基于5G 增速器的傳統(tǒng)DAS 速率提升方案

［李木榮 陳思翰］

1 引言

室內(nèi)分布系統(tǒng)是室內(nèi)覆蓋重要建設(shè)手段，其中傳統(tǒng)DAS 系統(tǒng)發(fā)展最早、最為成熟，成為2G/4G 室內(nèi)覆蓋最為主要的建設(shè)方式。以國(guó)內(nèi)某運(yùn)營(yíng)商為例，現(xiàn)網(wǎng)4G 室內(nèi)分布系統(tǒng)物業(yè)點(diǎn)超50 萬(wàn)，其中采用傳統(tǒng)DAS 建設(shè)的比例達(dá)88%。到了5G 時(shí)代，基于視頻、監(jiān)控、VR 等高速率業(yè)務(wù)的興起，對(duì)室內(nèi)覆蓋性能提到更高要求。如何對(duì)存量大規(guī)模的傳統(tǒng)DAS 系統(tǒng)進(jìn)行改造引入5G 的同時(shí)提升網(wǎng)絡(luò)性能，是5G 室內(nèi)覆蓋重點(diǎn)探討并解決的問(wèn)題。

2 5G 室內(nèi)業(yè)務(wù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)速率的要求

5G 定義了eMBB、URLLc 及mMTC 三大典型應(yīng)用場(chǎng)景，其中eMBB 面向高速率業(yè)務(wù)應(yīng)用，如高清視頻、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)，相應(yīng)速率要求如表1 所示，滿足2 K 高清視頻或準(zhǔn)VR 業(yè)務(wù)需要的基本速率要求約為13 Mbit/s 或25 Mbit/s，滿足4K 高清視頻或基本VR 業(yè)務(wù)需要的基本速率要求約為48 Mbit/s 或68 Mbit/s。隨著業(yè)務(wù)等級(jí)越高所需速率要求也就越高，因此室內(nèi)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)速率的提升是影響未來(lái)業(yè)務(wù)發(fā)展的重要因素之一。

表1 5G 室內(nèi)業(yè)務(wù)速率要求

業(yè)務(wù)速率提升最常用的方式就是大帶寬和多天線。以國(guó)內(nèi)某運(yùn)營(yíng)商5G 室內(nèi)覆蓋2.6 GHz 網(wǎng)絡(luò)為例，根據(jù)室內(nèi)部署分布系統(tǒng)天線情況，多天線的性能分為1T1R、2T2R、4T4R 三種。對(duì)于4T4R 場(chǎng)景，在100 MHz 帶寬下5G 單用戶上、下行峰值速率最高可達(dá)250 Mbit/s、1 700 Mbit/s，如下表2 所示。為達(dá)到更高速率的業(yè)務(wù)體驗(yàn)，在室內(nèi)覆蓋網(wǎng)絡(luò)部署的過(guò)程中需充分考慮多天線組網(wǎng)。

表2 5G 室內(nèi)站單用戶峰值速率

3 傳統(tǒng)DAS 特點(diǎn)及存在問(wèn)題

從結(jié)構(gòu)上，傳統(tǒng)DAS 系統(tǒng)作為室內(nèi)無(wú)線基站的天饋系統(tǒng)，用于將射頻信號(hào)傳輸?shù)綐怯顑?nèi)部各個(gè)區(qū)域并通過(guò)天線進(jìn)行發(fā)送實(shí)現(xiàn)室內(nèi)覆蓋，它一般由耦合器、功分器、無(wú)源天線、饋線及合路器（多信號(hào)源時(shí)使用）組成，如圖1所示。作為最常用的室內(nèi)覆蓋技術(shù)，具有設(shè)備性能穩(wěn)定、可靠性高、多系統(tǒng)支持能力強(qiáng)、造價(jià)低等特點(diǎn)，但其設(shè)計(jì)復(fù)雜度高、使用器件饋線多、施工難度大、維護(hù)難度大，因此一定程度上也限制了它的使用。

圖1 傳統(tǒng)DAS 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖

從多天線角度，傳統(tǒng)DAS 系統(tǒng)可通過(guò)建設(shè)多路實(shí)現(xiàn)多天線聯(lián)合收發(fā)性能，但是隨著建設(shè)分布系統(tǒng)通路越多，所需的饋線、器件就越多，其建設(shè)難度將呈指數(shù)上升，因此，目前最為常用的是單路傳統(tǒng)DAS 系統(tǒng)和雙路傳統(tǒng)DAS 系統(tǒng)。單路傳統(tǒng)DAS 直接饋入5G 后，上、下行用戶峰值速率為125 Mbit/s、425 Mbit/s；雙路傳統(tǒng)DAS 系統(tǒng)直接饋入5G 后，上、下行用戶峰值速率為250 Mbit/s、850 Mbit/s。如國(guó)內(nèi)某運(yùn)營(yíng)商4G 室內(nèi)分布系統(tǒng)物業(yè)點(diǎn)中，單路傳統(tǒng)DAS 系統(tǒng)的比例高達(dá)77%、雙路傳統(tǒng)DAS 系統(tǒng)比例僅為11%，因此在做5G 室內(nèi)覆蓋建設(shè)時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)更高速率及用戶體驗(yàn)，需要單路傳統(tǒng)DAS 系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造。從4K/8K 高清視頻或良好VR 業(yè)務(wù)的需求上，至少要實(shí)現(xiàn)雙路傳統(tǒng)DAS 系統(tǒng)的性能。

單路傳統(tǒng)DAS 系統(tǒng)改造為雙路系統(tǒng)或者雙路傳統(tǒng)DAS 系統(tǒng)改造為四路系統(tǒng)，在建設(shè)上需按原系統(tǒng)1:1 建設(shè)1套或2套饋線與器件，如圖2所示為單路改雙路的示意圖。它的問(wèn)題在于需重新沿著原理的線路進(jìn)行布線，同點(diǎn)位安裝天線，因此改造施工難度較大，特別對(duì)于運(yùn)行多年的系統(tǒng)，線路的排查難度更大。

圖2 單路傳統(tǒng)DAS 改造為雙路示意圖

因此，考慮傳統(tǒng)DAS 系統(tǒng)改造多路的施工難度，積累多年室內(nèi)覆蓋經(jīng)驗(yàn)的廣東移動(dòng)創(chuàng)新性提出了5G 增速器的解決方案，以更簡(jiǎn)便的施工及成本解決傳統(tǒng)DAS 系統(tǒng)多路改造問(wèn)題。

4 5G 增速器改造方案

4.1 5G 增速器原理

5G 增速器技術(shù)融合了變頻及無(wú)線MIMO 的理念，在原傳統(tǒng)DAS 系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)易改造，使單路傳統(tǒng)DAS 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)雙流、雙路傳統(tǒng)DAS 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)四流的性能。從結(jié)構(gòu)上，5G 增速器分為近端單元和遠(yuǎn)端單元兩級(jí)結(jié)構(gòu)，近端單元主要安裝信源側(cè)，在下行傳輸時(shí)它將RRU 的一通道2.6 GHz 信號(hào)變頻為中頻信號(hào)與RRU 其他通道2.6 GHz 信號(hào)同時(shí)饋入同一饋線上，使得同一饋線可傳輸RRU 多通道信號(hào)；在上行傳輸時(shí)它將其中的中頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為2.6 GHz傳輸?shù)皆O(shè)備側(cè)。遠(yuǎn)端單元是一個(gè)無(wú)線接收設(shè)備，在下行傳輸時(shí)它接收傳統(tǒng)DAS 系統(tǒng)的中頻信號(hào)并然后變頻為2.6 GHz發(fā)給用戶；在上行傳輸時(shí)它接收用戶2.6 GHz 通過(guò)變頻為中頻信號(hào)發(fā)給傳統(tǒng)DAS 系統(tǒng)。

5G 增速器實(shí)現(xiàn)多天線的原理在于通過(guò)變頻使遠(yuǎn)端單元發(fā)射接收2.6 GHz 信號(hào)與原傳統(tǒng)DAS 系統(tǒng)天線發(fā)射接收2.6 GHz 信號(hào)形成多天線收發(fā)的能力。以單路改雙路為例，5G 信源RRU A/B 兩通道同時(shí)接入近端單元，并將B通道2.6 GHz 信號(hào)變頻為中頻信號(hào)，與A 通道2.6 GHz 信號(hào)進(jìn)行合路，饋入到原單路傳統(tǒng)DAS 分布系統(tǒng)并經(jīng)原室內(nèi)天線發(fā)射兩個(gè)信號(hào)，通過(guò)遠(yuǎn)端單元接收中頻信號(hào)并還原為2.6 GHz 信號(hào)，與原分布系統(tǒng)天線2.6 GHz 信號(hào)形成多天線收發(fā)，從而實(shí)現(xiàn)多流性能，如圖3 所示。

圖3 5G 增速器改造原理示意圖

5G 增速器最大的亮點(diǎn)在于不需對(duì)原分布系統(tǒng)做過(guò)多的改造，僅需將5G 信源RRU 接入近端單元的輸入端，然后將原饋線連接輸出端即可，類似增加異頻合路器的改造工作量。另外，為了達(dá)到多流效果，遠(yuǎn)端單元進(jìn)行靠近原傳統(tǒng)DAS 系統(tǒng)的天線安裝即可，不需對(duì)原傳統(tǒng)DAS 系統(tǒng)天線進(jìn)行施工改造，遠(yuǎn)端單元是一個(gè)即插即用、靈活部署的設(shè)備，更貼近用戶需求。因此，在整個(gè)改造過(guò)程中，原來(lái)整個(gè)傳統(tǒng)DAS 系統(tǒng)近視不動(dòng)。但是，5G 增速器也有其問(wèn)題，該設(shè)備為有源設(shè)備需單獨(dú)供電，近端單元就近RRU 安裝供電問(wèn)題易于解決，但是遠(yuǎn)端單元如設(shè)備量多，其需要取電點(diǎn)位也就多?？紤]遠(yuǎn)端單元取電問(wèn)題，目前提供就近取電、遠(yuǎn)程供電兩種確定方式，就近取電即在用戶側(cè)找一個(gè)220 V 插座即可、遠(yuǎn)程供電可在弱電井外拉電線對(duì)遠(yuǎn)端單元進(jìn)行供電。

4.2 網(wǎng)絡(luò)性能驗(yàn)證

為驗(yàn)證5G 增速器的實(shí)際性能，以單路傳統(tǒng)DAS 系統(tǒng)為例，對(duì)比5G 增速器建設(shè)前后網(wǎng)絡(luò)性能的變化。

4.2.1 定點(diǎn)測(cè)試情況

測(cè)試上看，5G 增速器對(duì)傳統(tǒng)DAS 系統(tǒng)的性能效果提升顯著，下行速率達(dá)632 Mbit/s，較未采用5G 增速器的單流性能提升80%；上行速率達(dá)96 Mbit/s，較未采用5G增速器的單流性能提升95%。如圖4 所示。

圖4 單路傳統(tǒng)DAS 引入5G 增速器定點(diǎn)測(cè)試情況

4.2.2 遍歷測(cè)試情況

從試點(diǎn)的遍歷測(cè)試來(lái)看，引入5G 增速器后也對(duì)室內(nèi)覆蓋整體的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量有了顯著的提升，不僅提升了用戶速率、而且也提升網(wǎng)絡(luò)覆蓋質(zhì)量。

（1）用戶速率提升情況：采用5G 增速器后，遍歷平均下行速率達(dá)531 Mbit/s，速率提升了86%；上行速率達(dá)59 Mbit/s，速率提升了84%。

（2）覆蓋提升情況：采用5G 增速器后，網(wǎng)絡(luò)覆蓋場(chǎng)強(qiáng)SSB-RSRP 提升5 dB、信噪比SSB-SINR 提升4 dB。如表3 所示。

表3 5G 增速器遍歷測(cè)試情況

4.3 使用場(chǎng)景建議

5G 增速器不僅對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能有顯著的提升，而且相比常規(guī)的單路傳統(tǒng)DAS 系統(tǒng)改造雙流從施工及造價(jià)上都有一定優(yōu)勢(shì)，5G 增速器綜合建設(shè)造價(jià)約是常規(guī)的單路傳統(tǒng)DAS 系統(tǒng)改造雙流的90%。因此，可廣泛用于現(xiàn)有單路傳統(tǒng)DAS 系統(tǒng)改造雙路需求的場(chǎng)景，如寫字樓、醫(yī)院、餐飲娛樂場(chǎng)所、工廠、酒店、政府機(jī)關(guān)等。如圖5 所示。

圖5 5G 增速器應(yīng)用場(chǎng)景

5 結(jié)束語(yǔ)

傳統(tǒng)DAS 系統(tǒng)作為發(fā)展最早、應(yīng)用最廣的室內(nèi)覆蓋建設(shè)手段，在面向5G 高速率要求的eMBB 業(yè)務(wù)場(chǎng)景時(shí)，傳統(tǒng)DAS 系統(tǒng)的業(yè)務(wù)滿足度顯然略有不足，特別是單路傳統(tǒng)DAS 系統(tǒng)性能更弱。為激活傳統(tǒng)DAS 系統(tǒng)的性能、充分盤活現(xiàn)有資源及投資，可通過(guò)引入5G 增速器提升網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，在進(jìn)行簡(jiǎn)單改造后，使單路傳統(tǒng)DAS 系統(tǒng)具備雙流性能、使雙路傳統(tǒng)DAS 系統(tǒng)具備四流性能，為打造高品質(zhì)5G 室內(nèi)覆蓋網(wǎng)絡(luò)提供了更豐富及靈活的手段。