5G室內(nèi)深度覆蓋規(guī)劃解決方案

摘要：室內(nèi)無線通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋問題日益重要，本文對5G時代下室內(nèi)如何規(guī)劃深度覆蓋進行了詳細(xì)分析研究，提出了5G室內(nèi)深度覆蓋規(guī)劃面臨的問題及解決方案，對5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)有一定指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：5G? 室內(nèi)深度覆蓋;5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

一、背景

自2020年5G元年到如今，我國5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)已有2年，國內(nèi)主要城市的城區(qū)已基本完成廣覆蓋目標(biāo)，5G網(wǎng)絡(luò)已形成大規(guī)模覆蓋趨勢，5G手機終端用戶已達4.9億。借力于國家 “揚帆”行動及“雙千兆”的推動，5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)及應(yīng)用得到了進一步加速發(fā)展。從目前5G十大應(yīng)用場景來分析，5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用場景室內(nèi)外各占一半。所以在近幾年來5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的重點為室內(nèi)深度覆蓋建設(shè)。如圖1所示。

二、室內(nèi)場景無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境特點分析

室內(nèi)場景的無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境較為惡劣，普遍存在建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，墻體等不可視障礙物較多的特點，因此無線信號傳播損耗較大。國內(nèi)5G商用的網(wǎng)絡(luò)均屬于高頻段，其信號穿透能力更差，無線信號傳播損耗更大。目前5G宏基站的站間距大約在300-400米左右，室外信號最多穿透一面墻體，對室內(nèi)只能形成淺層覆蓋， 室內(nèi)5G網(wǎng)絡(luò)上行邊緣速率1Mbps、下行邊緣速率93Mbps左右，深度覆蓋嚴(yán)重不足。另一方面，5G的室外宏基站比4G網(wǎng)絡(luò)更加密集，網(wǎng)絡(luò)的鄰區(qū)干擾切換等問題也更嚴(yán)重。綜上所述，室內(nèi)的5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋無法完全依靠室外宏基站覆蓋來解決，室內(nèi)5G網(wǎng)絡(luò)深度覆蓋還需要有獨立的規(guī)劃及解決方案。

三、5G室內(nèi)深度覆蓋建設(shè)方式

當(dāng)前室內(nèi)深度覆蓋主要有室外基站覆蓋室內(nèi)、建設(shè)無源DAS類室內(nèi)分布系統(tǒng)覆蓋和建設(shè)數(shù)字化室內(nèi)分布系統(tǒng)覆蓋三種方式。詳見圖2。

（一）室外基站覆蓋室內(nèi)

室外基站覆蓋室內(nèi)可采用目標(biāo)建筑物附近宏基站AAU對其進行5G網(wǎng)絡(luò)的覆蓋，也可利用目標(biāo)建筑物附近的路燈桿等安裝微站對目標(biāo)建筑物室內(nèi)進行5G網(wǎng)絡(luò)的深度覆蓋。

此種覆蓋方式要求目標(biāo)建筑物與附近宏基站有較好的可視空間環(huán)境或附近有路燈桿等可供安裝微站的資源，主要應(yīng)用場景為低密度的住宅小區(qū)、大型工業(yè)園區(qū)、小型商業(yè)街、小型體育場館、小型辦公樓及小型酒店等。此種覆蓋方式在5G室內(nèi)深度覆蓋中應(yīng)用較少。主要應(yīng)用于對5G網(wǎng)絡(luò)要求不高，又需要5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋的場景。

（二）無源DAS室內(nèi)分布系統(tǒng)

無源DAS室分在2G網(wǎng)絡(luò)時代已有大量應(yīng)用，發(fā)展至今無源DAS室分占據(jù)了國內(nèi)室分存量的絕大部分，顯而易見，從5G建網(wǎng)成本方面而言，我們不能忽視無源DAS室分，所以如果可以利舊原有的無源DAS室分，是5G室內(nèi)深度覆蓋最快速、最有效、成本最低的組網(wǎng)方案。

無源DAS室分目前有單路和雙路兩種，根據(jù)實驗測試數(shù)據(jù)分析單路情況下升級5G后其5G網(wǎng)絡(luò)性能與4G對比，無源DAS室分單路升級5G后，下行峰值速率是未升級之前的8倍，可達400 Mbit/s;邊緣區(qū)域的下行速率是未升級之前的6倍，可達150 Mbit/s;上行峰值速率是未升級之前的6倍，可達60 Mbit/s。由此可見，無源DAS室分單路升級5G后，網(wǎng)絡(luò)速率得到了巨幅提高，5G室內(nèi)覆蓋效果良好。

根據(jù)實驗測試數(shù)據(jù)分析，雙路情況下升級5G后其5G網(wǎng)絡(luò)性能與4G對比，無源DAS室分雙路升級5G后，下行峰值速率是未升級之前的8倍，可達800 Mbit/s;邊緣區(qū)域的下行速率是未升級之前的4倍，可達200 Mbit/s;上行峰值速率是未升級之前的6倍，可達120 Mbit/s。由此可見，無源DAS室分雙路升級5G后，網(wǎng)絡(luò)速率也與單路系統(tǒng)一樣得到了巨幅提高，5G室內(nèi)覆蓋效果良好。

根據(jù)以上分析來看，無源DAS室分直接合路升級5G后網(wǎng)絡(luò)覆蓋性能良好，然則無源DAS室分中所使用的器件普遍的工作頻段為800 -2700 MHz，對主流的商用5G網(wǎng)絡(luò)頻段并非都支持。所以5G網(wǎng)絡(luò)能否使用存量的無源DAS室分進行網(wǎng)絡(luò)升級需要對每套系統(tǒng)進行測試評估，需要我們根據(jù)情況來合理規(guī)劃設(shè)計。

另外，我們還需要考慮器件和線纜的損耗問題，無源器件在不同頻段的損耗差異不大，可忽略不計，但無源DAS室分所常用的兩種線纜在不同頻段的損耗差異確是非常大的，如表1所示，頻段越高，線纜的傳播損耗越高，所以在進行合路之前我們需要進行鏈路預(yù)算，確保邊緣場強符合網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)。例如5G采用2.6GHz頻段直接合路時，我們想確保5G覆蓋效果良好需滿足該無源DAS室分4G網(wǎng)絡(luò)覆蓋RSRP>-105dBm的采樣點比例在90%以上。重點場景和高價值區(qū)域建議4G網(wǎng)絡(luò)覆蓋RSRP指標(biāo)提高到-95dBm。

對于無源DAS室分雙路進行5G合路升級的站點，我們還要考慮其雙路平衡問題。原則上無源DAS室分雙路的天線要間距0.5米以上且天線口輸出功率的差異需≤5dB。根據(jù)實驗測試分析我們得知當(dāng)無源DAS室分雙路天線口輸出功率相差大于5dB時，5G網(wǎng)絡(luò)的性能下降可達30%以上。因此，為保證合路后5G網(wǎng)絡(luò)的性能，我們要對無源DAS室分雙路系統(tǒng)進行評估，以達到我們的標(biāo)準(zhǔn)，如不符合則需先對雙路系統(tǒng)改造，達到標(biāo)準(zhǔn)后再進行5G合路。

對無源DAS室分雙路評估時我們可以參考4G網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)，當(dāng)4G網(wǎng)絡(luò)中Rank2 占比≤60%時，我們可以判定無源DAS室分雙路系統(tǒng)不均衡，此時需要先對雙路系統(tǒng)進行改造后再5G合路。

（三）數(shù)字化室內(nèi)分布系統(tǒng)

數(shù)字化室分內(nèi)分布系統(tǒng)最早應(yīng)用于4G網(wǎng)絡(luò)。數(shù)字化室分較無源DAS室分優(yōu)勢在于組網(wǎng)構(gòu)成均數(shù)字化，所有節(jié)點所有數(shù)據(jù)均可查可控，易于維護;采用3級結(jié)構(gòu)精簡了無源DAS室分的繁復(fù)構(gòu)造，施工便捷且系統(tǒng)穩(wěn)定性更高;集成度高，一套系統(tǒng)可支持多頻段網(wǎng)絡(luò)且支持多路MIMO功能，可以提供更高的速率。

我們從數(shù)字化室分對比無源DAS室分下行速率實驗測試結(jié)果分析可得出，數(shù)字化室分在近點下行峰值速率可到850 Mbit/s，是無源DAS室分的4倍，測試平均下行速率為420Mbit/s，是無源DAS室分的3倍。由此可見，數(shù)字化室分在下行速率上的優(yōu)勢是較為明顯的。

新型數(shù)字化新產(chǎn)品設(shè)備雖優(yōu)點眾多且性能卓越，非常適用于5G網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)深度覆蓋場景建設(shè)。但數(shù)字化室分的建設(shè)成本較高，目前5G數(shù)字化室分的設(shè)備價格還是很高的，在寫字樓等建筑物內(nèi)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，墻體較多的場景使用，其成本在每平米造價20-40元之間，為無源DAS室分的2-3倍左右;空曠區(qū)域場景成本在每平米造價5-15元之間，是無源DAS室分的1倍左右?？紤]到全國5G室內(nèi)深度覆蓋所需建設(shè)的室分體量，這個高昂的組網(wǎng)成本是運營商無法承受的。只能有所側(cè)重的選取一些場景進行數(shù)字化室分的建設(shè)。當(dāng)然，如今5G數(shù)字化室分設(shè)備剛上市，未來其價格會如4G設(shè)備一樣持續(xù)走低。

另外，各設(shè)備廠商的數(shù)字化室分設(shè)備兼容問題還無法解決，2G-5G網(wǎng)絡(luò)必須使用同一設(shè)備廠商的產(chǎn)品才可以兼容。這種情況無論是從成本上還是后續(xù)網(wǎng)絡(luò)維護方面考慮都會帶來極大的問題。

四、室內(nèi)外協(xié)同組網(wǎng)性能

在5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)過程中，5G網(wǎng)絡(luò)采用室內(nèi)外同頻組網(wǎng)建設(shè)方式，室內(nèi)外同頻干擾問題在5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃過程中是必須考慮的問題。

根據(jù)實驗測試數(shù)據(jù)分析，室內(nèi)外同頻組網(wǎng)，室外宏站加擾對5G 室內(nèi)覆蓋影響不是很大，在合理區(qū)間內(nèi)，因此5G室內(nèi)深度覆蓋還是有其必要性和可行性的，我們不能因噎廢食。5G室內(nèi)深度覆蓋規(guī)劃時要充分考慮到室外宏站的加擾影響，室內(nèi)外協(xié)同組網(wǎng)覆蓋，以達到5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋的最佳效果。降低室外干擾我們可以從以下幾個方面入手：

首先，室內(nèi)外RF規(guī)劃要合理，在同頻組網(wǎng)的情況下，相鄰小區(qū)的信號隔離度是關(guān)鍵。在室外宏站RF規(guī)劃時，合理設(shè)置天線下傾角，降低室內(nèi)干擾信號強度，室內(nèi)RF規(guī)劃根據(jù)室外宏站干擾信號強度調(diào)整，保證室內(nèi)信號強度高于室外宏站信號，建議信號差在10dB以上。

其次，可以調(diào)高室內(nèi)小區(qū)優(yōu)先級，保證用戶駐留室內(nèi)小區(qū)，吸收話務(wù)量。為了降低室外宏基站對室內(nèi)小區(qū)的干擾可以將室內(nèi)外相鄰小區(qū)基站的廣播波束配置統(tǒng)一降低相互間干擾。

最后，可以通過物理資源塊分配方法來降低小區(qū)間干擾，當(dāng)小區(qū)物理資源塊利用率不高的時候，相鄰干擾小區(qū)間的頻域資源由于資源分配方式不同而相互錯開，從而提高了小區(qū)吞吐量，降低了小區(qū)間干擾問題。另外，還可以通過COMP及虛擬多T多R等聯(lián)合調(diào)度方式把干擾變成增益，來降低干擾。

五、5G室內(nèi)深度覆蓋規(guī)劃建設(shè)原則

5G室內(nèi)深度覆蓋規(guī)劃要從覆蓋、價值、成本、重點場景等因素綜合考慮，按需建設(shè)。對高價值、高需求的場景如：重要大型交通樞紐、高校、三甲醫(yī)院、大型場館、to B重點垂直行業(yè)，應(yīng)優(yōu)先考慮新建5G數(shù)字化室分覆蓋;而一般場景則應(yīng)從存量無源DAS室分改造或合路覆蓋來著手，保護存量無源DAS室分投資，節(jié)省成本的同時還可實現(xiàn)5G快速建網(wǎng)覆蓋。這里需注意to B場景的覆蓋原則，有些特殊場景可能流量需求不高，但對網(wǎng)絡(luò)安全性穩(wěn)定性要求非常高，此種情況下我們要優(yōu)先考慮建設(shè)數(shù)字化室分，其可以保證5G網(wǎng)絡(luò)的99%以上的穩(wěn)定性，而無源DAS室分的安全性及穩(wěn)定性較差，無法滿足業(yè)務(wù)需求，如出現(xiàn)問題或造成較大損失，得不償失。如地下礦井，港口碼頭，大型自動化生產(chǎn)線，一旦出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障就會危及人身安全及造成大額損失。

室外宏站可以覆蓋室內(nèi)的原則上不進行5G室內(nèi)深度覆蓋規(guī)劃，室外宏基站無法覆蓋的樓宇，結(jié)合業(yè)務(wù)需求、投資效益，合理選擇室分建設(shè)方式。在規(guī)劃過程中，可充分利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)及資源，結(jié)合4G MR、溯源問題、熱點投訴、5G用戶長期駐留、長期頻發(fā)高流量等覆蓋需求進行區(qū)域精準(zhǔn)覆蓋規(guī)劃。各場景室分建設(shè)指導(dǎo)原則如表2所示：

六、結(jié)束語

5G應(yīng)用大多發(fā)生于室內(nèi)場景，室內(nèi)深度覆蓋建設(shè)勢在必行。隨著to B等業(yè)態(tài)的成熟，5G室內(nèi)熱點會井噴式爆發(fā)。本文詳細(xì)分析了5G室內(nèi)深度覆蓋的三種方式，其中最常見的是無源DAS室分和數(shù)字化室分，數(shù)字化室分無疑更符合5G網(wǎng)絡(luò)的高要求，但成本較高，建議選取高價值重點場景建設(shè)，無源DAS室分以其龐大存量的優(yōu)勢，可以快速實現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)深度覆蓋，對一般場景而言可以應(yīng)對解決5G室內(nèi)深度覆蓋問題。兩種方式我們做5G室內(nèi)深度覆蓋規(guī)劃時要結(jié)合實際情況選擇最適合的建設(shè)方式，同時還要提前考慮室內(nèi)外協(xié)同組網(wǎng)的影響，實現(xiàn)精準(zhǔn)合理規(guī)劃。

作者單位：李新章? ? 中國移動通信集團遼寧有限公司

參? 考? 文? 獻

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李新章，碩士研究生，高級工程師，研究方向：通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、建設(shè)和維護工作。