從LampSite看5G時(shí)代室分的演進(jìn)

吳健航 張晶微

摘要：傳統(tǒng)分布系統(tǒng)所使用的器件及采用的頻段決定其無(wú)法向5G順利過(guò)渡，一種新型的覆蓋方式即將取代舊的技術(shù)成為室內(nèi)分布建設(shè)的主流。本文以華為lampsite系統(tǒng)為例，解析新型室分技術(shù)的利與弊。

關(guān)鍵詞：5G網(wǎng)絡(luò);室分演進(jìn);新老技術(shù)的優(yōu)劣對(duì)比

1、應(yīng)運(yùn)而生的LampSite

傳統(tǒng)室內(nèi)分布系統(tǒng)受到其使用元器件耦合器、功分器等無(wú)源器件工作頻段限制，并且由于其末端分布系統(tǒng)是由RRU通過(guò)饋線連接至分布天線的方式，注定了傳統(tǒng)室分系統(tǒng)無(wú)法滿足5G網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)及速率需要。如此便產(chǎn)生了LampSite這種無(wú)線點(diǎn)狀陣列網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)產(chǎn)品，其組網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖：

其組網(wǎng)的特點(diǎn)： LampSite系統(tǒng)主要滿足LTE網(wǎng)覆蓋需求，LTE網(wǎng)信源直接采用LTE-BBU（放置在通信機(jī)房?jī)?nèi)），光纖連接至RHUB（放置在站點(diǎn)交換節(jié)點(diǎn)），從RHUB通過(guò)5類網(wǎng)線或6類網(wǎng)線連接至PRRU，PRRU集成天線和信源的雙重功能，位于分布系統(tǒng)的末端提供用戶信號(hào)接入。

2、LampSite系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

2.1、相比于傳統(tǒng)室分系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)：LampSite系統(tǒng)是從傳統(tǒng)室分DAS系統(tǒng)演化而來(lái)的，因此它具備DAS無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)，特別是在網(wǎng)絡(luò)末端采用的全新一代無(wú)線覆蓋體制，與DAS相比在技術(shù)體制上進(jìn)行了根本的變革。

2.1.1、LampSite系統(tǒng)末端設(shè)備pRRU自帶天線，同時(shí)具備傳統(tǒng)室分的RRU+天線功能，模數(shù)轉(zhuǎn)換在末端完成，系統(tǒng)內(nèi)部全數(shù)字信號(hào)。而數(shù)字信號(hào)相較模擬信號(hào)，有著數(shù)據(jù)帶寬高并且?guī)捯卓刂?、保密性好、容錯(cuò)（糾錯(cuò)）性能強(qiáng)、擴(kuò)容方便、信號(hào)抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

2.1.2、LampSite系統(tǒng)使用的傳輸介質(zhì)是光纖+CAT5/CAT6電纜，這類介質(zhì)接頭統(tǒng)一，設(shè)備兼容性強(qiáng)，有利于系統(tǒng)擴(kuò)容。并且使用光纖+CAT5/CAT6電纜傳送的方式可以滿足5G網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)頻段（3.3GHZ-3.4GHZ）需要，徹底擺脫了傳統(tǒng)室分饋線系統(tǒng)受制于可用頻段較低無(wú)法提供大容量數(shù)據(jù)通過(guò)的瓶頸。并且由于使用CAT5/CAT6電纜作為末端設(shè)備傳送介質(zhì)，以電纜線序?qū)⑸舷滦行盘?hào)隔離，有效消除傳統(tǒng)室分上下行信號(hào)干擾問(wèn)題。

2.1.3、末端設(shè)備通過(guò)POE方式供電，使得LampSite系統(tǒng)全網(wǎng)設(shè)備均具備操作維護(hù)管理功能，這不僅使得全網(wǎng)可見(jiàn)可查可維護(hù)性強(qiáng)大，還為L(zhǎng)ampSite系統(tǒng)提供了靈活分區(qū)的能力：一個(gè)BBU下劃分1-36個(gè)小區(qū)，相對(duì)于傳統(tǒng)室分的每個(gè)RRU占1個(gè)小區(qū)，最大分裂為兩個(gè)小區(qū)不同，這些小區(qū)可以靈活劃分給pRRU，除此外還可與宏站BOOK產(chǎn)品共小區(qū)，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)外協(xié)同，減少切換，降低網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化難度。

2.1.4、LampSite系統(tǒng)沒(méi)有了耦合器、功分器等無(wú)源器件，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變得扁平化，并且由于使用光纖+CAT5/CAT6電纜作為傳送介質(zhì)，這使得該系統(tǒng)在前期工程階段及后期維護(hù)階段具有優(yōu)勢(shì)：

2.1.4.1、由于使用了CAT5/CAT6電纜作為末端設(shè)備傳送介質(zhì)，相比傳統(tǒng)室分的饋線傳送方式而言，CAT5/CAT6電纜采購(gòu)方便，線材更輕、更細(xì)（便于敷設(shè)隱藏）、更柔軟（便于彎折）、受使用環(huán)境影響較低、成端制作成本低且工藝難度大大降低。其施工入場(chǎng)協(xié)調(diào)難度小、施工周期短、用工量低、項(xiàng)目投產(chǎn)快速;

2.1.4.2、系統(tǒng)無(wú)耦合器、功分器等無(wú)源器件，轉(zhuǎn)接點(diǎn)大大減少，障礙點(diǎn)也隨之降低，并且不像傳統(tǒng)室分饋線系統(tǒng)對(duì)于水份、粉塵等雜質(zhì)敏感，所有轉(zhuǎn)接點(diǎn)需要特殊工藝?yán)υ雒荛]處理，否則一旦進(jìn)入雜物很難清理干凈并且故障點(diǎn)定位困難。

2.2、Lampsite可以作為FTTX接入網(wǎng)系統(tǒng)的補(bǔ)充：當(dāng)代形勢(shì)下，人們?cè)絹?lái)越不滿足受制于有線寬帶網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域局限性，越來(lái)越追求智能產(chǎn)品的互聯(lián)和信息交互能力。如此來(lái)說(shuō)，室分系統(tǒng)相比傳統(tǒng)FTTX而言有著無(wú)線網(wǎng)覆蓋的先天優(yōu)勢(shì)，并且對(duì)智能產(chǎn)品的支持更加友好，使用了4GLTE/5G技術(shù)的LampSite更是克服了傳統(tǒng)室分末端傳送速率低的劣勢(shì)，相較傳統(tǒng)FTTX網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)更加明顯。

2.2.1、LampSite室分系統(tǒng)采用微型化的pRRU設(shè)備，具備強(qiáng)大的MIMO天線系統(tǒng)，系統(tǒng)目前可支持3個(gè)頻段。單個(gè)pRRU工作在1.8Ghz～2.1Ghz頻段時(shí)試驗(yàn)場(chǎng)景下酒店公寓樓場(chǎng)景（阻隔物最多）覆蓋范圍達(dá)10米、辦公寫(xiě)字樓場(chǎng)景（較少阻隔物）覆蓋范圍達(dá)20米、空曠場(chǎng)景（無(wú)阻隔）覆蓋范圍可達(dá)50米，采用4級(jí)級(jí)聯(lián)時(shí)一個(gè)Rhub接口支鏈延伸的4級(jí)pRRU最大覆蓋半徑達(dá)到300米（不同場(chǎng)景）。在極端追求覆蓋的場(chǎng)景中設(shè)備可切換至800M頻段，覆蓋半徑超過(guò)500米。

由于信號(hào)覆蓋面積不僅較傳統(tǒng)FTTX方式廣闊，并且擺脫了傳統(tǒng)室分技術(shù)帶寬瓶頸，LampSite系統(tǒng)使得無(wú)線接入終端可以實(shí)現(xiàn)無(wú)方位限制、無(wú)操控距離要求、無(wú)延遲、不必時(shí)時(shí)干預(yù)的強(qiáng)大物聯(lián)物控功能。

2.2.2、作為L(zhǎng)TE宏站的有效補(bǔ)充，LampSite室分系統(tǒng)不僅滿足了帶寬速率需求，還使得用戶從傳統(tǒng)接入網(wǎng)或FTTX+Wifi的空間限制中釋放出來(lái)，由于室分系統(tǒng)和宏站統(tǒng)一鑒權(quán)的性質(zhì)（室分系統(tǒng)和宏站使用的BBU是相同的，鑒權(quán)信息可復(fù)用）并且無(wú)線連接方式為智能產(chǎn)品的提供連接便利，為各種場(chǎng)景的智能化實(shí)現(xiàn)（如智能家居（商場(chǎng)）中的運(yùn)動(dòng)灑掃設(shè)備、調(diào)光設(shè)備、商場(chǎng)園區(qū)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)覽設(shè)施、家庭可控式智能衛(wèi)浴及餐飲設(shè)施）鑄建數(shù)字化基礎(chǔ)。

2.2.3、室分系統(tǒng)采用無(wú)線方式與實(shí)際用戶進(jìn)行交互，可以將本系統(tǒng)的所有設(shè)備架設(shè)于樓房豎井或樓道，線纜不再入戶，業(yè)務(wù)開(kāi)通及維護(hù)不再受制于用戶室內(nèi)條件，受外界影響因素大大減少。

3、LampSite系統(tǒng)的應(yīng)用案例

某商業(yè)樓某公司辦公區(qū)LampSite應(yīng)用實(shí)例：對(duì)于一個(gè)67m*13m（871平方米）空間進(jìn)行室內(nèi)分布覆蓋（人員分布為密集、阻隔較多（但走道暢通）），如圖2.1所示，傳統(tǒng)方案中需要樓層RRU帶7副無(wú)源天線（圖中紅色ANT字母為無(wú)源天線）進(jìn)行布設(shè)。

3.1、故障現(xiàn)象：在使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)靠邊墻的辦公室信號(hào)不穩(wěn)定，偶爾還會(huì)與樓外宏站發(fā)生乒乓切換效應(yīng)，靠中部偏左的3個(gè)辦公室反饋?zhàn)詮挠幸淮螛巧下┧笤搮^(qū)域網(wǎng)速較差，并且該項(xiàng)目從施工開(kāi)始一直受到物業(yè)公司干涉，原因是在扣板棚頂施工后不久出現(xiàn)異響，經(jīng)查是由于有一段饋線經(jīng)過(guò)貨運(yùn)電梯井，樓下貨運(yùn)電梯與樓外不隔離，由于饋線孔封堵不牢導(dǎo)致風(fēng)從饋線孔灌入造成異響。

信號(hào)不穩(wěn)定及網(wǎng)速差原因經(jīng)過(guò)維護(hù)人員現(xiàn)場(chǎng)鉆入棚頂檢查后發(fā)現(xiàn)ANT6-2F天線上方房間于某日漏水，水滲透入天饋系統(tǒng)產(chǎn)生低噪故障。維護(hù)人員認(rèn)為需要更換整條饋線，但是被物業(yè)公司以影響美觀為由阻撓。

3.2、替代為L(zhǎng)ampSite系統(tǒng)的過(guò)程：如圖2.2所示，經(jīng)過(guò)與樓內(nèi)物業(yè)及具體用戶協(xié)商，為其搭建新的LampSite室分系統(tǒng)，拆除所有饋線系統(tǒng)及全向天線，改由Rhub+CAT5+pRRU方式架設(shè)新型室分系統(tǒng)。

3.2.1、施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)由于pRRU較原無(wú)源天線數(shù)量減少，網(wǎng)線布放條數(shù)少而且穿透孔洞小，封堵簡(jiǎn)單;

3.2.2、Rhub可以直接替代原RRU的位置，Rhub上行結(jié)構(gòu)可以直接利用不必重復(fù)建設(shè);

3.2.3、使用CAT5電纜幾乎不受粉塵、凝露的影響，并且供電電壓電流都較低，無(wú)人身傷害風(fēng)險(xiǎn);

3.2.4、pRRU接近1.8公斤較原無(wú)源天線重，需要掛墻安裝不能直掛棚頂，但pRRU的散熱鰭片能有效對(duì)設(shè)備進(jìn)行冷卻，不會(huì)產(chǎn)生過(guò)熱著火隱患;

3.3、本案例的經(jīng)濟(jì)分析：

3.3.1、從施工費(fèi)角度來(lái)看，使用新型LampSite室分系統(tǒng)的施工費(fèi)僅為傳統(tǒng)室分方式施工費(fèi)的40%左右，施工難度的降低及布線用量的減少使得此部分工程建設(shè)成本大大降低;

3.3.2、從設(shè)備采購(gòu)費(fèi)用來(lái)看，使用新型LampSite室分系統(tǒng)的設(shè)備采購(gòu)費(fèi)相比傳統(tǒng)室分方式設(shè)備采購(gòu)費(fèi)高10%左右，主要原因是pRRU設(shè)備費(fèi)用較高，用量也較多導(dǎo)致;

3.3.3、考慮到元器件及線纜受外部因素影響降低，以及全網(wǎng)元器件可控性強(qiáng)，后期維護(hù)成本核算使用新型室分技術(shù)的維護(hù)成本要比使用傳統(tǒng)室分系統(tǒng)低。

4、LampSite系統(tǒng)的不足及改進(jìn)方向

在實(shí)際應(yīng)用案例實(shí)施過(guò)程中LampSite存在著結(jié)構(gòu)不完善、設(shè)備組成造價(jià)高、單位pRRU覆蓋面還不夠廣、施工費(fèi)造價(jià)不合理等缺點(diǎn)需要改進(jìn)。

4.1、結(jié)構(gòu)不夠完善：雖然在Rhub+pRRU搭建過(guò)程中，理論上使用CAT6電纜是足以滿足5G通信帶寬需要的，但是在5G實(shí)驗(yàn)網(wǎng)中發(fā)現(xiàn)CAT6在應(yīng)用中無(wú)法達(dá)到5G通信需要的峰值速率，這種情況受CAT6線材質(zhì)量及跨度距離的影響特別明顯。

改進(jìn)建議：為解決這種問(wèn)題，需要在兼顧速率帶寬、接口適用性強(qiáng)、線材不能太粗并且柔韌性好，可以考慮技術(shù)成熟的G.657皮線光纜+阻燃多股電纜的方式，由皮線光纜負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)傳送，電纜負(fù)責(zé)POE供電。

4.2、系統(tǒng)設(shè)備成本較高：由于pRRU用量相比較傳統(tǒng)室分而言大大增加，并且單價(jià)比傳統(tǒng)全向無(wú)源天線昂貴許多，這一情況使得LampSite系統(tǒng)成本投資大大增加。加上考慮到今后使用皮線光纜+電纜方式接入pRRU設(shè)備，其施工費(fèi)用及材料費(fèi)用還需增加，如何能將LampSite系統(tǒng)建設(shè)成本降低已經(jīng)成為此系統(tǒng)能否大面積鋪開(kāi)的關(guān)鍵因素。

改進(jìn)建議：一方面，我們要堅(jiān)持將此類高成本設(shè)備列入集中采購(gòu)產(chǎn)品，通過(guò)集中采購(gòu)方式降低售價(jià);另外一方面，需要提高設(shè)計(jì)人員規(guī)劃能力和優(yōu)化人員技術(shù)水平，能使用盡量少的pRRU產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)目標(biāo)區(qū)域覆蓋、滿足容量需求。

4.3、在LampSite室分系統(tǒng)天線功能還不夠強(qiáng)大，單位pRRU天線覆蓋面有限，特別在密集場(chǎng)景下布點(diǎn)依然過(guò)多，小區(qū)間切換頻繁，還不足以成為公寓、小區(qū)等寬帶接入網(wǎng)用戶的最優(yōu)選擇。

改進(jìn)建議：天線技術(shù)一直是困擾著無(wú)線網(wǎng)發(fā)展的瓶頸，并且在其他條件一定的前提下覆蓋面和速率容量是一對(duì)互為矛盾的指標(biāo)，即便是發(fā)射功率強(qiáng)大的宏站也會(huì)在阻隔密集區(qū)域存在盲區(qū)死角。LampSite的天線微型化、節(jié)能化已經(jīng)做的很好，如果增加天線體積，雖然對(duì)信號(hào)覆蓋有效提升，但是重量的增加就挑戰(zhàn)安裝的牢固性需求，并不利于施工安裝美觀性;如果片面地通過(guò)增加功率的方式，由于受到線材較細(xì)考慮到壓降等原因就對(duì)布線長(zhǎng)度有限制，還有可能引起設(shè)備散熱不足引發(fā)火災(zāi)的隱患。所目前普遍使用的辦法是仔細(xì)研究覆蓋區(qū)域特點(diǎn)，統(tǒng)計(jì)流量需求和用戶接入數(shù)量，并且由于LampSite的pRRU設(shè)備支持CAT5/CAT6電纜四級(jí)級(jí)聯(lián)方式擴(kuò)容，可以在后期有針對(duì)性的進(jìn)行擴(kuò)容滿足需求，甚至于對(duì)用戶數(shù)量及帶寬容量較小的區(qū)塊可以采取pRRU+拉遠(yuǎn)無(wú)源天線的方式，即節(jié)省了成本，又對(duì)盲區(qū)做到有效覆蓋。

5、結(jié)語(yǔ)

5G時(shí)代已經(jīng)到來(lái)，傳統(tǒng)分布系統(tǒng)退出歷史舞臺(tái)是大勢(shì)所趨，新型室分在特定場(chǎng)合下甚至對(duì)FTTX網(wǎng)絡(luò)都具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。

然而，初出茅廬的LampSite還需要不斷地從傳統(tǒng)技術(shù)中汲取營(yíng)養(yǎng)，取其精華，去其糟粕。達(dá)到最終使命：為用戶提供更快更好的使用體驗(yàn)。這也是所有通信人共同的使命：面向5G，面向勇敢的未來(lái)。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：吳健航，福建省郵電工程有限公司分公司總經(jīng)理助理兼技術(shù)總監(jiān)，有15年通信工程施工及管理工作經(jīng)驗(yàn)，工程師職稱，國(guó)家一級(jí)建造師;

張晶微，上海郵電設(shè)計(jì)咨詢研究院有限公司，8年通信工程設(shè)計(jì)施工工作經(jīng)驗(yàn)。