（2022 年江苏省通信学会“华苏杯”论文征集评优三等奖）基于中国电信、中国联通存量室内分布系统“双错层”改造实现NR2.1G Rank4 组网

2023-11-22张文渊朱晓梦

江苏通信 2023年5期

王卿张文渊朱晓梦金天

中国联合网络通信有限公司常州市分公司

0 引言

根据目前无线网络现状，中国电信、中国联通（以下简称“电联”）应用于室内5G 覆盖的主要频段为NR3.5G、NR2.1G，而中国移动应用于室内5G 覆盖的主要频段为NR2.6G。电联和移动的存量室内覆盖基本都采用无源室内分布系统的方案，在理想情况下，如果能把5G RRU 直接合路到原来的室内分布系统上，就可以快速提供室内5G 信号。

分析前期本地室内网络情况，受限于产业链发展，电联的存量无源室内分布系统均不支持3.5G频段，但可以支持2.1G频段。

为了快速解决存室内5G 信号的“有无”问题，中国移动的许多存量无源室内分分布系统可以直接合路NR2.6G，电联也可以直接合路NR2.1G。然而，在目前看来，用户业务行为以下行业务为主的现状下，电联NR2.1G 无线下行频宽无法和移动NR2.6G 抗衡。而且，中国移动于2021 年度已经开始对不支持2.6G 频段的存量室内分布系统进行重建。

综上，电联存量无源室分直接合路NR2.1G RRU 后，5G业务感知对标将会明显劣于移动。而无线网络竞争是典型的规模效应竞争，电联5G 网络规模只有在大范围内跟移动可比时，才会形成用户口碑，确保5G 业务良性发展。

1 可行性方案

为了解决存量室内场景中普遍存在的5G 对标劣势，需要根据实际情况制定可行的解决方案。

1.1 常规方案

目前的常规方案为两种：重建支持3.5G 频段的无源室分系统；新建3.5G 有源室分系统。

1.1.1 优势

信号覆盖均匀：根据楼宇现有装修格局重建，针对性覆盖，实现主要区域的信号均匀覆盖。

确保对标优势：根据场景重要性以及移动重建方案，针对性确定覆盖方案，提升网络优势。

1.1.2 劣势

协调难度大：重建平层分布系统会严重影响存量楼宇内业主和物业的正常工作秩序，施工协调难度较大。

施工难度大：室分系统重建时，在主干和平层的弱电桥架内要布放大量无源器件或馈电复合缆，然而存量楼宇捏多数存在桥架内空间资源不足的情况，导致室分重建的施工难度很大。

安全风险高：室分重建时，施工人员施工时，由于楼内现有强弱电线缆复杂，情况不明，存在安全隐患。

理想点位缺：室分重建时，由于施工操作难度大，原来的天馈系统难以拆除，导致理想的天线点位常常会被原有的天线占据。

资金压力大：如果全量室分楼宇，资金投入十分庞大，以常州本地网规模为例进行估算，如果重建方案都采用单天馈的无源室分，按照现网3000 栋楼宇估算，按照平均每幢楼室分系统建设造价6 万元进行折算，常州本地网共需投入1.8亿元（不含信源）；如果按照双通道无源室分系统或者5G 有源室分方案进行重建，资金投入会继续飙升2 到4 倍。

1.2 本研究提出的方案

针对常规解决方案的局限性，本研究提出了一种新的解决思路，即电联存量室内分布系统“双错层”改造实现NR2.1G四通道组网。

在大部分重要场景的楼宇中，中国电信、中国联通都各自部署了一套无源室分系统，一般都是单通道结构，即：一条竖直主干+每个楼层一条平层分布。其中，电联各自的平层分布系统上的天线点位一般都相邻布放。本研究提出的思路是通过少量改造工作，让电联各自产权的存量室分系统实现双通道分布的效果，进而在共享室分系统的基础上实现四通道分布的效果。

首先在电联双方已各自完成传统无源室分系统的楼宇内，对双方系统分别进行“奇偶错层”改造，电信产权的无源室分系统“奇偶错层”改造完成后，形成两条主干，这两条主干分别连接电信原来的平层分布，其中一条主干连接所有的奇数楼层的平层分布，另一条主干连接偶数楼层的平层分布；联通产权的无源室分系统“奇偶错层”改造方案一致，如图1所示。

图1 电联双错层四通道网络拓扑图

“双错层”改造完成后，电联存量无源室分系统就形成了4 条主干，将这4 条主干分别接入4T4R NR2. 1G RRU 的4个射频端口，将RRU 数据配置为四通道开通后，5G 终端可以同时接收到“当前楼层天线+相邻楼层天线”这些不同楼层天线发射的无线信号，假设当前楼层是偶数楼层，那么：（1）当前楼层天线发射的无线信号属于“偶数”楼层的“中国电信天线”和“中国联通天线”；（2）相邻楼层天线发射的无线信号主要来自上一楼层天线，属于“奇数”楼层的“电信天线”和“联通天线”。

也就是说，5G 终端可以至少同时接收到“两路偶数楼层天线+两路奇数楼层天线”发射的无线信号，如图1 所示。两路偶数楼层天线分别属于电信、联通的平层分布，这两路分布分别上联到NR2. 1G RRU（4T4R RRU）的其中两个射频端口；两路奇数楼层天线也分别属于电信、联通的平层分布，分别上联到NR2.1G RRU 的另外两个射频端口。即：5G 终端可以同时接收到NR2. 1G RRU 的A、B、C、D 这四个射频端口的无线信号。室内楼宇的无线环境中，由于隔墙、家具等物体的客观存在，透射、绕射、反射等无线传播行为导致无线多径分量比较丰富，并且，室内终端用户在室内移动速度较慢，因此，当A、B、C、D 四个射频端口的无线信号在室内楼宇同时传播时，比较容易形成四个相关性较低的无线数据通道，从而可以让5G 终端享受到四通道无线数据传播效果。

2 双错层试点

常州电联根据站点协调情况，最终选择了“常州市武进中医医院新综合大楼”作为试点站址。综合大楼是2019 年底启用的，大楼整体较新，主要功能区域为门诊区、手术区和住院区，本次试点是在住院区的部分楼层实施。

2.1 试点站址存量室分系统概况

综合大楼住院区是大楼的5-19 层，电联存量室分系统均已采用奇偶错层的方案进行布放，那么电联两家的存量室分资源用来给NR2.1G 共享合路时，拥有的分布资源就是：弱电井内共计有4 条独立主干、平层上共计有2 路独立分布。

仔细对比电联存量室分方案以及现场天线点位图，我们发现电信的室分天线部署在病房内吊顶上方（距离病房门约1米），而联通的室分天线部署在走廊上吊顶上方。其中，病房内距离房门大致在2米以内，吊顶材质是带蜂窝孔的金属板，其余部分均是石膏板；走廊吊顶的材质是石膏板；病房门为金属门，门上有一扇尺寸约为60*20cm 的透光玻璃。住院区每层中间为护士服务站，此区域的吊顶都是石膏板，中国电信和中国联通的室分天线都部署在石膏吊顶上方。

2.2 试点实施简述

对于电联双方存量室分覆盖大楼住院区4G 信源的安装位置，中国电信的4G 信源安装在6 楼，中国联通的4G 信源安装在5 楼。本次试点采用的四通道5G 信源型号为华为RRU5916，射频功率为4*80W。

RRU5916 安装在6 楼弱电间，A、B 射频端口输出信号跟电信4G 信源输出信号采用电桥进行合路，合路后信号分别馈入电信室分系统的两条奇偶主干内，其中，RRU5916 射频端口A 连接偶数楼层的电信平层分布，射频端口B 连接奇数楼层的电信平层分布。

然后，从RRU5916 处垂直布放两条1/2 馈线到5 楼弱电间内联通4G 信源处，这两条馈线的一端分别连接RRU5916的射频端口C、D，另一端也采用电桥跟联通4G 信源输出信号进行合路，合路后信号分别馈入联通室分系统的两条奇偶主干内，其中，RRU5916 射频端口C 连接偶数楼层的联通平层分布，射频端口D 连接奇数楼层的联通平层分布。

2.3 无线数据配置

受限于目前基站无线版本限制，本次试点的NR2.1G 只能配置上下行各20MHz 带宽。无线小区信息如表1 所示。

表1 小区信息

2.4 无线信号测试

5G 设备开通后，我们对住院区楼层进行了测试。测试终端为华为P40pro，测试软件为华为PHU 和手机用户常用的Speedtest，分析软件为华为Probe。测试结果整理如表2 所示。

表2 测试结果

为了展现本次试点案例的效果，把DT、CQT 的平均下行速率、实测下行峰值速率跟NR2.1G 下行理论峰值（下行频宽20MHz）进行对比。其中，CQT 实测采用Speedtest 测速APP，该APP 在呈现每次测速结果时，剔除了最高10%和最低的30%的采样点，因此Speedtest 每次呈现的测速结果相当于是均值。在本案例中，CQT 全量均值是把住院区11 楼和12楼共计24 次Speedtest 测速下行速率结果进行算术平均，CQT好点均值是取24 次中最高的Speedtest 测速下行速率结果。同时，DT 的实测下行峰值速率用Probe 软件取11 楼和12 楼所有DT 采样点中的最高实测下行速率。

DT、CQT 的平均下行速率、实测下行峰值速率跟NR2.1G下行理论峰值（下行频宽20MHz）对比图如图2 所示。

图2 NR2.1G DT、CQT 实测值和理论峰值对比

其中：（1）DT 下行速率均值相当于是NR2.1G 理论峰值的57.6%，下行速率峰值相当于是NR2.1G 理论峰值的92.5%；（2）CQT 下行全量采样点速率均值相当于是NR2. 1G理论峰值的62.7%，好点处的速率均值相当于是NR2. 1G 理论峰值的79.2%。

DT、CQT 实测下行速率的均值，距离NR2. 1G 理论峰值下行速率还有一定差距，具备进一步提升空间，需要找出导致此差距的问题所在。通过测试分析，问题定位为：由于电信平层分布在金属吊顶上方，电信室分天线发射出来的无线信号穿透传播到相邻楼层时的传播损耗较大，导致5G 终端的第四路无线信号接收场强较弱，从而拉低了Rank4的实测速率。后续，双错层方案在应用于在非金属吊顶室分场景，实测下行速率应该会有较大的提升空间。