5G有源室分設(shè)備演進方向及低成本建設(shè)方案分析

[胡小兵]

1 引言

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展，特別是手游、直播、大視頻等對帶寬、網(wǎng)速有較高要求的業(yè)務(wù)大量應(yīng)用，加之用戶使用微信通話、聊天、掃碼支付等使用習(xí)慣的轉(zhuǎn)變，數(shù)據(jù)流量業(yè)務(wù)需求暴增，4G依靠室外宏站和傳統(tǒng)DAS的方式已不能完全滿足需求，此時通過采用有源室分、小區(qū)擴容和分裂等方式有效解決了需求區(qū)域的容量問題，因此有源室分是解決容量需求區(qū)域的有效手段。2019年6月6日，工信部向中國移動、中國電信、中國聯(lián)通、中國廣電發(fā)放5G牌照，標志著我國進入5G商用元年，2020年運營商將完成市區(qū)和縣城區(qū)域的5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋。對于中國電信和中國聯(lián)通，現(xiàn)有傳統(tǒng)DAS不支持3.5 GHz頻段，不能利舊原有室分進行合路改造，今后有源室分的建設(shè)必將成為5G解決室分覆蓋和容量需求的主角，如何實現(xiàn)低成本快速建網(wǎng)成為各廠家及運營商5G全面覆蓋面臨的主要難題。

2 現(xiàn)階段有源室分建設(shè)方案

2.1 建設(shè)方案

有源室分系統(tǒng)也稱為毫瓦級分布式基站，由基帶單元（BBU）、擴展單元和遠端單元（pRRU）組成，基站單元與擴展單元通過光纖連接，擴展單元與遠端單元通過網(wǎng)線連接，遠端單元通過POE供電，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 有源室分網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖

受數(shù)據(jù)信號傳輸距離的影響，遠端單元pRRU最大拉遠距離100 m，若超過100 m，通過增加中級放大器，可到達200 m，遠端單元pRRU不支持級聯(lián)，擴展單元一般安裝在弱電井墻壁上，就近取交流電，通過POE供電給遠端單元pRRU。有源室分設(shè)備連接及布置平面圖如圖2所示。

圖2 有源室分設(shè)備連接及布置平面圖

2.2 存在的問題

（1）擴展單元一般安裝在弱電井就近取交流電，若pRRU到擴展單元的距離超過100 m（增加POE中繼可拉遠至200 m），擴展單元的安裝位置需要前移，不利于取電和光纜跳接（光纜終端盒一般安裝在弱電井內(nèi)）；

（2）pRRU不支持級聯(lián)，同一走線路由，需布放多條網(wǎng)線；

（3）擴展單元僅支持相同型號的遠端單元，不支持不同型號多頻段pRRU混用，不能依據(jù)覆蓋和容量選用不同型號的pRRU；

（4）現(xiàn)階段電信集采的pRRU設(shè)備價格較高，成本較大，且無單一頻點設(shè)備，造價高。

現(xiàn)通過對賓館酒店、商場超市、寫字樓三類場景各5個站點進行有源室分與傳統(tǒng)DAS在造價和覆蓋能力的對比分析，具體如圖3所示。

圖3 有源室分與傳統(tǒng)DAS在造價和覆蓋能力的對比分析

3 5G有源室分設(shè)備演進方向

現(xiàn)有源設(shè)備類型及組網(wǎng)方案需從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、工程實施、網(wǎng)絡(luò)功能上進行深入的優(yōu)化和簡化，具備在同一覆蓋場景的不同區(qū)域內(nèi)根據(jù)覆蓋需求具有針對性選用不同功能設(shè)備的能力，重點從以下幾個方面考慮。

（1）pRRU區(qū)分容量型和覆蓋型兩種模式，根據(jù)不同的覆蓋和容量需求配置不同頻段和型號的pRRU。對于覆蓋型pRRU可在設(shè)備體積、功率、功能、頻率配置等方面上進行簡化，降低成本；

（2）擴展單元具備支持多頻段及不同pRRU型號的混用能力，提高資源利用的效率；

（3） pRRU能夠支持級聯(lián)，容量型pRRU具備向下級聯(lián)多個覆蓋型pRRU的能力,以增加組網(wǎng)靈活性；

（4）擴展單元前移，由弱電井前移至平層，且支持光電復(fù)合纜供電，并可對下聯(lián)pRRU通過POE方式供電。

5G有源室分設(shè)備能力演進架構(gòu)如圖4所示。

圖4 5G有源室分設(shè)備架構(gòu)演進圖

（5）4G/5G電聯(lián)共享pRRU

5G建設(shè)電信和聯(lián)通采用共建共享的方式，北方以聯(lián)通為主，南方以電信為主，現(xiàn)有pRRU僅支持1.8 GHz 20 MHz/2.1 GHz 20 MHz/3.5GHz 100 MHz,無1.8GHz 2*20 MHz/2.1 GHz 2*20 MHz/3.5 GHz 2*100 MHz產(chǎn)品，今后對于新建樓宇將同步進行4G/5G協(xié)同建設(shè)，但是現(xiàn)有設(shè)備性能對于高流量站點不能充分發(fā)揮雙方頻率的優(yōu)勢，5G不能實現(xiàn)雙方200 MHz頻率資源的共享。在后期的有源室分設(shè)備演進中，考慮開發(fā)1.8 GHz 2*20 MHz/2.1GHz 2*20 MHz/3.5 GHz 2*100 MHz產(chǎn)品，同時支持4G/5G雙模，充分發(fā)揮雙方頻率共享的資源優(yōu)勢。

4 5G有源室分低成本建設(shè)方案分析

現(xiàn)有4G無源室分無法直接合路開通5G,現(xiàn)網(wǎng)DAS無源器件工作頻段為800 MHz～2.7 GHz，不支持5G主流頻段3.5 GHz；現(xiàn)有4G有源室分無法直接利舊支持5G,需通過替換4G pRRU為4G/5G雙模pRRU，或者新增5G pRRU開通5G。3.5 GHz室外深度覆蓋難度加大，需增加5G室分建設(shè)，按理論分析上行覆蓋3.5 GHz室內(nèi)覆蓋與1.8 GHz相比至少相差5 dB,因此5G室分建設(shè)量將大大超過4G，同時5G有源室分價格相比4G有源室分增幅較大，投資需求顯著增加。在規(guī)模和投資需求都將大幅增加的情況下，實現(xiàn)5G有源室分的低成本建設(shè)可從如下方面考慮。

4.1 高規(guī)格和低規(guī)格設(shè)備選型

高規(guī)格產(chǎn)品指華為、中興、愛立信、諾基亞等主設(shè)備廠家提供的產(chǎn)品，設(shè)備支持能力和價格相對較高。低規(guī)格產(chǎn)品指京信、虹信等小基站及部分主設(shè)備廠家提供的產(chǎn)品，設(shè)備能力及價格相比高規(guī)格產(chǎn)品能力有所下降，價格相對較低，高低規(guī)格產(chǎn)品支持能力如表1所示。

表1 高低規(guī)格有源室分產(chǎn)品支持能力表

實際應(yīng)用中可根據(jù)不同的覆蓋區(qū)域和場景類型選擇不同的產(chǎn)品。在高價值區(qū)域使用高規(guī)格產(chǎn)品，發(fā)揮4通道瓦級高功率覆蓋優(yōu)勢，高規(guī)格有源室分可通過小區(qū)分裂進行靈活擴容。

網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期，在滿足容量和上行底噪要求的情況下，應(yīng)把盡可能多的無線射頻單元合并成一個小區(qū)。

4.2 有源室分+無源天線方案

對于有隔斷的酒店宿舍或者辦公樓等，通過有源室分+無源天線方案，可降低穿透損耗的影響，使信號分布更均勻，顯著延伸擴展每個pRRU的覆蓋范圍，減少單位面積的pRRU數(shù)量，有效降低室內(nèi)覆蓋成本。

天線在pRRU兩側(cè)或者四周拉出，pRRU一般應(yīng)位于拉遠無源天線的幾何中心；pRRU所有外接天線接口應(yīng)盡量外接天線，并根據(jù)具體場景需求選擇全向或定向天線；對于隔斷更為密集的場景，可以在上述方案基礎(chǔ)上外接功分器的方式增加天線數(shù)量，擴大單個pRRU的覆蓋范圍。有源室分外接天線方法及能力如表2所示。

表2 有源室分外接天線方法及能力

5 結(jié)語

5G室內(nèi)有源設(shè)備能力的演進和建設(shè)思路需要與網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)發(fā)展的需求同步，從覆蓋和業(yè)務(wù)需求上綜合考慮，加快形成與5G業(yè)務(wù)發(fā)展相匹配的能力。5G室內(nèi)建設(shè)應(yīng)結(jié)合覆蓋和用戶需求，基于不同場景選取“造價低、覆蓋優(yōu)、體驗好”的5G室分解決方案，從而實現(xiàn)5G室分低成本建網(wǎng)，快速高效支撐5G網(wǎng)絡(luò)，為5G網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模發(fā)展做好強有力的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)保障條件，加快5G新基建的建設(shè)。