多運營商5G無源分布系統(tǒng)建設探討

邢國際

（中通服咨詢設計研究院有限公司，江蘇 南京 210019）

0 引 言

據(jù)統(tǒng)計，4G業(yè)務中有70%的應用發(fā)生在室內(nèi)，業(yè)界預測未來發(fā)生在室內(nèi)的業(yè)務將持續(xù)增加，5G時代這一比例將會達到85%以上。同時，5G室內(nèi)應用更加豐富，如高清視頻、虛擬現(xiàn)實、智慧醫(yī)療等業(yè)務都主要發(fā)生在室內(nèi)場景，對網(wǎng)絡帶寬、時延等網(wǎng)絡方面的要求也更高。因此，完善的5G室內(nèi)覆蓋和低成本的建設方式對未來5G網(wǎng)絡發(fā)展至關(guān)重要[1]。

1 無源分布系統(tǒng)

無源分布系統(tǒng)一般由POI/合路器、饋線、漏泄電纜、功分器、耦合器、天線等元器件組成，采用射頻拉遠單元（RRU）做信源，射頻信號通過無源器件（功分器、耦合器、電橋、衰減器、負載等）進行分路，經(jīng)由饋線或者漏泄電纜等將其分配到各個區(qū)域的天線或漏泄電纜上，解決樓宇平層、停車場、電梯以及隧道等區(qū)域無線網(wǎng)絡覆蓋問題。

無源分布系統(tǒng)本身信源接口為開放形式，可以方便的實現(xiàn)多系統(tǒng)、多廠家設備接入，成本較低，為共建共享的首選建設方式[2]。

2 5G無源分布系統(tǒng)

2.1 新建5G無源分布系統(tǒng)

新建5G無源分布系統(tǒng)一般采用多輸入端口的POI進行系統(tǒng)合路，如圖1所示，POI輸入端口根據(jù)需接入系統(tǒng)進行選擇，一般三家運營商2G/3G/4G/5G系統(tǒng)全部饋入時可選擇12進2出型號的POI，三家運營商僅饋入5G系統(tǒng)時可選擇3進2出型號的POI。目前，已有廠商推出支持800～3 700 MHz頻段的功分器、耦合器、電橋等高品質(zhì)無源器件以及支持800～3 700 MHz或1 700～3 700 MHz頻段的漏纜產(chǎn)品，可根據(jù)饋入系統(tǒng)需要選擇。同時，由于接入系統(tǒng)較多，建議采用增強型連接器提升單根饋線的三階互調(diào)抑制度指標，從而提升整個無源分布系統(tǒng)互調(diào)指標，最大程度地降低互調(diào)干擾。

圖1 5G無源分布系統(tǒng)示意圖

目前，部分省市已經(jīng)開展了5G無源室分的建設試點，多數(shù)都采用2T2R的方式進行建設。對于新建4T4R系統(tǒng)的場景而言，由于天線較多，物業(yè)協(xié)調(diào)難度和成本較高，而且新建4路饋線無源分布系統(tǒng)支持MIMO的能力不佳，容易導致性能損失，對于容量要求不高的區(qū)域，通常情況下不建議4路無源分布系統(tǒng)。

全頻段無源室分接入系統(tǒng)覆蓋指標要求如表1所示。表中結(jié)果作為室內(nèi)分布系統(tǒng)覆蓋設計的參考，實際設計時可根據(jù)運營商不同要求、建筑物內(nèi)部不同的功能區(qū)、不同的用戶需求等進行差異化的設計，如會議室、營業(yè)廳等區(qū)域覆蓋電平可適當加強，電梯、地下停車場等區(qū)域覆蓋電平可適當減弱。

2.2 隧道5G無源分布系統(tǒng)方案

地鐵、高鐵隧道覆蓋一般采用13/8”（支持頻段800～2 700 MHz）和全頻段5/4”（支持頻段800～3 700 MHz）泄露電纜，為保證4G/5G MIMO效果，兩根漏纜間距應不小于30 cm。此外，低損耗5/4”漏纜（1700～3 700 MHz）可用于存量隧道或不需部署800/900 MHz頻段的新建隧道，1/2&7/8”型廣角漏纜（支持800～3 700 MHz）一般用于隔斷多的室內(nèi)樓宇場景，實際應用較少，本文不進行詳細討論。

（1）四路5/4”泄漏電纜方案

斷點設置建議400 m，所有運營商5G信號同時接入四條泄漏電纜，5G實現(xiàn)4T4R接入。2/3/4G信號分散接入其中2路泄漏電纜，信號實現(xiàn)系統(tǒng)隔離，干擾小，效果最優(yōu)，但空間和配套要求高，可實施性稍差。

（2）兩路13/8”泄漏電纜+兩路5/4”5G專用泄漏電纜方案

斷點設置建議500 m，所有2/3/4G信號及移動5G信號接入兩路13/8”泄漏電纜，電信和聯(lián)通5G信號接入兩路5/4”5G專用泄漏電纜（可同時接入移動5G信號），移動5G信號可實現(xiàn)4T4R接入，效果次優(yōu)，空間和配套要求較高，可實施性稍差。

（3）兩路5/4”全頻段泄漏電纜方案

斷點設置建議400 m，所有信號接入兩條泄漏電纜，干擾較大，同時5G信號無法實現(xiàn)4T4R接入，效果最差，優(yōu)點是空間和配套要求相比前兩個方案要小，可實施性較強。

3 5G無源分布系統(tǒng)試點案例

某停車場總建筑面積5 508 m2，共2層，單層面積2 754 m2，建筑平面呈狹長型（長160 m×寬17 m），該項目采用雙路無源分布系統(tǒng)建設方式。由于停車場比較空曠，隔斷少，平均天線間距設置為22 m，天線口功率按照-10～-15 dBm進行設計。通過12進2出POI接入4套系統(tǒng)，各系統(tǒng)覆蓋指標要求如表2所示。

測試SS-RSRP（dBm）均值為-91.56 dBm，SSSINR（dB）均值為22.33 dB，平均下載速率均值為498.28 Mb/s，平均上傳速率52.47 Mb/s，各指標區(qū)間占比具體如表3所示，整體覆蓋質(zhì)量體驗較好。

4 存量無源分布系統(tǒng)改造分析

由于現(xiàn)存無源分布使用的無源器件和天線只支持800～2 500 MHz或800～2 700 MHz頻段，改造前需對原分布系統(tǒng)進行評估，防止系統(tǒng)改造后分布系統(tǒng)質(zhì)量整體下降，無法滿足覆蓋指標要求。

表1 無源室分接入系統(tǒng)覆蓋指標要求表

表2 覆蓋指標要求表

表3 覆蓋測試結(jié)果表

4.1 單路無源分布系統(tǒng)改造

對于人流密度低，價值低的場景，如地下室和電梯等，當新增5G系統(tǒng)為移動2.6 GHz和電信/聯(lián)通2.1 GHz時，可以通過POI替換，滿足系統(tǒng)接入需求。這種情況下，改造成本較低，部署速度快，建議通過改造滿足5G需求[3]。

當新增5G系統(tǒng)包含電信/聯(lián)通3.5 GHz時，除需要替換POI外，還需要對無源器件和天線進行替換。如果末端天線口功率不滿足需求，可通過改造主干線路或增加信源進行解決。此種情況改造成本有所增加，施工復雜度也有所增加，需根據(jù)實際站點進行測算對比后決定是否采用。

單路分布系統(tǒng)改造升級為雙路系統(tǒng)時，由于改造工作量較大，并且因為受到施工工藝、工程質(zhì)量等方面帶來的差異，可能會導致兩條線路出現(xiàn)功率不平衡情況，也就無法保證MIMO特性，所以不建議進行改造[4]。

4.2 雙路無源分布系統(tǒng)改造

對于人流中等，價值一般的場景，如寫字樓等，雙路系統(tǒng)可以滿足業(yè)務需求，改造方法與單路無源分布系統(tǒng)類似。新增5G系統(tǒng)為移動2.6 GHz或電信/聯(lián)通2.1 GHz時，建議改造；新增5G系統(tǒng)包含電信/聯(lián)通3.5 GHz時，改造成本過高，不建議改造。

4.3 隧道漏纜無源分布系統(tǒng)改造

由于隧道內(nèi)列車每天非運營時段很短，在進行存量改造時，優(yōu)先推薦電信聯(lián)通重耕2.1 GHz進行5G覆蓋，這樣可直接將4G POI替換為5G POI來實現(xiàn)，實施難度大大降低。

如果電信聯(lián)通需部署3.5 GHz的5G系統(tǒng)，建議新增2條低損耗5/4”漏纜（1 700～3 700 MHz），增加單臺5G設備支持的最遠覆蓋距離，實現(xiàn)新增5G信源與原信源設備共點位部署，減少基站信源和電源配套投資。如果無足夠空間進行新增漏纜，則需要將原有13/8”漏纜替換為全頻段5/4”，這種方式需要考慮列車運行安全等多種因素，實施復雜，一般不建議采用。

5 結(jié) 論

多運營商共享型5G無源分布系統(tǒng)由于具有成本優(yōu)勢，將會在中低容量場景室內(nèi)分布系統(tǒng)的建設中大量采用，對5G新基建進程快速推進和資源節(jié)約有著重要意義。