5G時(shí)代室內(nèi)分布系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)分析

中國(guó)通信建設(shè)第三工程局有限公司|葉輝 劉海玲

新型數(shù)字化室分系統(tǒng)部署簡(jiǎn)單、運(yùn)維可視、管理智能、維護(hù)方便，能夠跟隨標(biāo)準(zhǔn)，滿足4G、4.5G、5G各階段的業(yè)務(wù)、容量、用戶體驗(yàn)等需求，可以平滑演進(jìn)，最大程度保護(hù)運(yùn)營(yíng)商的投資，將是5G時(shí)代室內(nèi)分布系統(tǒng)的主要解決方案。

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)及用戶需求的發(fā)展，越來(lái)越多的移動(dòng)業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)移到室內(nèi)，隨著5G商用腳步的日益臨近，建設(shè)一張優(yōu)質(zhì)的室內(nèi)分布網(wǎng)絡(luò)尤為重要。

傳統(tǒng)2G/3G時(shí)代，移動(dòng)通信工作在低頻段，用室外宏站信號(hào)覆蓋室內(nèi)和建傳統(tǒng)室內(nèi)分布DAS（Distribute Antenna System）系統(tǒng)都是解決室內(nèi)覆蓋的行之有效的方案。4G時(shí)代，傳統(tǒng)DAS仍然是解決室內(nèi)覆蓋的主要手段，隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，一些業(yè)務(wù)密集型場(chǎng)景（例如交通樞紐、大型場(chǎng)館等）開(kāi)始引入新型數(shù)字化室分系統(tǒng)。和傳統(tǒng)DAS相比，新型數(shù)字化室分系統(tǒng)具有部署簡(jiǎn)單、施工協(xié)調(diào)難度小、擴(kuò)容靈活、運(yùn)維可視等優(yōu)點(diǎn)，可以大大提高網(wǎng)絡(luò)容量，提升網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維效率。

5G時(shí)代，由于DAS的無(wú)源器件和饋線不支持高頻段，不能對(duì)器件進(jìn)行監(jiān)控，改造成本高，不能大規(guī)模擴(kuò)容，因此只能用于某些低頻段、低容量場(chǎng)景（例如隧道、地下停場(chǎng)、電梯等）。而新型數(shù)字化室分系統(tǒng)由于部署簡(jiǎn)單、運(yùn)維可視化、支持大規(guī)模MIMO等優(yōu)點(diǎn)，更適合向5G平滑過(guò)渡，將是5G室內(nèi)分布系統(tǒng)的主角。

移動(dòng)通信室內(nèi)分布系統(tǒng)現(xiàn)狀分析

當(dāng)前國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商主要仍然采用傳統(tǒng)DAS解決室內(nèi)覆蓋問(wèn)題，傳統(tǒng)DAS主要采用無(wú)源器件，產(chǎn)業(yè)鏈成熟，具有投資小、故障率低、系統(tǒng)簡(jiǎn)單有效、后期可以通過(guò)合路進(jìn)行多系統(tǒng)擴(kuò)容等優(yōu)點(diǎn)。但是隨著移動(dòng)業(yè)務(wù)的變化，傳統(tǒng)DAS面臨巨大挑戰(zhàn)。

一是工程建設(shè)難度大，升級(jí)改造困難。傳統(tǒng)室分系統(tǒng)需要部署大量無(wú)源器件，工程建設(shè)難度大，節(jié)點(diǎn)多，故障隱患多，與物業(yè)協(xié)調(diào)困難。對(duì)LTE室分進(jìn)行雙路改造時(shí)，新建節(jié)點(diǎn)多，某些區(qū)域可能已經(jīng)沒(méi)有改造空間，同時(shí)由于器件老化程度不同，施工工藝不同等原因，難以保證LTE雙路平衡，更無(wú)法支持大規(guī)模MIMO。

二是故障排查難度大。室內(nèi)分布系統(tǒng)進(jìn)場(chǎng)安裝與維護(hù)都需要和物業(yè)進(jìn)行協(xié)調(diào)。傳統(tǒng)室分器件數(shù)量多，無(wú)源器件無(wú)法進(jìn)行監(jiān)控，一般靠投訴或巡檢發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。而對(duì)于大型室分系統(tǒng)，巡檢很難做到每個(gè)天線末端都進(jìn)行檢查，尤其是做了隱蔽的室分系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題更為困難。同時(shí)，由于連接點(diǎn)數(shù)目過(guò)多、樓宇改造、圖紙更新不及時(shí)等原因，對(duì)故障點(diǎn)的排查往往要投入更多的人力物力，直接增加了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維成本。

三是當(dāng)前器件不支持高頻段。當(dāng)前傳統(tǒng)DAS的無(wú)源器件支持的最高頻段多為2.7GHz左右，對(duì)于3.5GHz及以上頻段基本無(wú)法使用，同軸電纜的傳輸損耗隨著頻段的升高而大幅度增加，在3.5GHz及以上頻段，每百米損耗基本無(wú)法在工程上使用。具體損耗見(jiàn)表。

表 兩種饋線在不同頻段的傳輸損耗

由于傳統(tǒng)DAS的不足，部分廠家推出M-DAS（光纖分布系統(tǒng)），有利于實(shí)現(xiàn)可視化運(yùn)維，但光纖分布系統(tǒng)仍需連接RRU作為信源，其直放站中繼的本質(zhì)不變，不利于擴(kuò)容和系統(tǒng)的平滑演進(jìn)。

新型分布式室分系統(tǒng)的引入及發(fā)展

針對(duì)傳統(tǒng)DAS及M-DAS面臨巨大瓶頸，各廠家紛紛推出新型數(shù)字化室內(nèi)分布系統(tǒng)，例如華為的Lampsite、中興的QCELL、愛(ài)立信的Radio DOT、諾基亞的FlexiZone等。和傳統(tǒng)DAS相比，新型數(shù)字化室內(nèi)分布系統(tǒng)具有工程實(shí)施簡(jiǎn)單、可實(shí)現(xiàn)可視化運(yùn)維和多通道MIMO、容易擴(kuò)容及演進(jìn)等優(yōu)點(diǎn)，各大運(yùn)營(yíng)商在大中型場(chǎng)景均有部署。實(shí)踐證明，LTE新型數(shù)字化室分單位面積流量是傳統(tǒng)DAS的4～10倍。

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展，高清視頻、室內(nèi)定位、AR/VR等越來(lái)越多的移動(dòng)新業(yè)務(wù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)提出了大帶寬、高容量、低時(shí)延等剛性要求。這就要求室分系統(tǒng)應(yīng)該具有施工簡(jiǎn)單、協(xié)調(diào)容易、能平滑升級(jí)、運(yùn)維可視、網(wǎng)絡(luò)管理智能化等特點(diǎn)。對(duì)此，新型數(shù)字化室分系統(tǒng)有著明顯的優(yōu)勢(shì)。

一是工程實(shí)施簡(jiǎn)單，可以平滑升級(jí)。5G時(shí)代主要使用3.5GHz、4.9GHz等高頻段，受此影響，室分系統(tǒng)末端數(shù)量將會(huì)海量增加，這就要求5G室分設(shè)備應(yīng)該體積小、重量輕、安裝簡(jiǎn)單，部署迅速。新型數(shù)字化室分采用簡(jiǎn)單的三級(jí)架構(gòu)，基站側(cè)（類似于BBU）、Hub、遠(yuǎn)端射頻發(fā)射單元，連接點(diǎn)少，減小了故障隱患；網(wǎng)線和光纖代替?zhèn)鹘y(tǒng)同軸電纜，網(wǎng)線作為傳輸介質(zhì)的同時(shí)還為遠(yuǎn)端射頻單元進(jìn)行供電，網(wǎng)線質(zhì)量輕，施工部署更為容易，經(jīng)測(cè)算，建設(shè)工期比傳統(tǒng)DAS縮短到1/5～1/3。同時(shí)也減少了視覺(jué)沖擊，更容易與物業(yè)進(jìn)行溝通。當(dāng)前各大運(yùn)營(yíng)商在一些大中型室內(nèi)場(chǎng)景（例如交通樞紐、商場(chǎng)、醫(yī)院等）都已經(jīng)規(guī)模部署新型數(shù)字化室分，系統(tǒng)運(yùn)行良好，用戶體驗(yàn)速率明顯上升。

同時(shí)，考慮到最大程度地減少運(yùn)營(yíng)商的重復(fù)投資，在部署4G新型數(shù)字化室分時(shí)，就預(yù)埋了6A網(wǎng)線，盡量保證未來(lái)向5G升級(jí)時(shí)做到“點(diǎn)不動(dòng)，線不增”，快速疊加5G NR，在保障可實(shí)施性的同時(shí)，盡量降低二次進(jìn)場(chǎng)成本。

二是可視化運(yùn)維，系統(tǒng)維護(hù)及故障排查簡(jiǎn)單。5G時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)密集組網(wǎng)成常態(tài)，末端射頻發(fā)射單元數(shù)量將大幅度增加，因此對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及末端發(fā)射單元進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控是網(wǎng)絡(luò)的基本功能之一，盡量做到非硬件原因不去現(xiàn)場(chǎng)。新型數(shù)字化室分系統(tǒng)基本采用有源器件，能夠?qū)λ性O(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，快速定位故障點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)維護(hù)可視化；同時(shí)新型數(shù)字化室分系統(tǒng)還能夠自動(dòng)根據(jù)周邊的信道情況和用戶密度實(shí)現(xiàn)自診斷、自優(yōu)化、自愈合，最大程度減少人工介入，有效降低維護(hù)成本。

三是升級(jí)改造方便。新型數(shù)字化室分系統(tǒng)主要采用光纖和網(wǎng)線傳輸數(shù)字信號(hào)，支持高頻段，有利于向5G平滑過(guò)渡。同時(shí)，新型數(shù)字化室分系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)就考慮了MIMO，目前設(shè)備默認(rèn)都支持2T2R，并且可以利用軟件控制升級(jí)至4T4R。Massive MIMO是5G網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)之一，未來(lái)5G室分系統(tǒng)至少應(yīng)該支持4×4MIMO。

當(dāng)然，新型數(shù)字化室分系統(tǒng)目前也存在不足，主要有以下方面。

相對(duì)于傳統(tǒng)室分，價(jià)格偏高，雖然目前價(jià)格已經(jīng)有所下降，但和傳統(tǒng)DAS比，單位面積的造價(jià)大概傳統(tǒng)室分的1.3倍左右，主要是由于有源化末端射頻發(fā)射單元代替了廉價(jià)的蘑菇頭天線。但是隨著新型數(shù)字化室分的規(guī)模商用，有源設(shè)備的價(jià)格將會(huì)進(jìn)一步降低與傳統(tǒng)DAS的投資差距將越來(lái)越小。相對(duì)于傳統(tǒng)的射頻電纜，網(wǎng)線雖然重量減輕，但施工過(guò)程中，拉力過(guò)大更容易損傷網(wǎng)線，影響網(wǎng)線性能。因此，需要提高施工工藝，減少對(duì)網(wǎng)線的損傷。有源器件的故障率受到外部工作環(huán)境的影響較大，例如掉電或電壓不穩(wěn)，增加維護(hù)成本。末端射頻發(fā)射單元采用網(wǎng)線PoE供電，實(shí)際工程中PoE供電實(shí)際距離小于100米，增加線纜布放數(shù)量。

綜上所述，新型數(shù)字化室分系統(tǒng)部署簡(jiǎn)單、運(yùn)維可視、管理智能、維護(hù)方便，能夠跟隨標(biāo)準(zhǔn)，支持4G、4.5G、5G各階段的業(yè)務(wù)、容量、用戶體驗(yàn)等需求，可以平滑演進(jìn)，最大程度保護(hù)運(yùn)營(yíng)商的投資，將是5G時(shí)代室內(nèi)分布系統(tǒng)的主要解決方案。傳統(tǒng)DAS仍將占有一席之地，主要應(yīng)用于對(duì)容量要求不高，解決覆蓋問(wèn)題的特殊場(chǎng)景（例如電梯、地下停車場(chǎng)、隧道等）。