數(shù)字化室內(nèi)分布系統(tǒng)發(fā)展探討

陳宜漂

中通服咨詢?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司

0 引言

5G時(shí)代，數(shù)字化室內(nèi)分布系統(tǒng)因其自身的優(yōu)點(diǎn)——容量部署靈活性和高頻適用性獲得廣泛使用。隨著中國(guó)廣電的掛牌成立，國(guó)內(nèi)第四大運(yùn)營(yíng)商定將積極投入通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。即使中國(guó)廣電與中國(guó)移動(dòng)合作共建5G，但是隨著通信頻段邁向毫米波段，可以預(yù)見未來部署在室內(nèi)的天線必然變得更加密集，影響室內(nèi)美觀。這勢(shì)必讓室內(nèi)有限的機(jī)房、橋架等配套資源及過道、頂棚等天面資源不堪重負(fù)。因此，未來數(shù)字化室內(nèi)分布系統(tǒng)應(yīng)該向著能夠合路的方向演進(jìn)，只需要一套數(shù)字化室內(nèi)分布系統(tǒng)設(shè)備，就能滿足多家運(yùn)營(yíng)商不同制式網(wǎng)絡(luò)需求。本文提出一套新型數(shù)字化室分模型，實(shí)現(xiàn)新型數(shù)字化室分共建共享，對(duì)降低建設(shè)難度，節(jié)約投資，縮短網(wǎng)絡(luò)建設(shè)周期具有重要意義。

1 數(shù)字化室分系統(tǒng)的特點(diǎn)

相比傳統(tǒng)傳統(tǒng)DAS，數(shù)字化室分具有遠(yuǎn)端單元有源化、運(yùn)維可視化、傳輸光纖化等特點(diǎn)，支持小區(qū)分裂擴(kuò)容，支持4T4R和具備室內(nèi)定位能力，在排除故障，容量設(shè)置及適應(yīng)5G高頻信號(hào)方面具有重要優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)有數(shù)字化室分系統(tǒng)數(shù)字化室分系統(tǒng)采用BBU+RHUB+分布式的PRRU。

2 數(shù)字化室分系統(tǒng)的挑戰(zhàn)

2.1 當(dāng)前室內(nèi)覆蓋的問題

5G的頻段更高，穿透能力差，所以5G更加需要室內(nèi)覆蓋。當(dāng)前，無論是4G時(shí)代已經(jīng)部署的分布式皮基站還是5G正在建設(shè)的數(shù)字化室分，都不支持合路共享，運(yùn)營(yíng)商需要各自建設(shè)自己的分布系統(tǒng)。多家運(yùn)營(yíng)商的電信設(shè)備“雜”且“多”，不僅信源端電信設(shè)備密集，占用多個(gè)弱電井或弱電機(jī)房等公共空間。分布系統(tǒng)端設(shè)備混雜，密集的天線不僅影響美觀，而且天線部署所需的隔離度要求因?yàn)樘炀€密集難以滿足。由于下一代網(wǎng)絡(luò)建設(shè)無法利用現(xiàn)有室分網(wǎng)絡(luò)資源，導(dǎo)致下一代網(wǎng)絡(luò)建設(shè)均需部署一套新的室分系統(tǒng)，這讓室內(nèi)有限的空間資源無法承載不斷新建的室分網(wǎng)絡(luò)。此外，下一代室分網(wǎng)絡(luò)的重新部署不僅會(huì)拖延網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)周期，而且需要投入大量的人力、物力和財(cái)力，不利企業(yè)實(shí)現(xiàn)降本增效的目標(biāo)。基于目前室內(nèi)分布系統(tǒng)的覆蓋現(xiàn)狀，本文提出多運(yùn)營(yíng)商室內(nèi)覆蓋解決方案，為數(shù)字化室內(nèi)分布系統(tǒng)發(fā)展提供參考。

2.2 多運(yùn)營(yíng)商室內(nèi)覆蓋解決方案

多運(yùn)營(yíng)商室內(nèi)覆蓋解決方案的提出旨在解決當(dāng)前室內(nèi)覆蓋的問題，新方案要實(shí)現(xiàn)以下幾方面內(nèi)容：

（1）具有合路功能，將多套系統(tǒng)合成一套系統(tǒng)；

（2）支持5G等不同制式的網(wǎng)絡(luò)；

（3）實(shí)現(xiàn)多運(yùn)營(yíng)商多網(wǎng)融合覆蓋；

（4）設(shè)備安裝簡(jiǎn)單，施工方便；

（5）支持在線監(jiān)控和定位。

相比現(xiàn)有運(yùn)營(yíng)商室內(nèi)覆蓋解決方案，新方案具有以下幾個(gè)明顯優(yōu)勢(shì)：

（1）節(jié)能高效：相比多套系統(tǒng)，現(xiàn)有方案能有效降低設(shè)備總功耗；

（2）頻段豐富：支持2G/3G/4G/5G頻段，滿足運(yùn)營(yíng)商對(duì)不同制式的網(wǎng)絡(luò)需求；

（3）多網(wǎng)融合：實(shí)現(xiàn)多家運(yùn)營(yíng)商多網(wǎng)絡(luò)融合覆蓋，運(yùn)營(yíng)商不再需要單獨(dú)重新部署網(wǎng)絡(luò)；

（4）節(jié)約投資：相比單獨(dú)建設(shè)多套室分系統(tǒng)，極大減少基礎(chǔ)建設(shè)投入，明顯節(jié)約投資；

（5）縮短工期：有利于縮短網(wǎng)絡(luò)建設(shè)周期，加快網(wǎng)絡(luò)部署。

3 新型數(shù)字化室分系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 設(shè)計(jì)原則

傳統(tǒng)DAS的合路是在射頻單元RRU側(cè)實(shí)現(xiàn)，新型數(shù)字室分合路選擇在基帶處理單元BBU側(cè)合路，在BBU和RHUB間設(shè)計(jì)合路節(jié)點(diǎn)設(shè)備，暫且命名為合路單元。各家運(yùn)營(yíng)商不同網(wǎng)絡(luò)的BBU通過該合路單元合路端口連接，經(jīng)過該合路單元對(duì)不同BBU的基帶信號(hào)進(jìn)行處理，再通過合路單元輸出口與RHUB連接，該RHUB能夠處理合路單元輸出的混合基帶信號(hào)，最后通過光纜或者超六類線將信號(hào)發(fā)送到PRRU，該P(yáng)RRU支持不同頻段的信號(hào)。為方便描述，除了合路單元，其他單元的命名與現(xiàn)有數(shù)字室分系統(tǒng)的命名一致，但是性能不一樣，屬于新型設(shè)備，支持多家運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，與合路單元共同實(shí)現(xiàn)數(shù)字室分的合路功能。新型數(shù)字化室分系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則如下：

（1）支持的網(wǎng)絡(luò)覆蓋面廣：適用4/5G數(shù)字化室分系統(tǒng)，RHUB預(yù)留2G/3G RRU連接端口，兼顧2G/3G網(wǎng)絡(luò)；

（2）適用性強(qiáng)：合路單元預(yù)置端口豐富，除與BBU連接的合路接口和與RHUB連接的輸出端口外，還預(yù)置擴(kuò)展接口，支持合路單元擴(kuò)展級(jí)聯(lián)，滿足C-ran機(jī)房或者其他多BBU應(yīng)用場(chǎng)景的合路需求；

（3）易擴(kuò)展：設(shè)計(jì)合路單元擴(kuò)展單元，適用于RHUB使用數(shù)量多的場(chǎng)景，通過合路單元的擴(kuò)展單元，滿足不同場(chǎng)景不同覆蓋規(guī)模下的RHUB連接需求；

（4）新增中間節(jié)點(diǎn)少：在現(xiàn)有數(shù)字室分的結(jié)構(gòu)上增加一級(jí)合路單元，對(duì)于大型場(chǎng)景增加合路單元擴(kuò)展單元，對(duì)現(xiàn)有數(shù)字室分改動(dòng)少，方便改造現(xiàn)有數(shù)字室分系統(tǒng)；

（5）使用靈活：合路單元適合安裝在機(jī)房綜合柜或者設(shè)備柜內(nèi)，也可以安裝在樓宇側(cè)室內(nèi)弱電間（井）內(nèi)。

3.2 合路單元

合路單元屬于新型數(shù)字化室分系統(tǒng)的新增節(jié)點(diǎn)，是多運(yùn)營(yíng)商共系統(tǒng)覆蓋方案的關(guān)鍵設(shè)備。合路單元由設(shè)備擴(kuò)展模塊，信號(hào)輸入模塊，信號(hào)處理模塊，信號(hào)輸出模塊組成。設(shè)備擴(kuò)展模塊將多臺(tái)合路單元級(jí)聯(lián)，滿足C-ran機(jī)房等多BBU場(chǎng)景的使用需求。信號(hào)輸入模塊用于接收BBU的輸出信號(hào)，通過光纜與BBU的輸出端連接。信號(hào)處理模塊用于處理輸入模塊接收到的信號(hào)，不同網(wǎng)絡(luò)的BBU信號(hào)經(jīng)過信號(hào)處理模塊后，輸出混合了各家運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)的基帶信號(hào)。信號(hào)輸出模塊通過光纜將處理好后的信號(hào)通過光纜傳輸?shù)竭h(yuǎn)端的RHUB，合路單元架構(gòu)示意見圖1。

3.3 合路單元擴(kuò)展單元

合路單元擴(kuò)展單元主要應(yīng)用于遠(yuǎn)端RHUB部署數(shù)量規(guī)模大的情景，如大型酒店、醫(yī)院、高校等人流量密集區(qū)域，因PRRU布置較密集，RHUB數(shù)量將達(dá)到幾十臺(tái)甚至上百臺(tái)。擴(kuò)展單元設(shè)計(jì)有設(shè)備擴(kuò)展模塊，信號(hào)處理模塊及信號(hào)輸出模塊。設(shè)備擴(kuò)展模塊承上啟下，實(shí)現(xiàn)設(shè)備級(jí)聯(lián)，信號(hào)處理模塊將接收到的信號(hào)進(jìn)行降噪、校驗(yàn)等數(shù)據(jù)處理，相比合路單元的信號(hào)處理模塊，功能更簡(jiǎn)單。信號(hào)輸出模塊負(fù)責(zé)將信號(hào)通過光纜發(fā)送給RHUB。擴(kuò)展單元屬于遠(yuǎn)端單元，一般與RHUB安裝在同一位置，其框架如圖2所示。

圖1 合路單元框架圖

圖2 合路單元擴(kuò)展單元框架圖

3.4 新型數(shù)字化室分系統(tǒng)拓?fù)?/h3>

多運(yùn)營(yíng)商解決方案的新型數(shù)字化室分系統(tǒng)與現(xiàn)有的數(shù)字室分相比，增加了合路單元，總體架構(gòu)由BBU、合路單元、RHUB及遠(yuǎn)端PRRU組成。各個(gè)單元通過光纖和網(wǎng)線部署組成一個(gè)共享系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)建筑物的網(wǎng)絡(luò)覆蓋。合路單元和合路擴(kuò)展單元是新型數(shù)字化室分系統(tǒng)的重要組成部分，放大的面板示意圖如圖3和圖4所示，主要有設(shè)備擴(kuò)展端口，BBU信號(hào)輸入端口及信號(hào)輸出端口。圖5是新型數(shù)字化室分系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，不同BBU的信號(hào)通過合路單元處理，再傳送到RHUB，然后發(fā)送給PRRU，最后由PRRU將光電信號(hào)轉(zhuǎn)換成射頻信號(hào)發(fā)射，實(shí)現(xiàn)多網(wǎng)融合覆蓋。

圖3 合路單元總體樣式圖

圖4 合路單元擴(kuò)展單元框架圖

圖5 新型數(shù)字化室分網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖

4 新型數(shù)字化室分系統(tǒng)應(yīng)用

4.1 多運(yùn)營(yíng)商共機(jī)房場(chǎng)景

對(duì)于多運(yùn)營(yíng)商共機(jī)房的場(chǎng)景，如共用業(yè)主提供的機(jī)房，此時(shí)合路單元連接各家運(yùn)營(yíng)商BBU后再將整合后的信號(hào)傳送給RHUB，當(dāng)RHUB數(shù)量大于合路單元提供的連接端口數(shù)時(shí)，通過擴(kuò)展單元提供RHUB連接端口。由于是共機(jī)房，因此至少只需要1臺(tái)合路單元就能夠?qū)崿F(xiàn)各家運(yùn)營(yíng)商合路需求。當(dāng)合路單元的BBU接口數(shù)量小于機(jī)房?jī)?nèi)的BBU數(shù)量時(shí)，可以在機(jī)房?jī)?nèi)擴(kuò)展合路單元實(shí)現(xiàn)，下圖是連接多運(yùn)營(yíng)商共機(jī)房場(chǎng)景應(yīng)用示意圖，見圖6。

4.2 多運(yùn)營(yíng)商獨(dú)立機(jī)房場(chǎng)景

多運(yùn)營(yíng)商獨(dú)立機(jī)房的場(chǎng)景在室分建設(shè)中應(yīng)用最為廣泛，BBU安裝在運(yùn)營(yíng)商自家機(jī)房。當(dāng)合路單元安裝在機(jī)房側(cè)時(shí)，通過每家運(yùn)營(yíng)商機(jī)房安裝至少1臺(tái)合路單元實(shí)現(xiàn)信號(hào)在本機(jī)房的合路，最后通過其中一家運(yùn)營(yíng)商的機(jī)房將信號(hào)傳送到遠(yuǎn)端的RHUB。圖7以電信機(jī)房做為最終的信號(hào)輸出機(jī)房。選擇有光纖資源到達(dá)覆蓋目標(biāo)的運(yùn)營(yíng)商機(jī)房為信號(hào)輸出機(jī)房，充分利用各家運(yùn)營(yíng)商的傳輸資源。也可以將合路單元安裝在遠(yuǎn)端RHUB側(cè)，不安裝在機(jī)房?jī)?nèi)，各家運(yùn)營(yíng)商各自部署光纜到遠(yuǎn)端合路單元，實(shí)現(xiàn)合路功能。這種方法類似共機(jī)房場(chǎng)景的連接方式，相當(dāng)于將共機(jī)房場(chǎng)景中合路單元由機(jī)房側(cè)放到遠(yuǎn)端RHUB側(cè)。當(dāng)端口數(shù)量不足時(shí)，處理辦法與共機(jī)房的場(chǎng)景一致。

4.3 新型數(shù)字室分與現(xiàn)有數(shù)字室分對(duì)比

通過一定的條件假設(shè)，定量分析對(duì)比兩者的投資和建設(shè)工期，可以得到新型室分在節(jié)約投資和加快工程進(jìn)度具有明顯優(yōu)勢(shì)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值，新型設(shè)備從研發(fā)到最初產(chǎn)品定價(jià)，再到最后批量采購(gòu)，價(jià)格從高到低，最終趨于穩(wěn)定。當(dāng)價(jià)格趨于穩(wěn)定后，同種產(chǎn)品，新一代產(chǎn)品價(jià)格一般是現(xiàn)有產(chǎn)品價(jià)格的1.2～1.5倍。目前移動(dòng)5G室分使用的頻段覆蓋能力與4G室分差別不大，電信、聯(lián)通的4G和5G室分系統(tǒng)信源的頻段相差很大，但對(duì)于同一運(yùn)營(yíng)商同一制式網(wǎng)絡(luò)，新型數(shù)字室分設(shè)備的數(shù)量與傳統(tǒng)數(shù)字室分設(shè)備數(shù)量相同。傳統(tǒng)數(shù)字室分的設(shè)備數(shù)量近似與運(yùn)營(yíng)商數(shù)量成正比，而新型室分設(shè)備數(shù)量不隨運(yùn)營(yíng)商數(shù)量增加而增多。對(duì)于無線主設(shè)備工程，工程投資金額近似跟設(shè)備數(shù)量成正比關(guān)系。在相同施工環(huán)境下，工程建設(shè)周期也可近似認(rèn)為與設(shè)備數(shù)量成正相關(guān)。假設(shè)同一網(wǎng)絡(luò)下，建設(shè)一套現(xiàn)有數(shù)字室分主設(shè)備單位投資為1，單位周期為1，新型數(shù)字室分設(shè)備價(jià)格取1.5倍現(xiàn)有產(chǎn)品價(jià)格，則新型數(shù)字室分和現(xiàn)有數(shù)字室分的關(guān)于投資和建設(shè)周期的對(duì)比如表1所示。

圖6 多運(yùn)營(yíng)商共機(jī)房場(chǎng)景應(yīng)用示意圖

圖7 多運(yùn)營(yíng)商獨(dú)立機(jī)房場(chǎng)景應(yīng)用示意圖

表1只對(duì)4G和5G網(wǎng)絡(luò)做了量化對(duì)比，2G和3G網(wǎng)絡(luò)使用的基本是傳統(tǒng)DAS系統(tǒng)，因此未列入此次對(duì)比。且上表分析只計(jì)列數(shù)字室分系統(tǒng)設(shè)備的投資和安裝，不包括BBU的設(shè)備價(jià)格和安裝，從上表可以看出，新型數(shù)字室分在多家運(yùn)營(yíng)商室分解決方案上具有較大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

表1 新型數(shù)字室分與現(xiàn)有數(shù)字室分對(duì)比表

5 結(jié)束語

本文在中國(guó)廣電誕生的背景下，結(jié)合現(xiàn)有室分系統(tǒng)在室分建設(shè)中存在的問題，探討了多運(yùn)營(yíng)商室內(nèi)分布系統(tǒng)解決方案。文章提出了新型數(shù)字室分系統(tǒng)模型，描述了新型數(shù)字室分系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，合路方案及應(yīng)用場(chǎng)景，并在節(jié)約投資和縮短建設(shè)周期上與現(xiàn)有數(shù)字室分作對(duì)比，具有明顯的優(yōu)勢(shì)。室內(nèi)分布系統(tǒng)共建共享解決方案在一些特定場(chǎng)景具有重要的應(yīng)用，截止目前，只有傳統(tǒng)DAS系統(tǒng)具備合路功能。本文提出新型數(shù)字室分合路方案，將合路共享擴(kuò)展到數(shù)字室分領(lǐng)域，為數(shù)字室分更好地在5G及未來通信系統(tǒng)中應(yīng)用提供思路，為數(shù)字化室分發(fā)展演進(jìn)提供方向，為探索5G室分共建共享，降本增效提供參考意義。