無源室分在5G時代的部署模式探討

周玥丹

（中通服咨詢設(shè)計研究院有限公司，江蘇 南京 210019）

0 引 言

2G、3G以及4G網(wǎng)絡(luò)是面向公眾用戶的。略有規(guī)模的樓宇都部署了室內(nèi)分布系統(tǒng)，以實現(xiàn)全覆蓋，使得用戶體驗在室內(nèi)外保持一致。這對語音業(yè)務(wù)來說是必要的，但對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)可用“有線寬帶+WiFi”替代。因此，大部分4G室分系統(tǒng)只是覆蓋型站點，具有容量優(yōu)勢的有源室分并沒有太高的性價比，主力仍是無源室分。隨著5G網(wǎng)絡(luò)的商用，網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入大規(guī)模建設(shè)階段，室外站可與4G站點共址快速部署，室分系統(tǒng)也愈發(fā)復(fù)雜。

1 室內(nèi)覆蓋方式

在2G、3G以及4G網(wǎng)絡(luò)部署中，室外覆蓋室內(nèi)是最傳統(tǒng)的覆蓋方式，具體包括室外站兼顧室內(nèi)和室外專用站覆蓋室內(nèi)兩種。但是，室外站信號難以實現(xiàn)對大型樓宇和多隔斷型樓宇的深度覆蓋，因此需要部署室內(nèi)分布系統(tǒng)以滿足室內(nèi)用戶接入需求。

5G使用頻段普遍高于4G，一堵墻的穿透損耗增大6～8 dB[1]。雖然使用大規(guī)模天線（Massive MIMO）的増益比傳統(tǒng)雙極化天線多4～6 dB，可在一定程度上彌補(bǔ)穿透損耗方面的差距，但5G室外站覆蓋室內(nèi)的效果總體低于4G，僅能實現(xiàn)架構(gòu)簡單樓宇的室內(nèi)淺層覆蓋。因此，對5G網(wǎng)絡(luò)來說，部署室分系統(tǒng)更有必要。

當(dāng)前，室分系統(tǒng)主要分為5G無源室分、5G有源室分以及衍生出的5G無源室分+有源室分共3種，各自的特點如表1所示。

2 5G室內(nèi)解決方案

2.1 業(yè)務(wù)需求多樣化

4G網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)相對單一，主要面向公眾用戶，且室內(nèi)有可替代產(chǎn)品，導(dǎo)致室內(nèi)信源利用率不高。5G時代，一方面公眾業(yè)務(wù)向縱深發(fā)展，另一方面To B行業(yè)應(yīng)用業(yè)務(wù)百花齊放，室內(nèi)移動業(yè)務(wù)需求必然有所上升。當(dāng)前，越來越多的業(yè)務(wù)發(fā)生在室內(nèi)，預(yù)計未來90%以上流量發(fā)生在室內(nèi)。室內(nèi)對容量的要求遠(yuǎn)高于以往，容量型室分的比例將有所提升。

表1 3種室分系統(tǒng)對比

2.2 解決方案多元化

隨著5G網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模部署，室內(nèi)覆蓋的重要性逐步凸顯。業(yè)務(wù)種類多樣，可較清晰地定義和預(yù)測行業(yè)應(yīng)用業(yè)務(wù)的流量需求，并按需定制室內(nèi)覆蓋方案。各場景特點及適用解決方案如表2所示。

表2 各場景特點及適用解決方案

To C中品牌宣傳場景適合部署5G有源室分，覆蓋需求場景適合部署無源室分，其他類型場景適合采用無源疊加有源的混合室分系統(tǒng)[2]。實際上，隨著無線網(wǎng)絡(luò)的更新?lián)Q代，室分系統(tǒng)最快捷和最節(jié)省的升級方法是基于現(xiàn)網(wǎng)分布系統(tǒng)合路新一代信源。從表2可以看出，無源室分不僅適用于覆蓋需求場景，在其他場景中也可以快速實現(xiàn)5G覆蓋，為5G網(wǎng)絡(luò)打好基礎(chǔ)。

3 無源室分實施方案

5G無源室分單路方案造價低其施工簡易。采用3.5G RRU信源（時隙配比7:3）單載波，下載峰值速率能達(dá)到250 Mb/s左右，可滿足一般數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求。在現(xiàn)網(wǎng)存量樓宇中，要快速且低成本部署5G網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)5G從無到有的跨越，同時需優(yōu)先改造存量4G無源室分合路5G信源。在具體實施過程中，可通過共建合路、錯層MIMO以及移頻MIMO等多種手段，進(jìn)一步提高設(shè)備的使用效率和用戶接入感知。

3.1 共建合路

對于共建雙方現(xiàn)網(wǎng)共存無源室分的樓宇，若雙方均為單路室分且天線間距、天線輸出口功率以及信源功率裕量等條件可行時，可利舊雙方單路室分實現(xiàn)雙路室分，在幾乎不新增成本的情況下將用戶體驗速率提升近一倍。4G雙方單路系統(tǒng)和5G形成雙路系統(tǒng)分別如圖1和圖2所示。

該方案中合路器最關(guān)鍵，通常采用鄰頻合路器進(jìn)行多系統(tǒng)合路（插損約為1 dB）。若一方4G頻段的NR頻段出現(xiàn)重疊，則需要采用“電橋+鄰頻合路器”進(jìn)行合路或研發(fā)新型鄰頻合路器。

3.2 錯層MIMO

圖1 4G雙方單路系統(tǒng)

5G無源室分新建雙路系統(tǒng)可實現(xiàn)雙通道速率，下行峰值速率可提升至單路的1.8倍左右，但施工難度和造價提高了近一倍。5G無源室分錯層覆蓋方案是在無源室分單路方案基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化，將主干調(diào)整為交錯連接的雙主干，平層部分仍為單路。近點區(qū)域下行峰值速率可提升至單路的1.8倍左右，遠(yuǎn)點區(qū)域可提升1.5倍左右，全樓天饋造價較單路方案造價的提升幅度≤3%。

采用2T2R的RRU，利用錯層組網(wǎng)可以實現(xiàn)Rank2效果；采用4T4R或8T8R的RRU，可實現(xiàn)Rank2或Rank3效果。Rank2的組網(wǎng)示意和Rank3的組網(wǎng)示意分別如圖3和圖4所示。

3.3 移頻MIMO

圖4 Rank3組網(wǎng)示意圖

5G移頻MIMO室分系統(tǒng)也是基于無源室分系統(tǒng)進(jìn)行改造。系統(tǒng)由移頻管理單元（近端機(jī)）、移頻覆蓋單元（遠(yuǎn)端機(jī)）以及遠(yuǎn)端供電單元3部分組成。

近端機(jī)將5G RRU信號下變頻為800～2 700 MHz的頻段信號，與2G、3G以及4G射頻信號進(jìn)行合路輸出至無源室內(nèi)分布系統(tǒng)，然后通過遠(yuǎn)端機(jī)接收無源室分系統(tǒng)內(nèi)變頻信號，經(jīng)過濾波、放大以及上變頻后恢復(fù)至5G信號。5G信號直接與2G、3G以及4G信號同時輸出，達(dá)到利用原有室分天饋系統(tǒng)在單根饋線上實現(xiàn)5G信號覆蓋的目的[3]。移頻MIMO的系統(tǒng)如圖5所示。

圖5 移頻MIMO系統(tǒng)示意圖

由于需要使用4G存量分布系統(tǒng)傳輸移頻后的中頻信號，因此在移頻MIMO改造前需要評估4G存量室分質(zhì)量及覆蓋率。老舊和天線未進(jìn)入房間的4G室分，預(yù)計會影響移頻MIMO的5G覆蓋效果及感知。移頻MIMO改造方案的實施難點在于平層吊頂、橋架內(nèi)布放48 V電源線以及制作電源線接頭。從后期運維考慮，電源線存在運行老化隱患，建議在實際工程中采用4 mm2的電源線。另外，信源設(shè)備功率不宜過高。

4 結(jié) 論

5G網(wǎng)絡(luò)的室分建設(shè)比4G時代更重要也更復(fù)雜，采用單一的手段很難獲得好的效果，需要從頻段選擇、改造方式以及差異化覆蓋等多維度切入，才能達(dá)到降本增效的目標(biāo)。無源室分作為從2G網(wǎng)絡(luò)延續(xù)下來的傳統(tǒng)建設(shè)方式，仍然是一筆寶貴的資源。充分利用存量的無源分布系統(tǒng)，通過共建合路、錯層MIMO以及移頻MIMO等多種手段，可使其在5G建設(shè)大潮中繼續(xù)發(fā)光發(fā)熱。