基于5G 增速器的传统DAS 速率提升方案

［李木荣 陈思翰］

1 引言

室内分布系统是室内覆盖重要建设手段，其中传统DAS 系统发展最早、最为成熟，成为2G/4G 室内覆盖最为主要的建设方式。以国内某运营商为例，现网4G 室内分布系统物业点超50 万，其中采用传统DAS 建设的比例达88%。到了5G 时代，基于视频、监控、VR 等高速率业务的兴起，对室内覆盖性能提到更高要求。如何对存量大规模的传统DAS 系统进行改造引入5G 的同时提升网络性能，是5G 室内覆盖重点探讨并解决的问题。

2 5G 室内业务对网络速率的要求

5G 定义了eMBB、URLLc 及mMTC 三大典型应用场景，其中eMBB 面向高速率业务应用，如高清视频、增强现实，相应速率要求如表1 所示，满足2 K 高清视频或准VR 业务需要的基本速率要求约为13 Mbit/s 或25 Mbit/s，满足4K 高清视频或基本VR 业务需要的基本速率要求约为48 Mbit/s 或68 Mbit/s。随着业务等级越高所需速率要求也就越高，因此室内无线网络速率的提升是影响未来业务发展的重要因素之一。

表1 5G 室内业务速率要求

业务速率提升最常用的方式就是大带宽和多天线。以国内某运营商5G 室内覆盖2.6 GHz 网络为例，根据室内部署分布系统天线情况，多天线的性能分为1T1R、2T2R、4T4R 三种。对于4T4R 场景，在100 MHz 带宽下5G 单用户上、下行峰值速率最高可达250 Mbit/s、1 700 Mbit/s，如下表2 所示。为达到更高速率的业务体验，在室内覆盖网络部署的过程中需充分考虑多天线组网。

表2 5G 室内站单用户峰值速率

3 传统DAS 特点及存在问题

从结构上，传统DAS 系统作为室内无线基站的天馈系统，用于将射频信号传输到楼宇内部各个区域并通过天线进行发送实现室内覆盖，它一般由耦合器、功分器、无源天线、馈线及合路器（多信号源时使用）组成，如图1所示。作为最常用的室内覆盖技术，具有设备性能稳定、可靠性高、多系统支持能力强、造价低等特点，但其设计复杂度高、使用器件馈线多、施工难度大、维护难度大，因此一定程度上也限制了它的使用。

图1 传统DAS 系统结构原理图

从多天线角度，传统DAS 系统可通过建设多路实现多天线联合收发性能，但是随着建设分布系统通路越多，所需的馈线、器件就越多，其建设难度将呈指数上升，因此，目前最为常用的是单路传统DAS 系统和双路传统DAS 系统。单路传统DAS 直接馈入5G 后，上、下行用户峰值速率为125 Mbit/s、425 Mbit/s；双路传统DAS 系统直接馈入5G 后，上、下行用户峰值速率为250 Mbit/s、850 Mbit/s。如国内某运营商4G 室内分布系统物业点中，单路传统DAS 系统的比例高达77%、双路传统DAS 系统比例仅为11%，因此在做5G 室内覆盖建设时，为了实现更高速率及用户体验，需要单路传统DAS 系统进行升级改造。从4K/8K 高清视频或良好VR 业务的需求上，至少要实现双路传统DAS 系统的性能。

单路传统DAS 系统改造为双路系统或者双路传统DAS 系统改造为四路系统，在建设上需按原系统1:1 建设1套或2套馈线与器件，如图2所示为单路改双路的示意图。它的问题在于需重新沿着原理的线路进行布线，同点位安装天线，因此改造施工难度较大，特别对于运行多年的系统，线路的排查难度更大。

图2 单路传统DAS 改造为双路示意图

因此，考虑传统DAS 系统改造多路的施工难度，积累多年室内覆盖经验的广东移动创新性提出了5G 增速器的解决方案，以更简便的施工及成本解决传统DAS 系统多路改造问题。

4 5G 增速器改造方案

4.1 5G 增速器原理

5G 增速器技术融合了变频及无线MIMO 的理念，在原传统DAS 系统进行简易改造，使单路传统DAS 系统实现双流、双路传统DAS 系统实现四流的性能。从结构上，5G 增速器分为近端单元和远端单元两级结构，近端单元主要安装信源侧，在下行传输时它将RRU 的一通道2.6 GHz 信号变频为中频信号与RRU 其他通道2.6 GHz 信号同时馈入同一馈线上，使得同一馈线可传输RRU 多通道信号；在上行传输时它将其中的中频信号转换为2.6 GHz传输到设备侧。远端单元是一个无线接收设备，在下行传输时它接收传统DAS 系统的中频信号并然后变频为2.6 GHz发给用户；在上行传输时它接收用户2.6 GHz 通过变频为中频信号发给传统DAS 系统。

5G 增速器实现多天线的原理在于通过变频使远端单元发射接收2.6 GHz 信号与原传统DAS 系统天线发射接收2.6 GHz 信号形成多天线收发的能力。以单路改双路为例，5G 信源RRU A/B 两通道同时接入近端单元，并将B通道2.6 GHz 信号变频为中频信号，与A 通道2.6 GHz 信号进行合路，馈入到原单路传统DAS 分布系统并经原室内天线发射两个信号，通过远端单元接收中频信号并还原为2.6 GHz 信号，与原分布系统天线2.6 GHz 信号形成多天线收发，从而实现多流性能，如图3 所示。

图3 5G 增速器改造原理示意图

5G 增速器最大的亮点在于不需对原分布系统做过多的改造，仅需将5G 信源RRU 接入近端单元的输入端，然后将原馈线连接输出端即可，类似增加异频合路器的改造工作量。另外，为了达到多流效果，远端单元进行靠近原传统DAS 系统的天线安装即可，不需对原传统DAS 系统天线进行施工改造，远端单元是一个即插即用、灵活部署的设备，更贴近用户需求。因此，在整个改造过程中，原来整个传统DAS 系统近视不动。但是，5G 增速器也有其问题，该设备为有源设备需单独供电，近端单元就近RRU 安装供电问题易于解决，但是远端单元如设备量多，其需要取电点位也就多。考虑远端单元取电问题，目前提供就近取电、远程供电两种确定方式，就近取电即在用户侧找一个220 V 插座即可、远程供电可在弱电井外拉电线对远端单元进行供电。

4.2 网络性能验证

为验证5G 增速器的实际性能，以单路传统DAS 系统为例，对比5G 增速器建设前后网络性能的变化。

4.2.1 定点测试情况

测试上看，5G 增速器对传统DAS 系统的性能效果提升显著，下行速率达632 Mbit/s，较未采用5G 增速器的单流性能提升80%；上行速率达96 Mbit/s，较未采用5G增速器的单流性能提升95%。如图4 所示。

图4 单路传统DAS 引入5G 增速器定点测试情况

4.2.2 遍历测试情况

从试点的遍历测试来看，引入5G 增速器后也对室内覆盖整体的网络质量有了显著的提升，不仅提升了用户速率、而且也提升网络覆盖质量。

（1）用户速率提升情况：采用5G 增速器后，遍历平均下行速率达531 Mbit/s，速率提升了86%；上行速率达59 Mbit/s，速率提升了84%。

（2）覆盖提升情况：采用5G 增速器后，网络覆盖场强SSB-RSRP 提升5 dB、信噪比SSB-SINR 提升4 dB。如表3 所示。

表3 5G 增速器遍历测试情况

4.3 使用场景建议

5G 增速器不仅对网络性能有显著的提升，而且相比常规的单路传统DAS 系统改造双流从施工及造价上都有一定优势，5G 增速器综合建设造价约是常规的单路传统DAS 系统改造双流的90%。因此，可广泛用于现有单路传统DAS 系统改造双路需求的场景，如写字楼、医院、餐饮娱乐场所、工厂、酒店、政府机关等。如图5 所示。

图5 5G 增速器应用场景

5 结束语

传统DAS 系统作为发展最早、应用最广的室内覆盖建设手段，在面向5G 高速率要求的eMBB 业务场景时，传统DAS 系统的业务满足度显然略有不足，特别是单路传统DAS 系统性能更弱。为激活传统DAS 系统的性能、充分盘活现有资源及投资，可通过引入5G 增速器提升网络质量，在进行简单改造后，使单路传统DAS 系统具备双流性能、使双路传统DAS 系统具备四流性能，为打造高品质5G 室内覆盖网络提供了更丰富及灵活的手段。