后4G時代室分的共建共享建設(shè)方式探索*

楊 慧

（中國鐵塔四川省分公司，四川 成都 610041）

0 引 言

追求極致體驗，一直以來是通信技術(shù)發(fā)展的源泉。與4G相比，5G能夠帶給用戶更好的體驗，輕松滿足普通消費者對虛擬現(xiàn)實、超高清視頻、增強現(xiàn)實、智能穿戴、智能家居、智能抄表、智能交通等各個領(lǐng)域網(wǎng)絡(luò)需求。隨著5G步伐漸行漸近，積極探索在滿足4G覆蓋需求的同時又能很好的向5G演進(jìn)的共建共享室分建設(shè)方式迫在眉睫。[1]

1 后4G時代室分建設(shè)的背景

1.1 后4G時代的定義

隨著NB-IOT（Narrow Band Internet of Things，窄帶物聯(lián)網(wǎng)）標(biāo)準(zhǔn)被寫入3GPP R13版本中，以及2016年6月NB-IOT標(biāo)準(zhǔn)的凍結(jié)，此時我國移動通信已經(jīng)開始邁入后4G時代。[2]

1.2 后4G時代室分建設(shè)的背景

第一代通信技術(shù)時代：中國落后挨打，日美霸主；第二代通信技術(shù)時代：中國蹣跚學(xué)步，西方高速發(fā)展；第三代通信技術(shù)時代：三足鼎立，歐，美，韓日三方主導(dǎo)，中國跟隨；第四代通信技術(shù)時代：三足鼎立，中國與世界比肩同行；第五代通信技術(shù)時代：阻撓重重，但是中國走在前沿。隨著我國通信技術(shù)在國際上的地位不斷提升，面臨的各種挑戰(zhàn)也與日俱增。

2 5G室分建設(shè)方式探索

2.1 4G的LTE的演進(jìn)方向

4G的LTE技術(shù)將朝著兩個方向演進(jìn)，如圖1所示：一個是更低的功耗、更廣闊的覆蓋和更多的連接；另一個是更高的速率、更大的帶寬和更高的流量。兩者不謀而合，成為5G場景中的一部分。

圖1 4G的LTE演進(jìn)方向

2.2 5G室分建設(shè)思路探索

為了獲取更多帶寬，室內(nèi)5G引入了更高的頻段C-Band和毫米波，更高的頻率產(chǎn)生更大的傳輸及穿透損耗，采用傳統(tǒng)的4G建網(wǎng)方式可能無法再滿足室內(nèi)覆蓋要求，需要建立室內(nèi)獨立網(wǎng)絡(luò)來解決。結(jié)合5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，傳統(tǒng)室分將無法演進(jìn)，面對5G更高的要求和挑戰(zhàn)，只有數(shù)字化的室分網(wǎng)絡(luò)才能滿足。

5G室內(nèi)數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)建設(shè)思路探索：室內(nèi)5G構(gòu)建覆蓋/容量分層網(wǎng)；數(shù)字化室分易于演進(jìn)；多產(chǎn)品解決多樣化場景；小型化、一體化便于靈活部署；數(shù)字化實現(xiàn)端到端管控；靈活化適配業(yè)務(wù)與場景；室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)性能增值業(yè)務(wù)。

3 后4G時代共建共享室分建設(shè)的保障及措施

3.1 后4G時代共建共享室分建設(shè)原則

本著有效利用、節(jié)約資源、技術(shù)可行、合理負(fù)擔(dān)的原則，充分結(jié)合電信企業(yè)的建設(shè)需求與用戶對網(wǎng)絡(luò)性能的要求，進(jìn)入后4G時代，共建共享室分建設(shè)應(yīng)遵循以下原則：

（1）靈活選用技術(shù)方案，精確匹配多樣化需求。

（2）統(tǒng)籌多系統(tǒng)需求，堅持室內(nèi)室外協(xié)同規(guī)劃，采用點線面多維度綜合解決方案。

3.2 后4G時代共建共享室分投資保值的建設(shè)方式

后4G時代室分建設(shè)，應(yīng)統(tǒng)籌考慮室內(nèi)分布系統(tǒng)的共享度、電信企業(yè)需求的一致性及潛在共享需求的可能性，靈活選擇技術(shù)方案，降低電信企業(yè)運營成本，使室分建設(shè)的投資保值。

（1）已經(jīng)明確共享需求的室分站點，采用多家共享的建設(shè)方式。

（2）對于完全沒有共享需求的室分站點，可采用一家獨享的方式，使用符合電信企業(yè)要求的產(chǎn)品進(jìn)行建設(shè)，例如：商業(yè)區(qū)域采用分布式皮站,電梯以及車庫等區(qū)域采用傳統(tǒng)室分建設(shè)。

3.3 后4G時代共建共享室分建設(shè)保障措施

長期以來，如何做好室分建設(shè)工作是電信企業(yè)面臨的最大挑戰(zhàn)。進(jìn)入后4G時代，電信企業(yè)的室分建設(shè)重心向深度覆蓋轉(zhuǎn)變，重點關(guān)注住宅小區(qū)、密集寫字樓、城中村等場景。傳統(tǒng)室分在深度覆蓋建設(shè)中面臨選址難、維護(hù)難、話務(wù)吸收不足等諸多難題：

（1）傳統(tǒng)室分節(jié)點多、端到端不可管控，存在優(yōu)化問題多。

（2）在信號覆蓋上，深度覆蓋不足，信號外泄，高層信號混雜，室內(nèi)外協(xié)同性差。

Small Cell（低功率的無線接入節(jié)點，泛指宏站以外的基站）融合了femtocell（家用基站），picocell（皮基站、企業(yè)級小基站），microcell（微蜂窩基站）和分布式無線技術(shù)，未來5G室內(nèi)覆蓋網(wǎng)絡(luò)中主要以femtocell，picocell這兩種設(shè)備形態(tài)出現(xiàn)。其中femtocell應(yīng)用于相對封閉的室內(nèi)場景，picocell應(yīng)用于大型空曠的室內(nèi)場景。為了更好的滿足室內(nèi)5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋要求，可以引入CoMP（Coordinated Multiple Points，協(xié)同多點傳輸）技術(shù)，鑒于Small Cell受干擾情況不同，可以結(jié)合圖2中休眠Small Cell的協(xié)作頻譜資源分配方案，可使CoMP技術(shù)發(fā)揮的效應(yīng)達(dá)到更佳[3]。

圖2 休眠Small Cell的協(xié)作頻譜資源分配方案

Pico RRU又稱分布式皮基站（華為的Lampsite、 中興的Qcell、大唐的Pinsite等產(chǎn)品），整合無線平臺資源，融合多元技術(shù)，推出的室內(nèi)熱點擴(kuò)容和盲點補充的無線室內(nèi)多模深度覆蓋解決方案，這種產(chǎn)品的組網(wǎng)方式，如圖3所示。這種覆蓋方案具備易部署、配置靈活，軟分裂提升容量、平滑演進(jìn)等特點，可以很好地滿足室內(nèi)環(huán)境的無線網(wǎng)絡(luò)容量和覆蓋需求。

不足的是，這種新型覆蓋方案建設(shè)成本相對較高。為了更好的滿足5G網(wǎng)絡(luò)需求，電信企業(yè)會大量集采Small Cell、Pico RRU，屆時建設(shè)成本就會下降。

4 5G室分資源復(fù)用預(yù)留方案探索

鑒于目前各大主設(shè)備生產(chǎn)廠商還沒有推出成熟的5G室分產(chǎn)品，我們在建設(shè)室分時，需要優(yōu)先考慮以下兩個問題：

圖3 Pico RRU組網(wǎng)方式

（1）如何做好向5G演進(jìn)的室分建設(shè)？

（2）在向5G室分演進(jìn)時，針對電信企業(yè)的具體需求如何實現(xiàn)最大化的共建共享？

4.1 分布系統(tǒng)預(yù)留方案

在設(shè)計階段做好5G預(yù)留工作，可以參照現(xiàn)有4G新型數(shù)字化室分（Pico RRU）設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)提前做好5G AAU點位部署；在施工階段，做好IT線纜的預(yù)埋，如圖4所示，某地鐵站臺5G硬件資源的預(yù)留。

4.2 電源預(yù)留方案

如果采用集中供電方式，所有設(shè)備從機房引電，我們需要做好機房內(nèi)交流掛箱、高頻組合開關(guān)電源以及電池組的容量預(yù)留；如果采用就近取電方式，這種取電方式較為普通，建設(shè)起來難度較低，且上端余量通常情況下較為富足。

4.2.1 交流電源預(yù)留原則

（1）電源系統(tǒng)為多用戶合用，體現(xiàn)共建共享的原則。

（2）機房交流輸出配電屏（箱）為多用戶合用，容量按照遠(yuǎn)期負(fù)荷配置。

交流配電屏（箱）容量計算方式如下：

式中，P-遠(yuǎn)期負(fù)載總功率；cosφ-功率因素取0.9。

5G設(shè)備預(yù)估功耗可以參照表1，結(jié)合5G室內(nèi)分布系統(tǒng)預(yù)留方案，通過以上公式可以計算出5G設(shè)備交流預(yù)留容量。

圖4 某地鐵站臺分布式皮站安裝示意圖

表1 Pico RRU主設(shè)備功耗

4.2.2 高頻組合開關(guān)電源預(yù)留原則

高頻組合開關(guān)電源機架容量應(yīng)按遠(yuǎn)期負(fù)荷考慮，整流模塊按近期需要配置。高頻組合開關(guān)電源中整流模塊數(shù)按n冗余方式確定，其n只主用整流模塊的總?cè)萘繎?yīng)按負(fù)荷電流和均充電流（10小時率充電電流）之和確定。如圖5所示，高頻組合開關(guān)電源具有分運營商下電的功能，同時應(yīng)具有模塊休眠功能。關(guān)于5G容量可以根據(jù)公式：

再結(jié)合分布系統(tǒng)中5G預(yù)留方案進(jìn)行估算。

圖5 某站點機房高頻組合開關(guān)電源電信企業(yè)分配圖

4.2.3 電池容量預(yù)留原則

考慮到蓄電池組需要與其他設(shè)備安裝在同一間機房內(nèi)，以及對周圍環(huán)境的影響，蓄電池組宜采用閥控式密封蓄電池組，可分單組或多組安裝。

蓄電池組的容量是按負(fù)載電流、放電時間及所選擇的安全系數(shù)計算取定。其計算公式如下：

式中，Q—蓄電池容量(Ah)；K—安全系數(shù)，根據(jù)交流市電等級進(jìn)行取值，通常取1.25；I—負(fù)荷電流(A)；T—放電小時數(shù)(h)；η—放電容量系數(shù)，見表2；α—電池溫度系數(shù)(1/℃)，當(dāng)放電小時率≥10時，取α=0.006；當(dāng)1≤放電小時率＜10時，取α=0.008；當(dāng)放電小時率＜1時，取α=0.01； t—實際電池所在地最低環(huán)境溫度數(shù)值，所在地有采暖設(shè)備時，按15℃考慮，無采暖設(shè)備時，按5℃ 考慮。

表2 蓄電池放電容量系數(shù)（η）

負(fù)荷電流可以根據(jù)分布系統(tǒng)中5G預(yù)留方案進(jìn)行估算。

4.3 傳輸配套預(yù)留方案

5G技術(shù)對傳輸網(wǎng)的要求發(fā)生了質(zhì)的變化，原有的組網(wǎng)技術(shù)已不能適應(yīng)5G承載需求。因此，在向5G演進(jìn)過程中，5G傳輸配套的預(yù)留主要在機房BBU到AAU之間的內(nèi)纜資源的預(yù)留。結(jié)合分布系統(tǒng)中5G預(yù)留方案，在施工階段可以提前鋪設(shè)好。

5 案例介紹

成都天府國際機場一期工程:成都天府國際機場，國家“十三五”規(guī)劃中最大的民用運輸樞紐機場項目，國家級國際航空樞紐，新絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶中等級最高的航空港。分為一期和二期兩期工程，其中一期工程總建筑面積：91.81萬平方米。

一期工程包含五座主體功能建筑：T1、T2航站樓，綜合換乘中心，運行指揮大樓和現(xiàn)場服務(wù)大樓。具體覆蓋方案如下：

（1）T1/T2航站樓、綜合換乘中心、具有室內(nèi)區(qū)域面積大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，人流量大等特點；運行指揮大樓、現(xiàn)場服務(wù)大樓具有面積小，結(jié)構(gòu)相對簡單，人員少且相對固定等特點。如圖6所示，這些區(qū)域采用傳統(tǒng)DAS與新型室分相結(jié)合的建設(shè)方式，滿足覆蓋及容量需求，同時具備5G平滑升級。

（2）停機坪、登機廊橋的室外區(qū)域人流量大又因傳統(tǒng)宏站無法建設(shè)。如圖7所示，采用在等級廊橋上安裝室外微站的覆蓋方案，滿足覆蓋及容量需求，同時預(yù)留5G設(shè)備安裝空間及配套資源。

圖6 傳統(tǒng)DAS與新型室分的組網(wǎng)示意圖

圖7 微站組網(wǎng)示意圖

（3）機場起降區(qū)、機場周邊的室外區(qū)域人流量大采用室外宏站，滿足覆蓋及容量需求，同時預(yù)留5G設(shè)備安裝空間及配套資源。

6 結(jié) 語

進(jìn)入后4G時代，積極探討共建共享室分的投資保值建設(shè)方案、探索向5G平滑升級的5G室分資源復(fù)用預(yù)留建設(shè)方案，無論是鐵塔公司、電信企業(yè)還是手機用戶都有著重大意義。本文介紹的共建共享室分建設(shè)方式給電信企業(yè)帶來了直接的經(jīng)濟(jì)實惠，為手機用戶創(chuàng)造了更多的資費優(yōu)惠，并在成都天府國際機場一期工程的共建共享室分建設(shè)中得到了充分應(yīng)用，為后期5G共建共享室分建設(shè)積攢了寶貴的實踐經(jīng)驗。