关于5G室分低成本建设的研究

杨敏强 李 觐 干大成 楚科科

中通服咨询设计研究院有限公司

0 引言

根据行业预测，5G时代85%的业务发生在室内，室分建设重要性进一步提升。随着5G宏站规模化建设的增速放缓，网络建设逐步由广度覆盖向深度覆盖转变，重点城市、重点区域的5G室分部署加快节奏，预测未来三年5G室分将进入规模化部署时期。同时5G业务对网络的时延、带宽等性能提出了更高的要求，在5G网络建设投资有限的条件下，通过低成本建设室分，可最大化实现5G网络部署。

1 现阶段5G室分方案

行业内针对5G室内覆盖主要手段包括有源室分、多路无源室分、分布式MIMO（multiple-in multiple-out，多入多出）、广角漏缆系统，天线对打等方案。

1.1 有源室分

有源室分系统示意如图1所示。有源室分是一种分布式皮基站，通过在室内进行光电复合缆布线的信源系统，由基带单元（BBU）、扩展单元（HUB）及远端单元（PRRU）组成，架构扁平，具有部署灵活，隐蔽性强、扩容灵活方便、端到端透明可监控、可维护性强的特点。有源室分设备市场采购价格较高，不支持多运营商共享接入，无论是一家运营商独建还是多家运营商重复建设，建设成本对标无源室分均有较大提升，而且所有设备均为有源设备，总体设备功耗大，维护电费也呈指数级增长。

图1 有源室分系统示意图

适用场景：隔断少，内部无线传输环境好、高话务、高容量场景。

1.2 多路无源室分

多路无源室分系统示意如图2所示。由合路设备、功分器、耦合器、馈线及天线等无源器件组成的双路或多路室分系统，通过将天线、馈线、无源器件等产品频段扩展至700-3700MHz，可以支持5G多系统接入，网络性能较稳定、技术成熟度高、维护难度低。

图2 多路无源室分系统示意图

无源室分为实现更好的MIMO效果，多路建设中要求各支路天线间距需满足1-1.5米，较高的安装空间需求，提升了物业协调难度，同时无源室分系统节点多，容易引入干扰，并且系统无法监控。

适用场景：业务速率要求一般，现场美化要求较低。

1.3 分布式MIMO

分布式MIMO即通过不同分布系统支路发射信号覆盖至相同区域后形成MIMO区域，可提升峰值速率的效果。分为同楼层分布式MIMO及跨楼层分布式MIMO，其中同楼层分布式MIMO主要指将同一楼层覆盖不同区域且相邻的分布系统作为5G分布式MIMO使用；跨楼层分布式MIMO，主要指将相邻楼层覆盖相同对应区域的分布系统作为5G分布式MIMO通道使用。MIMO覆盖效果区域接收到的多通道信号电平差值需在一定范围以内（尽量小于20dB），差值越大效果将越差。同楼层分布式MIMO示意如图3所示，跨楼层分布式MIMO示意如图4所示。

图3 同楼层分布式MIMO示意图

图4 跨楼层分布式MIMO示意图

适用场景：业务速率要求较低，同一平层需多路室分系统进行覆盖，且相邻两组分布系统间环境相对开阔，具备一定的无线信号重叠覆盖区；或者相邻两层建筑建构相同，分布系统部署方式相近，楼层间无线信号穿透损耗不大。

1.4 广角漏缆系统

广角漏缆系统示意如图5所示。广角漏缆系统作为传统无源室分的衍生产品，将天线、馈线、无源器件功能集于一体，具备信号传输及信号收发功能，相比传统室分，漏缆信号覆盖更加均匀。方案具有结构简单、维护方便、互调干扰低的特点。与传统的室分天馈系统相比，适用场景比较受限，系统难以入室，且绑扎和固定较难，半径仅能有效覆盖10-15米，针对复杂的结构无法形成有效覆盖。

图5 广角漏缆系统示意图

适用场景：业务速率要求一般，房间进深较短，无隔断或墙体穿透损耗较小区域。

1.5 天线对打

针对住宅小区类场景，业务需求一般、建筑内部结构复杂，天线无进房间可行性的特点，行业内推出室外天线对打方案，采用大张角射灯天线，通过低层上仰，高层下倾，中层交叉对打的方式，无线信号由窗户进入房间，完成室内信号覆盖。该方案可快速覆盖、施工协调难度小、易美化，但也存在天馈系统易老化的不足。天线对打示意如图6所示。

图6 天线对打示意图

适用场景：业务速率要求较低，外墙窗体较大或为玻璃幕墙结构。

1.6 方案投资效益

根据工程实际情况，将上述方案的投资及下载数据进行对标分析，数据如表1所示。

表1 室分方案投资效益对标表

2 低成本室分建设

经过多年的室分建设发展，现有技术方案较成熟，新的可创新手段较匮乏，仅通过对现有方案的优化演进降低建设投资的空间有限，故根据各方案的优缺点，结合站点场景、建筑结构、隔断情况及业务需求合理选择最佳建设方案已成为降低建设投资的一种有效手段。

2.1 室分微场景划分

按覆盖目标的建筑特点、业务特点、覆盖类型细分功能区，进行微场景划分。以高铁车站为例可细分售票厅、候车厅、出站口、电梯、站台区、办公区等。微场景划分原则指引如表2所示。

表2 微场景划分原则指引表

2.2 建设方案评估模型

微场景建设方案评估模型如表3所示。将微场景与建设方案按环境兼容-容量需求-覆盖率优先级判定方案可实施性，再根据方案的速率指标及成本指标评估各类方案建设优先级，同时根据业主诉求、项目周期等设置修正因子，合理选择最佳建设方案，推进低成本建设。微场景拟建方案明细如表4所示。

表3 微场景建设方案评估模型

表4 微场景拟建方案明细表

根据上述建设方案现场完工后测试，整个高铁站场强集中在-10dBm到-65dBm之间，场强为-65dBm的覆盖率为90.96%，满足覆盖需求。覆盖效果测试如图7所示。

图7 节点仪设备及测试场地

图7 覆盖效果测试图

通过项目建设造价分析，细分微场景差异化建设方案比全量采用有源室分总资降低52.50%。建设投资对标如表5所示。

表5 建设投资对标表

3 结束语

综上所述，各方案均有自己的优缺点，部分方案覆盖效果佳，但建设成本高，不适合全面推广；部分方案建设成本低，但容量与下载速率又无法满足现场需求；部分投资效益高的方案又因楼宇结构布局的特殊性，现场不具备实施条件。因此根据建筑物的业务需求、结构及功能的不同，进行微场景的划分，改变当前室分建设同一物业点全量使用一种方案的建设方式，室分方案根据微场景择优建设是5G室分建设中降低建设成本的一种有效方案。