5G 室分网络效能分析和高性价比建设方案

2022-10-22高海堂

广东通信技术 2022年9期

［高海堂］

1 背景

由于5G 应用的多元化、无限量套餐的推广和上网速率的提升，5G 时代的业务将有超过70%的业务发生在室内（结合自身经验及5G 应用总结见图1），室内分布系统网络覆盖在5G 时代将成为网络重要的核心，室分系统建设需求相比4G 时代更为迫切。由于5G 网络主要采用3.5GHz 及以上高频段进行组网，无线网络信号传输将比之前的2/3/4G 系统损耗更大、穿透能力更弱，尤其对各类墙体介质的穿透损耗相对更高。因此，5G 网络室内分布系统的建设将不能简单地参考传统室分的建设模式，如何在充分利用现有室分系统资源的前提下更好地建设5G室分系统，将是运营商面临的一个重要问题。

图1 5G 室内应用

2 现网室分系统存在的缺陷

目前室内分布系统网络覆盖主要以4G 时代的传统无源DAS 系统为主，其频段主要是以800 MHz-2700 MHz，无源器件不支持5G 频段，馈线衰减严重；分布系统多为一路或者二路室分通道，其组网相对简单且系统容量有限，无法满足5G 时代大容量和高速的的业务需求，同时也不具备室内定位和可视化运维的特点。

（1）频段：DAS 系统主要采用射频信号模拟拉远来实现室分覆盖，而5G 中频和高频的馈线衰减严重，现有室分系统的器件也不支持5G 频段；

（2）MIMO：传统室分系统为一路或者二路室分通道，多通道在其间，馈线、和工程难度上都大幅增；而5G（Sub6 GHz）信源多以4T4R 为主流信源形态，甚至会出现8T8R 室分信源；室分系统规模过于庞大难以实现；

（3）天线：DAS 由于采用射频信号拉远，每一馈线只支持1 根天线，5G 采用多天线技术，可以实现高速的上传和下载，提升覆盖效果。

3 5G 室分建设方案

5G 时代即将来临，全球主要运营商都在积极探索5G网络建设，其中室内网络被认为是移动网络的高价值核心。5G 将为人们带来更智能、更丰富的业务应用，广泛用于智慧家庭、远程医疗、远程教育、工业制造和物联网领域。其中，高清视频、AR、VR、远程医疗、工业制造自动化、现代物流管理等将主要发生在建筑物室内场景。为了满足最佳用户体验、高效运维、智能运营的要求，5G 时代必须建设高性价比数字化的室内网络，并具备灵活扩展、可视可管、可运营的能力。5G 时代室内网络将是决定运营商业务成败的关键。

当前5G 室内覆盖解决方案根据4G 覆盖情况可分为9 大类：共站5 大类、新建4 大类。如表1、表2 所示。

表1 已有4G 覆盖场景（共站）

表2 4G 未覆盖场景（新建）

（1）、数字化室分：由BBU、汇聚单元和微RRU单元组成（如图2）；采用网线或光电复合缆连接；支持单NR 或NR+LTE 多模；支持远程供电，典型设备有华为Lampsite、中兴Qcell、爱立信DOT 等；实现业务多元化和可视化运维等特点。

图2 数字化室分方案

其优点是峰值速率与网络容量可靠保障、可视化运营、快速部署、灵活组网，缺点是造价和运维成本较高。

（2）、社会化扩展型微站：由主机单元（AU）、扩展单元（SW）和远端单元（DP）三级分布式架构组成（如图3），支持SA 单模，支持单NR 或NR+LTE 多模，采用光电复合缆/网线传输，支持远程供电，并提供载波容量。其中主机单元（AU）负责5G 无线接入网空口部分物理层及上层协议栈处理、操作维护处理，实现与终端的空口通信及与核心网的连接；扩展单元（SW）负责与远端单元通信数据的下行分发和上行汇聚，实现5G 室内小基站的分布式扩展；远端单元（DP）具备射频收发功能，通过低功率信号发射实现室内5G 信号的分布式覆盖。

图3 社会化扩展性微站解决方案

社会化基站设备容量较低；主机单元支持的小区数较少，最大仅能支持4 个2T2R 小区；每个小区支持的RRC连接数和激活数等参数只有主设备厂家的一半；社会化基站设备部分网元的功耗较高，主机单元功耗因采用通用服务器，其功耗较高；厂家众多，缺乏统一的第三方管控系统，厂家众多易造成多家网管并存的问题，给运维造成很大的不便，需推动统一的第三方管控平台。

由于社会化基站部分增强功能和容量受限，因此建议重点考虑在中低价值的场景区域中使用，实现低成本、高效建网，提升网络竞争力。

（3）移频室分方案

5G 移频MIMO 分布系统是利用单缆馈线实现双流MIMO 的5G-NR 的室内覆盖系统，其简化了NR 室内覆盖双缆布放覆盖时的大量的馈线安装工作，通过合路器合路原有分布系统，增加部分改造设备，也可节省大量的馈线（如图4）。

图4 移频室分方案

远端具备功率动态补偿功能，可弥补中高频5G 信号在链路中的额外损失，使得DAS 系统利旧单缆传输5G 信号方案成为可能，为运营商提供了一种低成本、高速率、强覆盖、轻施工，利旧原DAS 系统合路建设3.5G 频段NR 室分系统的解决方案。

（4）3.5 传统DAS 方案

新增3.5G 大功率5G 信号源和支持3.5G 的无源器件和天线组成的分布系统；改造的时候需替换支持3.5G 频段的无源器件和天馈线。为了保证系统改造升级后的覆盖效果需注意以下几点：

5G 设备功率：为保障边缘电平值，需要将5G 信源的小区输出功率远高于4G 信源，一般为设备的最大能力值，如功率不够，需多新增5G 信源；

保障器件和天线全量更换：因器件和天线安装位置分散，更换难度极高，避免个别器件和天线遗漏更换情况；

链路损耗大：对于高频3.5G，经过复杂的无源分布系统，链路损耗大，为保障末端的覆盖电平，建议链路计算天线端口功率做适当预留，或增加天线密度；

双通道改造平衡性：现网绝大部分只支持1T1R，如改造为双通道，需保证新/旧通道平衡性，避免开通后速率受影响。

（5）2.1 传统DAS 光纤直放站方案

数字光纤直放站由接入单元和远端单元组成，接入单元直接耦合宏站信源，采用数字传输方式，将信号传输至远端进行覆盖的无线网络解决方案（如图5）。同时可以满足4/5G 覆盖需求；具有线性放大，快速重耕、扩大覆盖；造价低等性价比优势。

图5 2.1 传统DAS 光纤直放站方案

4 网络效能对比

（1）网络性能指标对比

设备提供能力主要根据通道、带宽、功率等因素决定。同等条件下，主设备数字化室分能力略优，其次是移频室分和社会化微站，最后是传统DAS。具体如表3 所示。

表3 不同建设方式室分网络性能指标对比

（2）建设成本对比

主要是取相同建筑面积的新建场景和共享场景，分别对这几类建设方式做了成本的测算对比，即：数字化室分＞移频室分＞社会化微站＞3.5G_传统DAS＞2.1G_1TR 传统DAS，具体如表4 所示。

表4 不同建设方式的建设成本对比分析

5 室分场景差异化解决方案

各大运营商坚持聚焦和效益导向，以打造差异化竞争力为目标，以TCO 最优为原则，分场景选取最优方案，“做深做厚”高价值室分，“做快做薄”中、低价值室分，因景施策，低成本快速完善室内覆盖。构建楼宇价值差异化、设备能力差异化、场景解决方案差异化的”三维”体系方法论，精准规划建设，确保网络竞争力和客户感知。根据场景分类提供如下解决方案如表5 所示。