5G一体化微RRU系统性能研究

王东洋，郭希蕊，张 涛，李福昌（中国联通网络技术研究院，北京 100048）

0 前言

随着5G网络规模建设和广泛商用，移动数据业务呈指数级增长。业界预测未来超过80%的移动业务将发生在室内，如智慧工厂、触觉互联网、移动AR/VR、智慧医疗等，这些业务的应用对5G 网各项指标要求很高，如表1 所示。因此在5G 时代室内移动网络的技术选择、规划和部署对运营商来说将是一个巨大挑战。

传统的室分系统（DAS）由功分器、耦合器、馈线、吸顶天线等组成，高容量、低时延的5G 室分网络无论与现网共享还是新建，在技术、方案、成本等方面都存在巨大的挑战。因此，随着5G 产业链快速发展与完善，面对5G 室内新兴业务的需求与挑战，5G 一体化微RRU 应用而生，它具有支持多场景覆盖、多类型业务接入等特征，成为有效解决5G室内覆盖的主要方案之一。本文基于中国联通5G 网络演进情况，对5G 一体化微RRU 应用于室分场景时在覆盖、容量、移动性、时延等多个维度进行研究，并提出网络部署建议。

1 5G一体化微RRU架构

5G 一体化微RRU 由基带单元、汇聚单元和远端单元组成，采用数字化技术，是基于光纤或网线承载无线信号传输和分布的微功率室内多模覆盖方案。相对于大功率宏站系统，5G 一体化微RRU 不仅具有发射功率低的典型特点，还具有架构简单、部署灵活、成本低、多制式、深度覆盖等特点，适用于热点扩容、盲点补充等场景，帮助运营商快速解决室内网络覆盖、抑制干扰问题。

表1 5G业务对室内网络的需求

在功能上，基带单元主要完成基带部分信号处理、上下行信令交互与业务处理，汇聚单元主要完成射频域上下行信号和数据的汇聚/分发及供电，远端单元主要完成微功率射频收发功能，从而实现分布式覆盖，而且远端单元集成天线一体化设计，安装简便，施工部署灵活、快捷，也可以与传统DAS 系统兼容，扩展型好，如图1所示。

图1 5G一体化微RRU系统架构

2 5G一体化微RRU性能研究

2.1 网络配置

为了深入分析和研究5G 一体化微RRU 系统性能、室内覆盖能力、移动性等方面能力，搭建了5G一体化微RRU 室分网络，选取典型试验场景，制定特别测试方案，其中在试验网中要求配置3个汇聚单元，每个汇聚单元下分别连接2 个以上远端单元（RRU），且微RRU 部署数量和站间距满足连续覆盖需求；基带单元（RRU）与现网4G同站部署，如图2所示。

图2 5G一体化微RRU网络拓扑

在明确了网络拓扑后，还对5G室内分布的网络参数进行了明确和定义，分别按照NSA Option3x 和SA option的要求进行了配置，具体如表2所示。

为了模拟5G新型业务场景，对室内典型场景进行了特别要求：应当选取总面积为5 000 m2左右的室内场景进行网络部署和试验，其中空旷型室内面积大于1 500 m2且无隔断和明显遮挡；本次在2个测试点分别选取开阔、隔断场景各1个，分别部署若干汇聚单元和远端单元，做到连续覆盖，并且每个汇聚单元都连接2个以上远端单元，具体如表3所示。

2.2 覆盖能力分析

通过对5G 一体化微RRU 在室内覆盖的场景进行遍历测试，采取FTP 业务进行上传、下载业务，并与覆盖区域内4G 网络进行对比，主要对5G NSA、5G SA、4G室分网络的下行覆盖、上行覆盖指标，以及下行、上行PDCP层吞吐量进行对比。结果如表4和表5所示。

从表4和表5中可以看出，5G NSA、5G SA 的RSRP、SINA 相差不大。5G 室分系统的下行（PDCP层）平均吞吐率在630 Mbit/s 以上，上行平均吞吐率在187 Mbit/s 以上；4G 网络下行（PDCP 层）平均吞吐率在30 Mbit/s 以上，下行平均吞吐率在9 Mbit/s 以上，但都远低于5G；另外，RRU配置4T4R相对2T2R来说，下行吞吐率（PDCP 层）有7%～13%的增益，上行吞吐率有31%以上的增益，上行、下行增益不同主要因为测试终端为2T4R；另外SA 网络、NSA 网络吞吐率整体上相差不大。

表2 网络参数配置

表3 测试网络拓扑数据

表4 5G（NSA/SA）、4G下行无线覆盖对比

表5 5G 和4G上行无线覆盖对比

针对5G 网络特点，分别测试基站侧RRU 配置不同发射功率（250 mW、200 mW、100 mW）对网络吞吐率的影响，具体情况如图3 所示。从图3 中可以看出，基站配置不同发射功率时，下行（PDCP 层）吞吐率都在606 Mbit/s以上，4T4R的RRU下载速率略高于2T2R的RRU，且下行无线覆盖指标变化也不明显。

2.3 单站拉远性能分析

分别对5G NSA、5G SA 网络覆盖场景下，RRU 配置不同发射功率（250 mW、200 mW、100 mW）时进行单站拉远测试，分别统计终端速率为0、50、100 Mbit/s的最远覆盖距离，具体情况如图4和图5所示。

RRU 配置不同发射功率的拉远覆盖半径（边缘速率100 Mbit/s）均大于83 m，250 mW、200 mW、100 mW覆盖半径逐次降低，但是相差不大，基本上符合理论预期。从图4 和图5 中可以看出，边缘速率不同（0、50、100 Mbit/s），其对应的覆盖半径也不同，边缘速率越低，测试得到的覆盖半径越大。

图3 不同发射功率RRU（5G）下行吞吐率（Mbit/s）

图4 NSA单站拉远覆盖（m）

图5 SA单站拉远覆盖（m）

2.4 移动性能分析

在5G一体化微RRU的不同汇聚单元/远端单元覆盖范围移动时，用户在业务上传、下载时能够平滑切换，统计结果如表6所示。

从表6 可以看出，用户能够在4G、5G 室分系统内进行切换，能够完成小区间切换，成功率为100%，能保证终端移动对业务不产生影响，满足5G业务对移动性要求。

表6 5G室内系统移动性指标

2.5 单用户/小区性能分析

实际测试中，5G 一体化微RRU 单用户下载峰值速率最高达1.4 Gbit/s左右，上传峰值速率在184 Mbit/s以上，均能满足大多数新型业务对网络的需求；5G 室分的小区容量远高于LTE室分小区容量（见表7）。

表7 单用户/小区性能

另外，在5G 一体化微RRU 覆盖的好、中、差点，分别发起包大小为32 B、1 500 B 的Ping 测试，统计成功率和时延，具体如表8所示。

表8 5G室内业务时延

5G 一体化微RRU 系统的Ping 包（32 B）平均时延为6 ms，最小时延为5 ms，最大为11 ms；Ping 包（1 500 B）平均时延为7 ms，最小时延为5 ms，最大为12 ms，可以看出大包（1 500 B）时延略高于小包（32 B）时延；5G NSA与5G SA Ping包时延相差不大。

3 总结

从5G 一体化微RRU 网络测试和分析中可以看出，NSA 和SA 网络的下行速率均能达到1.4 Gbit/s，NSA上行能达到180 Mbit/s，SA上行能达到360 Mbit/s，信令时延和Ping 包时延均在12 ms 以内；250 mW 单站拉远（边缘速率100 Mbit/s）为92 m 以上，100 mW 单站拉远（边缘速率100 Mbit/s）为83 m 以上。上述数据表明，采用5G 一体化微RRU 部署室分系统，完全可以满足5G新业务对系统容量、带宽、时延等的要求。

对未来5G一体化微RRU的部署给出如下建议。

a）根据测试及分析结果，未来网络部署时在不同场景应该采取不同覆盖标准，如大型交通枢纽、大型会展中心、业务演示营业厅等口碑区域建议下/上行边缘速率标准为150/20 Mbit/s，95%的SS-RSRP不低于-105 dBm；而在办公室、餐饮场所、酒店等区域建议下/上行边缘速率标准为100/10 Mbit/s，95%的SS-RSRP不低于-110 dBm。

b）远端单元中，2T2R 相比较4T4R 平均吞吐率下降10%左右，对大多数业务、场景影响不大；网络建设前期对容量需求适中的场景可以使用2T2R产品，以降低投资成本。

c）基站配置250 mW 发射功率时在覆盖和容量方面稍微好于200 mW 和100 mW，基于投资成本、系统干扰等诸多因素，实际规划和建设时应灵活配置基站发射功率。

d）考虑到3.5 GHz 载频的穿透损耗，建议远端单元尽量明装，提升室分覆盖能力，节约投资。