5G eDAS室內分布低成本建設方式

滕建軍

（中國電信股份有限公司廣西分公司，廣西 南寧 530000）

1 5G室內覆蓋

與4G業(yè)務場景相比，5G的增強移動寬帶（enhanced Mobile Broadband，eMBB）、超高可靠和超低時延通信（ultra-Reliable Low-Latency Communications，uRLLC）、海量機器類通信（massive Machine Type Communication，mMTC）3 大業(yè)務應用場景更多地發(fā)生在室內。根據(jù)相關研究報告，4G現(xiàn)網(wǎng)流量面向消費者（To Customer，2C）數(shù)據(jù)業(yè)務70%發(fā)生在室內，而5G面向企業(yè)（To Business，2B）應用（如工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、遠程醫(yī)療、智能家居以及智慧城市等）約85%發(fā)生在室內，5G室內覆蓋對客戶體驗影響進一步加大[1]。

5G采用3.5 GHz及更高的頻率，傳播損耗和穿透損耗更大，單站覆蓋范圍更小，出現(xiàn)室外站難以覆蓋室內和傳統(tǒng)分布式天線系統(tǒng)（Distributed Antenna System，DAS)室分饋線損耗大、器件不支持5G頻段等覆蓋難題。同時5G將采用多入多出（Multiple Input Multiple Output，MIMO）來增強網(wǎng)絡容量和速率，采用多路DAS室分或微型射頻拉遠單元（Pico Remote Radio Unit，pRRU）有源室分的建設方式成本較高。在投資有限的情況下，需要在實現(xiàn)5G室外覆蓋的同時，快速實現(xiàn)5G室內覆蓋，滿足5G用戶良好的使用體驗，打造良好的品牌形象，以支撐5G業(yè)務的快速發(fā)展。通過研究5G低成本分布式天線系統(tǒng)（economical Distributed Antenna Systems，eDAS)室內分布建設方式，旨在找出低成本的5G室內分布解決方案。

2 室內覆蓋方案對比分析

2.1 現(xiàn)有方案

目前，5G室內覆蓋解決方案主要有以下3種。

（1）5G無源室分解決方案?，F(xiàn)有4G DAS室分的器件、饋線只支持 800 MHz～ 2.7 GHz，2.6 GHz及以下頻段仍可采用室分信源+DAS分布系統(tǒng)的建設方式。目前，我國已經批復5G商用中頻頻段，可以采用5G無源室分解決方案。為滿足5G更大容量的需求，需要進行多路改造，由于DAS系統(tǒng)結構復雜、節(jié)點多，采用大量無源器件，饋線施工難度大且工期長，因此難以實現(xiàn)快速低成本建網(wǎng)[2]。

（2）5G有源室分解決方案。有源室分系統(tǒng)由信源、光纖、網(wǎng)線以及pRRU構成，4T4R pRRU設備支持3.5 GHz與4.9 GHz頻段，可以通過多天線MIMO等技術來提升5G速率與容量，滿足高流量、高價值等容量需求場景[3]。

（3）5G有源室分+外接天線解決方案。采用5G有源室分+外接天線解決方案，通過3.5 GHz與4.9 GHz大帶寬有源室分滿足速率與容量需求。采用外接無源天線，降低對pRRU設備的需求，并可延伸到房間內，抵消墻體穿透損耗，以滿足覆蓋要求[4]。

2.2 現(xiàn)有方案對比分析

在同樣的覆蓋標準下，對不同建設方式的投資、容量、覆蓋質量、實施難度以及運維等情況進行對比分析。

（1）造價方面。5G無源室分解決方案信源投入較少，DAS天饋配套相對投資大，但整體投資最少；5G有源室分解決方案更多的投資集中在信源，有源遠端設備替代普通天線意味著單價抬升，整體投資最多；5G有源室分+外接天線解決方案的投資介于2者之間。3種方案的造價對比見表1。

表1 室分不同解決方案造價對比 單位：萬元

（2）容量方面。5G有源室分解決方案可設計的容量上限最大，最為靈活，可以按照實際需求調整；5G無源室分解決方案信源顆粒度大，可設計的容量上限最小，較難調整；5G有源室分+外接天線解決方案介于2者之間。

（3）覆蓋方面。5G有源室分解決方案單用戶峰值速率 1 300 Mb/s，日常用戶模型速率 20 ～ 50 Mb/s，體驗最好；5G無源室分解決方案單用戶峰值速率400 Mb/s，日常用戶模型速率 5 ～ 15 Mb/s，體驗一般；5G有源室分+外接天線解決方案單用戶峰值速率700 Mb/s，日常用戶模型速率10～25 Mb/s，體驗較好。

（4）其他方面。從施工難度、維護難度、運維成本以及升級改造等方面進行對比，3種方案的具體對比結果見表2。

表2 室分不同解決方案多維度對比結果 （單位： 萬元）

現(xiàn)有3種5G室分建設方式中，傳統(tǒng)DAS方式升級改造難度高，有源室分和有源室分+外接天線均為新建方式，無法利舊現(xiàn)有資源，物業(yè)協(xié)調難度大且工期長。經過分析，3種方式均難以實現(xiàn)快速低成本建網(wǎng)[4]。

3 5G eDAS室內分布低成本建設方式

5G eDAS低成本建設方式采用多通道聯(lián)合收發(fā)技術，利用1個或多個射頻拉遠單元（Remote Radio Unit，RRU）的不同通道進行聯(lián)合接收和發(fā)送，使傳統(tǒng)室分也具備多天線收發(fā)的能力，實現(xiàn)傳統(tǒng)室分支持5G多流[5-9]。該方式可以利舊現(xiàn)網(wǎng)饋線，通過新增合路器、改造樓層主干實現(xiàn)錯層雙流/4流的覆蓋效果，最大程度地利舊4G現(xiàn)有網(wǎng)絡資源，以較低成本快速實現(xiàn)現(xiàn)網(wǎng)室分5G升級改造，提升5G用戶的感知，達到低成本快速建網(wǎng)的目的。

eDAS方式具有提性能、易部署和低成本3大優(yōu)點。通過技術創(chuàng)新激活傳統(tǒng)室分潛能，多通道鏈路自適應，實現(xiàn)最佳多流性能，單路DAS實現(xiàn)雙流、雙路DAS實現(xiàn)4流，顯著提升室分性能?？s短工期，實現(xiàn)5G室分快速入場，基于現(xiàn)網(wǎng)DAS架構開啟5G室內覆蓋，工程簡化、工期短、快速建網(wǎng)。充分發(fā)揮頻譜優(yōu)勢，保護現(xiàn)網(wǎng)投資，最大程度地利舊現(xiàn)有資源，大幅降低建設成本。

4 eDAS改造方案驗證

4.1 改造方案

為快速驗證eDAS功能，選取某酒店傳統(tǒng)DAS系統(tǒng)以跨樓層交叉單流實現(xiàn)雙流進行試點，并在改造前后進行對比測試。該酒店DAS天線安裝在過道吊頂石膏板內，以8F和9F覆蓋為例，改造前RRU使用A端口同時覆蓋8F和9F這2層樓，為單流信號覆蓋；改造后使用A端口覆蓋8F、B端口覆蓋9F，通過錯層接入不同通道的信號，實現(xiàn)雙 流信號覆蓋。該酒店9F室分系統(tǒng)改造前后如圖1和圖2所示。

圖1 改造前組網(wǎng)方式（傳統(tǒng)DAS單流）

圖2 改造后組網(wǎng)方式（eDAS雙流）

為了驗證DAS單流與eDAS雙流覆蓋性能、覆蓋邊緣性能以及eDAS場景不同流數(shù)下的峰值速率差異，通過路測（Drive Test，DT）和撥打質量測試（Call Quality Test，CQT）進行對比分析。

4.2 DT測試

eDAS改造后，相比DAS下行速率均值由50 Mb/s 提升至 134 Mb/s， 信號與干擾加噪聲 比（Signal to Interference plus Noise Ratio，SINR）均值由21.29 dB 提升至 31.36 dB， 參考信號接收功率（Reference Signal Receiving Power，RSRP）均值和上行速率均值也有不同程度的提升，性能提升效果明顯。DAS與eDAS覆蓋性能具體測試數(shù)據(jù)見表3。

表3 DAS與eDAS覆蓋性能對比情況

4.3 CQT測試

選取9F過道（極好點）和9F應急通道（中點）對比DAS和eDAS的上行峰值速率與下行峰值速率，結果如表4所示。

表4 DAS與eDAS的上行峰值速率與下行峰值速率測試結果

測試結果表明，相較于傳統(tǒng)DAS，eDAS在極好點和中點處的上行峰值速率與下行峰值速率均有所提升。

4.4 建設效果分析

從該酒店的整體改造效果來看，eDAS系統(tǒng)在造價、工期和網(wǎng)絡效果方面均有顯著優(yōu)勢。

（1）造價效果。同等覆蓋效果下，本方式單RRU整體造價為1.1萬元，新建單RRU整體造價為11.3萬元，節(jié)省投資90%，大幅降低建設成本。

（2）工程實施速度。本方式只涉及調整主干饋線、新增合路器等，比新建一套完整室內分布系統(tǒng)大大縮短了工期，減少協(xié)調障礙。

（3）網(wǎng)絡效果。極好點2.1 GHz NR下行峰值速率由100 Mb/s提升到200 Mb/s，下行平均速率由100 Mb/s提升135 Mb/s，改造后網(wǎng)絡指標與網(wǎng)絡效果均有所提升，性價比較高[10]。

5 結 論

采用5G eDAS室內分布建設方式可以降低物業(yè)協(xié)調難度，加快網(wǎng)絡建設進度，節(jié)省投資成本，最大程度利舊現(xiàn)有網(wǎng)絡資源，提高投資效益。經試點驗證，該建設方式具備可行性，符合現(xiàn)階段低成本快速部署的建設策略，值得推廣。