多运营商5G无源分布系统建设探讨

2020-06-22邢国际

通信电源技术 2020年7期

邢国际

（中通服咨询设计研究院有限公司，江苏南京 210019）

0 引言

据统计，4G业务中有70%的应用发生在室内，业界预测未来发生在室内的业务将持续增加，5G时代这一比例将会达到85%以上。同时，5G室内应用更加丰富，如高清视频、虚拟现实、智慧医疗等业务都主要发生在室内场景，对网络带宽、时延等网络方面的要求也更高。因此，完善的5G室内覆盖和低成本的建设方式对未来5G网络发展至关重要[1]。

1 无源分布系统

无源分布系统一般由POI/合路器、馈线、漏泄电缆、功分器、耦合器、天线等元器件组成，采用射频拉远单元（RRU）做信源，射频信号通过无源器件（功分器、耦合器、电桥、衰减器、负载等）进行分路，经由馈线或者漏泄电缆等将其分配到各个区域的天线或漏泄电缆上，解决楼宇平层、停车场、电梯以及隧道等区域无线网络覆盖问题。

无源分布系统本身信源接口为开放形式，可以方便的实现多系统、多厂家设备接入，成本较低，为共建共享的首选建设方式[2]。

2 5G无源分布系统

2.1 新建5G无源分布系统

新建5G无源分布系统一般采用多输入端口的POI进行系统合路，如图1所示，POI输入端口根据需接入系统进行选择，一般三家运营商2G/3G/4G/5G系统全部馈入时可选择12进2出型号的POI，三家运营商仅馈入5G系统时可选择3进2出型号的POI。目前，已有厂商推出支持800～3 700 MHz频段的功分器、耦合器、电桥等高品质无源器件以及支持800～3 700 MHz或1 700～3 700 MHz频段的漏缆产品，可根据馈入系统需要选择。同时，由于接入系统较多，建议采用增强型连接器提升单根馈线的三阶互调抑制度指标，从而提升整个无源分布系统互调指标，最大程度地降低互调干扰。

图1 5G无源分布系统示意图

目前，部分省市已经开展了5G无源室分的建设试点，多数都采用2T2R的方式进行建设。对于新建4T4R系统的场景而言，由于天线较多，物业协调难度和成本较高，而且新建4路馈线无源分布系统支持MIMO的能力不佳，容易导致性能损失，对于容量要求不高的区域，通常情况下不建议4路无源分布系统。

全频段无源室分接入系统覆盖指标要求如表1所示。表中结果作为室内分布系统覆盖设计的参考，实际设计时可根据运营商不同要求、建筑物内部不同的功能区、不同的用户需求等进行差异化的设计，如会议室、营业厅等区域覆盖电平可适当加强，电梯、地下停车场等区域覆盖电平可适当减弱。

2.2 隧道5G无源分布系统方案

地铁、高铁隧道覆盖一般采用13/8”（支持频段800～2 700 MHz）和全频段5/4”（支持频段800～3 700 MHz）泄露电缆，为保证4G/5G MIMO效果，两根漏缆间距应不小于30 cm。此外，低损耗5/4”漏缆（1700～3 700 MHz）可用于存量隧道或不需部署800/900 MHz频段的新建隧道，1/2&7/8”型广角漏缆（支持800～3 700 MHz）一般用于隔断多的室内楼宇场景，实际应用较少，本文不进行详细讨论。

（1）四路5/4”泄漏电缆方案

断点设置建议400 m，所有运营商5G信号同时接入四条泄漏电缆，5G实现4T4R接入。2/3/4G信号分散接入其中2路泄漏电缆，信号实现系统隔离，干扰小，效果最优，但空间和配套要求高，可实施性稍差。

（2）两路13/8”泄漏电缆+两路5/4”5G专用泄漏电缆方案

断点设置建议500 m，所有2/3/4G信号及移动5G信号接入两路13/8”泄漏电缆，电信和联通5G信号接入两路5/4”5G专用泄漏电缆（可同时接入移动5G信号），移动5G信号可实现4T4R接入，效果次优，空间和配套要求较高，可实施性稍差。

（3）两路5/4”全频段泄漏电缆方案

断点设置建议400 m，所有信号接入两条泄漏电缆，干扰较大，同时5G信号无法实现4T4R接入，效果最差，优点是空间和配套要求相比前两个方案要小，可实施性较强。

3 5G无源分布系统试点案例

某停车场总建筑面积5 508 m2，共2层，单层面积2 754 m2，建筑平面呈狭长型（长160 m×宽17 m），该项目采用双路无源分布系统建设方式。由于停车场比较空旷，隔断少，平均天线间距设置为22 m，天线口功率按照-10～-15 dBm进行设计。通过12进2出POI接入4套系统，各系统覆盖指标要求如表2所示。

测试SS-RSRP（dBm）均值为-91.56 dBm，SSSINR（dB）均值为22.33 dB，平均下载速率均值为498.28 Mb/s，平均上传速率52.47 Mb/s，各指标区间占比具体如表3所示，整体覆盖质量体验较好。

4 存量无源分布系统改造分析

由于现存无源分布使用的无源器件和天线只支持800～2 500 MHz或800～2 700 MHz频段，改造前需对原分布系统进行评估，防止系统改造后分布系统质量整体下降，无法满足覆盖指标要求。

表1 无源室分接入系统覆盖指标要求表

表2 覆盖指标要求表

表3 覆盖测试结果表

4.1 单路无源分布系统改造

对于人流密度低，价值低的场景，如地下室和电梯等，当新增5G系统为移动2.6 GHz和电信/联通2.1 GHz时，可以通过POI替换，满足系统接入需求。这种情况下，改造成本较低，部署速度快，建议通过改造满足5G需求[3]。

当新增5G系统包含电信/联通3.5 GHz时，除需要替换POI外，还需要对无源器件和天线进行替换。如果末端天线口功率不满足需求，可通过改造主干线路或增加信源进行解决。此种情况改造成本有所增加，施工复杂度也有所增加，需根据实际站点进行测算对比后决定是否采用。

单路分布系统改造升级为双路系统时，由于改造工作量较大，并且因为受到施工工艺、工程质量等方面带来的差异，可能会导致两条线路出现功率不平衡情况，也就无法保证MIMO特性，所以不建议进行改造[4]。

4.2 双路无源分布系统改造

对于人流中等，价值一般的场景，如写字楼等，双路系统可以满足业务需求，改造方法与单路无源分布系统类似。新增5G系统为移动2.6 GHz或电信/联通2.1 GHz时，建议改造；新增5G系统包含电信/联通3.5 GHz时，改造成本过高，不建议改造。

4.3 隧道漏缆无源分布系统改造

由于隧道内列车每天非运营时段很短，在进行存量改造时，优先推荐电信联通重耕2.1 GHz进行5G覆盖，这样可直接将4G POI替换为5G POI来实现，实施难度大大降低。

如果电信联通需部署3.5 GHz的5G系统，建议新增2条低损耗5/4”漏缆（1 700～3 700 MHz），增加单台5G设备支持的最远覆盖距离，实现新增5G信源与原信源设备共点位部署，减少基站信源和电源配套投资。如果无足够空间进行新增漏缆，则需要将原有13/8”漏缆替换为全频段5/4”，这种方式需要考虑列车运行安全等多种因素，实施复杂，一般不建议采用。