5G低成本有源室分解决方案探讨

钱 义，刘 震

（中通服咨询设计研究院有限公司，江苏 南京 210019）

0 引 言

根据5G网络的高频段特点，室外基站难以对城市内的高大密集楼宇内部形成有效覆盖。目前5G场景的具体应用更多的发生在室内，信号传输存在深度覆盖难和技术成本高等问题，不利于5G技术的大范围推广，基于实践总结5G低成本有源室分解决方案，对于建设成本控制具有积极意义。

1 5G有源室分低成本建设的方案

深层覆盖难度大和成本高是5G有源室分存在的主要问题，结合当前的实践，要真正达到5G有源室分的低成本建设，需要强调以下几方面[1]。

1.1 高规格及低规格的设备选型

在5G有源室分的低成本建设过程中，设备选型是非常重要的一项内容[2]。结合实践可知，在设备选型时可选用高规格设备，也可选用低规格设备，不过具体要选用何种设备还需基于5G覆盖的具体场所来确定。有源设备高、低规格配置主要体现在设备硬件支持频段与带宽、软件License数量配置上，相应的设备造价也有区分。有源设备的高规格与低规格的选型在硬件和软件上应基于场景的类型与当前用户的需求，以实现低成本建设。

1.2 有源室分+无源天线方案

在5G有源室分的低成本建设实践中，可以采用有源室分+无源天线的方案来达到具体目的[3]。在室内隔断较多、覆盖和容量兼有的楼宇中，若采用纯有源的5G室分解决方案，单个有源设备不能实现最大化覆盖，容量优势不能充分利用，不仅整体效果较差，而且投资也会明显加大，如图1所示。

图1 纯有源方案

采用有源室分+无源天线方案，可以通过3.5/4.9 GHz大宽带有源室分来满足速率与容量方面的具体需求，如图2所示。利用外接无源天线降低对pRRU（微型射频拉远单元）的设备需求，并延伸到房间内以抵消墙贴穿透损害，这样可以达到满足覆盖的具体要求。实际场景中，集体宿舍楼、宾馆、医院住院楼等楼宇隔断多、用户密集，多呈对称式布局结构。

图2 有源+无源天线方案

以某五星级高档酒店为例，酒店房间纵深达8 m，走廊两侧为酒店房间，且隔断均为砖墙结构。考虑酒店的重要性且人员分布较多，客房覆盖需采用有源覆盖，共有22个客房。天线或信源点位需布放至房间内才能满足信号覆盖要求。有以下两种方案，如表1所示。

表1 两种方案与造价对比

方案一：纯有源进行覆盖，共需布放pRRU有源设备22台。

方案二：有源+无源天线方案，共需布放5台pRRU、22个吸顶天线。

通过对两种方案进行对比，采用有源+无源外接天线方案时，工程造价大幅降低。结合实践分析，不同的室内环境对速率与容量的要求不同，因此在实践中可以将pRRU设备的外界射频端口等进行组合调整与优化，从而使具体方案更具针对性，这样最终方案实施效果会更加突出。

1.3 覆盖规划和容量规划分析

在5G有源室分建设中，为达到深层覆盖和低成本的目的，需要强调覆盖规划和容量规划[4]。目前需要针对场景进行用户需求的估算，在用户需求估算的基础上结合信号传递的具体需要对覆盖进行规划，同时对容量的范围进行确定。

1.4 工程应用分析

以机场为例，多为钢架结构，室内空旷无遮挡，大部分区域无天花板。此交通枢纽容量需求大，节假日与旅游旺季用户密度大。

（1）值机大厅/候机大厅。值机大厅/候机大厅的无线网络特点是人流密集、网络高负荷，尤其是节假日与旅游旺季。楼宇结构特点是顶部多为中空，挑高较高，楼板非常厚。基于网络特点和结构特点，可以采用3G、4G以及5G多模内置pRRU，改造场景也可叠加5G单模pRRU[5]。在方案设计的基础上对天线功率设计进行明确，具体结果为内置pRRU输出功率-5.2 dBm、信源间距25～35 m。在确定功率设计的基础上对无线点位进行设计，具体方案为值机大厅天线安装于值机岛上方，候机大厅设备和天线可安装于浮岛商铺屋顶或承重柱上。

（2）到达大厅。到达大厅的无线网络特点是飞机到达后人流密集、网络负荷高。楼宇结构特点是一般吊顶，楼板非常厚，到达大厅通道狭长、无隔断。基于网络特点和结构特点，可以采用3G、4G以及5G多模内置pRRU或5G单模pRRU。在此基础上对天线功率设计进行明确，内置pRRU功率-5.2 dBm、间距25～35 m。在确定功率设计的基础上对无线点位进行设计，天线可安装于室内吊顶格板内或天花板外，建议外露安装。

（3）商业区/VIP区域。商业区/VIP区域的无线网络特点是人流密集、网络高负荷高，VIP区域高价值用户集中。楼宇结构特点是商业区多隔断，VIP区域开阔空旷，一般吊顶，楼板非常厚。基于网络特点和结构特点，可以采用3G、4G以及5G多模内置pRRU或3G、4G以及5G多模外接波束赋型天线（商业区），改造场景可叠加5G单模pRRU。在此基础上对天线功率设计进行明确，内置pRRU功率-5.2 dBm，外接天线口功率-8.2～-11.2 dBm。商业区内置天线建议22～25 m、外接15～20 m，VIP区域一般内置间距25～35 m、外接15～25 m。在确定功率设计的基础上对无线点位进行设计，具体方案为商业区天线安装于走道吊顶栅格板内或天花板外（建议外露安装），VIP区域天线安装于室内吊顶栅格板内或天花板内[6]。

（4）办公区域。办公区域的无线网络特点是人流集中，网络高负荷。楼宇结构特点是多隔断、楼板非常厚[7]。基于网络特点和结构特点，可以采用NR3.5G RRU，单通道+错层MIMO/双路耦合。在此基础上对天线功率设计进行明确，具体结果为天线优先安装在房间内，出口功率-15～-18 dBm；其次安装在走廊窗边、门前，出口功率-10～-13 dBm。

（5）停机坪。停机坪的无线网络特点是网络高负荷高，飞机起降阶段人流量大。楼宇结构特点是机体金属隔断，飞机离航站楼一般50～100 m，机体穿透损耗大[8]。基于网络特点和结构特点，可采用功率较大的微站设备和4G、5G双模PAD RRU/BookRRU/iMacro/EasyMacro。在此基础上对天线功率设计进行明确，1个廊桥设置1个点位，出口功率13.9 dBm。

2 新建低成本建设方案分析

在5G有源室分低成本建设方案的具体实施中，以下几个方面的要素是不可忽略的。

（1）对5G有源室分的整体规划[9]。整体规划是具体方案建设的重要参考，只有在整体方案明确的情况下，更多细节工作的确定才会有方向性与目标感。

（2）结合地理空间等特征对具体方案进行优化。就上文机场5G有源室分方案建设来看，不同区域存在着不同的空间特征，建筑结构特点也不同，需要开展针对性的方案优化[10]。

（3）对容量及覆盖等进行科学规划。在方案建设的过程中，可采用动态模式进行规划分析，并通过仿真的手段进行相应的规划讨论，有效提升规划的科学性。

从造价成本上分析，5G室内信号覆盖采用无源分布系统平均造价要远低于有源分布系统方案。但是在商场、交通枢纽、大型场馆等大容量需求场景，无源分布系统无法满足。

3 结 论

5G技术在目前社会实践中发挥着重要的作用，因此强调5G技术的应用并解决5G技术应用过程中的建设投资成本等问题具有重要意义。文章对5G有源室分的低成本建设进行了具体分析，并以机场为例讨论了5G有源室分的低成本建设方案，目的在于为相关研究提供参考。