安裝工程費為0元，共計24 137元。

根據以上兩種方案的投資對比，可以看出：

（1）傳統功分器方案比滿天星方案節省了近一半投資。

（2）由于滿天星方案是交鑰匙工程，主要投資是設備費用，因此沒有施工費。

7 結束語

6.2 工程造價對比

針對紅星國際廣場5號地塊站點，傳統功分器方案共使用6套GPS天線、6套GPS饋線及安裝材料包、4個功分器；滿天星方案共使用1套GPS滿天星設備，并且為交鑰匙工程。工程造價對比具體如下：

（1）功分器方案：需要安裝的設備費為6 323元，建筑安裝工程費為5 767元，共計12 090元。

本文從BBU集中放置導致GPS天饋線安裝困難這一困擾運營商及鐵塔公司的難題入手，提出了GPS滿天星系統解決方案，進而介紹滿天星系統原理及設計思路，通過實際工程案例和測試，驗證了滿天星系統的可行性，并與傳統功分器解決方案進行了對比。

采用GPS滿天星系統來解決BBU集中放置問題，與傳統方案相比，雖然整體工程投資有所增加，但是在保證主設備運行的可靠性的前提下，極大地降低了施工難度，并加快了網絡建設速度。在各運營商競爭激烈、天面資源日趨緊張、物業協調愈發困難的今天，GPS滿天星系統方案以其便利的施工條件、優秀的擴展能力、易于維護等特點，為探索解決大規模站點BBU集中放置提供了新的思路。

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Application of GPS Baby’s Breath System in Scenario of Large-Scale Indoor Distribution

WANG Siyu
(China Mobile Group Design Institute Co., Ltd., Heilongjiang Branch, Harbin 150000, China)

In the scenario of large-scale indoor distribution built by China Tower company, the large amounts of BBU for operators and the centralized deployment make large amounts of GPS antennas and feeders resulting in difficult construction and coordination, as well as the impossible implementation due to restricted antenna resources. In view of this situation, taking the Red Star International Plaza No. 5 block site as the example according to the actual engineering, the GPS baby’s breath was innovatively used as the solution. After comparison with the conventional power divider solution, their advantages and disadvantages were summarized. It is useful to solve the impossible construction due to the restricted antenna and feeder resources in the scenario of large-scale indoor distribution.

GPS baby’s breath system indoor distribution BBU

10.3969/j.issn.1006-1010.2017.16.006

TN929.5

A

1006-1010(2017)16-0027-05

王思宇. GPS滿天星系統在大型室分場景中的應用[J]. 移動通信, 2017,41(16): 27-31.

2017-05-19

責任編輯：袁婷 yuanting@mbcom.cn

王思宇：高級工程師，工學碩士畢業于吉林大學，現任職于中國移動通信集團設計院有限公司黑龍江分公司，從事室分規劃設計研究工作。