5G有源室分设备演进方向及低成本建设方案分析

[胡小兵]

1 引言

随着移动互联网的迅猛发展，特别是手游、直播、大视频等对带宽、网速有较高要求的业务大量应用，加之用户使用微信通话、聊天、扫码支付等使用习惯的转变，数据流量业务需求暴增，4G依靠室外宏站和传统DAS的方式已不能完全满足需求，此时通过采用有源室分、小区扩容和分裂等方式有效解决了需求区域的容量问题，因此有源室分是解决容量需求区域的有效手段。2019年6月6日，工信部向中国移动、中国电信、中国联通、中国广电发放5G牌照，标志着我国进入5G商用元年，2020年运营商将完成市区和县城区域的5G网络覆盖。对于中国电信和中国联通，现有传统DAS不支持3.5 GHz频段，不能利旧原有室分进行合路改造，今后有源室分的建设必将成为5G解决室分覆盖和容量需求的主角，如何实现低成本快速建网成为各厂家及运营商5G全面覆盖面临的主要难题。

2 现阶段有源室分建设方案

2.1 建设方案

有源室分系统也称为毫瓦级分布式基站，由基带单元（BBU）、扩展单元和远端单元（pRRU）组成，基站单元与扩展单元通过光纤连接，扩展单元与远端单元通过网线连接，远端单元通过POE供电，网络架构如图1所示。

图1 有源室分网络架构图

受数据信号传输距离的影响，远端单元pRRU最大拉远距离100 m，若超过100 m，通过增加中级放大器，可到达200 m，远端单元pRRU不支持级联，扩展单元一般安装在弱电井墙壁上，就近取交流电，通过POE供电给远端单元pRRU。有源室分设备连接及布置平面图如图2所示。

图2 有源室分设备连接及布置平面图

2.2 存在的问题

（1）扩展单元一般安装在弱电井就近取交流电，若pRRU到扩展单元的距离超过100 m（增加POE中继可拉远至200 m），扩展单元的安装位置需要前移，不利于取电和光缆跳接（光缆终端盒一般安装在弱电井内）；

（2）pRRU不支持级联，同一走线路由，需布放多条网线；

（3）扩展单元仅支持相同型号的远端单元，不支持不同型号多频段pRRU混用，不能依据覆盖和容量选用不同型号的pRRU；

（4）现阶段电信集采的pRRU设备价格较高，成本较大，且无单一频点设备，造价高。

现通过对宾馆酒店、商场超市、写字楼三类场景各5个站点进行有源室分与传统DAS在造价和覆盖能力的对比分析，具体如图3所示。

图3 有源室分与传统DAS在造价和覆盖能力的对比分析

3 5G有源室分设备演进方向

现有源设备类型及组网方案需从网络结构、工程实施、网络功能上进行深入的优化和简化，具备在同一覆盖场景的不同区域内根据覆盖需求具有针对性选用不同功能设备的能力，重点从以下几个方面考虑。

（1）pRRU区分容量型和覆盖型两种模式，根据不同的覆盖和容量需求配置不同频段和型号的pRRU。对于覆盖型pRRU可在设备体积、功率、功能、频率配置等方面上进行简化，降低成本；

（2）扩展单元具备支持多频段及不同pRRU型号的混用能力，提高资源利用的效率；

（3） pRRU能够支持级联，容量型pRRU具备向下级联多个覆盖型pRRU的能力,以增加组网灵活性；

（4）扩展单元前移，由弱电井前移至平层，且支持光电复合缆供电，并可对下联pRRU通过POE方式供电。

5G有源室分设备能力演进架构如图4所示。

图4 5G有源室分设备架构演进图

（5）4G/5G电联共享pRRU

5G建设电信和联通采用共建共享的方式，北方以联通为主，南方以电信为主，现有pRRU仅支持1.8 GHz 20 MHz/2.1 GHz 20 MHz/3.5GHz 100 MHz,无1.8GHz 2*20 MHz/2.1 GHz 2*20 MHz/3.5 GHz 2*100 MHz产品，今后对于新建楼宇将同步进行4G/5G协同建设，但是现有设备性能对于高流量站点不能充分发挥双方频率的优势，5G不能实现双方200 MHz频率资源的共享。在后期的有源室分设备演进中，考虑开发1.8 GHz 2*20 MHz/2.1GHz 2*20 MHz/3.5 GHz 2*100 MHz产品，同时支持4G/5G双模，充分发挥双方频率共享的资源优势。

4 5G有源室分低成本建设方案分析

现有4G无源室分无法直接合路开通5G,现网DAS无源器件工作频段为800 MHz～2.7 GHz，不支持5G主流频段3.5 GHz；现有4G有源室分无法直接利旧支持5G,需通过替换4G pRRU为4G/5G双模pRRU，或者新增5G pRRU开通5G。3.5 GHz室外深度覆盖难度加大，需增加5G室分建设，按理论分析上行覆盖3.5 GHz室内覆盖与1.8 GHz相比至少相差5 dB,因此5G室分建设量将大大超过4G，同时5G有源室分价格相比4G有源室分增幅较大，投资需求显著增加。在规模和投资需求都将大幅增加的情况下，实现5G有源室分的低成本建设可从如下方面考虑。

4.1 高规格和低规格设备选型

高规格产品指华为、中兴、爱立信、诺基亚等主设备厂家提供的产品，设备支持能力和价格相对较高。低规格产品指京信、虹信等小基站及部分主设备厂家提供的产品，设备能力及价格相比高规格产品能力有所下降，价格相对较低，高低规格产品支持能力如表1所示。

表1 高低规格有源室分产品支持能力表

实际应用中可根据不同的覆盖区域和场景类型选择不同的产品。在高价值区域使用高规格产品，发挥4通道瓦级高功率覆盖优势，高规格有源室分可通过小区分裂进行灵活扩容。

网络建设初期，在满足容量和上行底噪要求的情况下，应把尽可能多的无线射频单元合并成一个小区。

4.2 有源室分+无源天线方案

对于有隔断的酒店宿舍或者办公楼等，通过有源室分+无源天线方案，可降低穿透损耗的影响，使信号分布更均匀，显著延伸扩展每个pRRU的覆盖范围，减少单位面积的pRRU数量，有效降低室内覆盖成本。

天线在pRRU两侧或者四周拉出，pRRU一般应位于拉远无源天线的几何中心；pRRU所有外接天线接口应尽量外接天线，并根据具体场景需求选择全向或定向天线；对于隔断更为密集的场景，可以在上述方案基础上外接功分器的方式增加天线数量，扩大单个pRRU的覆盖范围。有源室分外接天线方法及能力如表2所示。

表2 有源室分外接天线方法及能力

5 结语

5G室内有源设备能力的演进和建设思路需要与网络业务发展的需求同步，从覆盖和业务需求上综合考虑，加快形成与5G业务发展相匹配的能力。5G室内建设应结合覆盖和用户需求，基于不同场景选取“造价低、覆盖优、体验好”的5G室分解决方案，从而实现5G室分低成本建网，快速高效支撑5G网络，为5G网络的规模发展做好强有力的基础网络保障条件，加快5G新基建的建设。