關(guān)于5G 大功率pRRU 設(shè)備室內(nèi)空曠場(chǎng)景覆蓋分析

［王渤 許灝 俞彬 李益鋒］

1 引言

隨著5G 通信網(wǎng)絡(luò)的加速革新，通信用戶在滿足其基本使用功能要求的的同時(shí)，對(duì)更加優(yōu)質(zhì)服務(wù)質(zhì)量的需求也在日益提高。通過相關(guān)分析，表明絕大部分產(chǎn)生的優(yōu)質(zhì)數(shù)據(jù)多是發(fā)生在室內(nèi)封閉的場(chǎng)景，但是目前以傳統(tǒng)分布系統(tǒng)提供的優(yōu)質(zhì)服務(wù)方面遇了很多的困難。傳統(tǒng)室分大多是以同軸電纜為主，這種方式存在著功率不匹配、無(wú)源器件多饋線、天線安裝和物業(yè)協(xié)調(diào)難度大、無(wú)法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)端到端監(jiān)控等技術(shù)問題。目前運(yùn)營(yíng)商正在推出的有源室內(nèi)大功率pRRU 設(shè)備的覆蓋方案，該建設(shè)方案將幫助運(yùn)營(yíng)商快速建設(shè)低成本、高質(zhì)量的室內(nèi)覆蓋網(wǎng)絡(luò)。

2 大功率pRRU 設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)

傳統(tǒng)室分是以同軸電纜室分系統(tǒng)為主，導(dǎo)致傳統(tǒng)室分也存在諸多的疑難問題，比方說(shuō)：不同架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)使用一套室內(nèi)分布系統(tǒng)，因?yàn)轭l段不同的原因，最終導(dǎo)致功率能以匹配的問題；無(wú)源器件數(shù)量和種類的多樣性，導(dǎo)致沒有辦法實(shí)現(xiàn)室內(nèi)分布系統(tǒng)端到端的控制，最終給運(yùn)營(yíng)維護(hù)的管理人員帶來(lái)了極大的困難和相應(yīng)的成本支出；天饋線的安裝，物業(yè)協(xié)調(diào)難度較大，物業(yè)費(fèi)用也較高，建設(shè)時(shí)間較長(zhǎng)及造價(jià)較高，需要較大的管道等資源，進(jìn)入樓宇受到制約的問題等。相較之下，在特定的室內(nèi)分布系統(tǒng)場(chǎng)景使用大功率pRRU 設(shè)備覆蓋方案的優(yōu)點(diǎn)如下：

優(yōu)勢(shì)一：在功率調(diào)整，結(jié)合MEC 新業(yè)務(wù)等方面有非常強(qiáng)的發(fā)展空間；

優(yōu)勢(shì)二：支持10 Gbit/s 光電復(fù)合纜；

優(yōu)勢(shì)三：可以直接從與PBridge 連接的電接口中恢復(fù)系統(tǒng)時(shí)鐘；

優(yōu)勢(shì)四：?jiǎn)温纷罡呖砂l(fā)射功率1 000 mW；

優(yōu)勢(shì)五：支持靈活的小區(qū)合并和分裂，方便后期擴(kuò)容；

但是大功率pRRU 設(shè)備也存在一定的局限性，比如覆蓋有死角，同時(shí)場(chǎng)景的適應(yīng)性較為單一。

3 大功率pRRU 設(shè)備的工作原理及主要參數(shù)指標(biāo)

3.1 工作原理

第一步：基帶單元（Baseband unit）完成基帶信號(hào)的調(diào)整和解調(diào)，提供CPRI 接口擴(kuò)展單元。下行產(chǎn)生基帶信號(hào)發(fā)送到遠(yuǎn)端匯聚單元，上行將遠(yuǎn)端匯聚單元過來(lái)的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。

第二步：PBridge 完成光電轉(zhuǎn)換、數(shù)字中頻信號(hào)合路，以及下行信號(hào)功分/上行信號(hào)合分路的功能，可通過PoE為遠(yuǎn)端供電。遠(yuǎn)端匯聚單元將基帶單元傳輸過來(lái)的信號(hào)進(jìn)行處理后，通過網(wǎng)線、光電復(fù)合纜傳輸?shù)竭h(yuǎn)端射頻單元，并將所有的遠(yuǎn)端射頻單元傳輸過來(lái)的上行信號(hào)進(jìn)行處理后，傳輸給基帶單元。

第三步：大功率pRRU 主要實(shí)現(xiàn)射頻信號(hào)和數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換以及寬帶信號(hào)的接入處理。接收通過網(wǎng)線、光電復(fù)合纜發(fā)送的下行數(shù)字信號(hào)，按照組幀的格式將各制式數(shù)據(jù)分解出來(lái)，恢復(fù)的數(shù)據(jù)再次進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理，并通過濾波、插值等中頻算法及數(shù)模轉(zhuǎn)換恢復(fù)成射頻信號(hào)，最后通過天線發(fā)出；通過天線接收的上行射頻信號(hào)通過混頻單元變換為中頻信號(hào)，此信號(hào)通過模數(shù)轉(zhuǎn)換及FPGA 信號(hào)處理后，通過網(wǎng)線、光電復(fù)合纜傳輸至遠(yuǎn)端匯聚單元。

3.2 主要參數(shù)指標(biāo)

根據(jù)中興和華為廠家提供的資料顯示，大功率pRRU 工作頻段范圍為3.3～3.6 GHz，工作帶寬為200 MHz@3.5G，發(fā)射功率（全內(nèi)置）為2*1 000 mW，支持5GNR，支持10 Gbit/s 光/電接口。主要性能指標(biāo)匯總?cè)绫? 所示。

表1 大功率pRRU 設(shè)備主要性能指標(biāo)

4 大功率pRRU 設(shè)備的場(chǎng)景應(yīng)用

關(guān)于大功率pRRU 單設(shè)備功率高、覆蓋范圍廣的特性，接下來(lái)主要通過兩種場(chǎng)景的介紹來(lái)分析。

場(chǎng)景一：商超、廠房等空曠場(chǎng)景

對(duì)于空曠場(chǎng)景（如圖1、圖2）來(lái)說(shuō)，新品單點(diǎn)位高功率pRRU 覆蓋面積要優(yōu)于多點(diǎn)位低功率設(shè)備，不功分情況面積超過17 000 m2。

圖1 商超

圖2 廠房

場(chǎng)景二：酒店、高校宿舍等多隔斷場(chǎng)景

對(duì)于多隔斷場(chǎng)景（如圖3、圖4），可以采用外置功分器模式，靈活選擇功分模式匹配多樣化場(chǎng)景，同時(shí)保證覆蓋能力。

圖3 酒店

圖4 高校宿舍

5 關(guān)于空曠場(chǎng)景的仿真和實(shí)測(cè)分析

通過選用空曠型廠房作為該設(shè)備仿真和實(shí)測(cè)分析，說(shuō)明了該場(chǎng)景的建設(shè)方案、仿真和實(shí)測(cè)，最后通過仿真數(shù)據(jù)和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析出大功率pRRU 設(shè)備的5G 室內(nèi)分布系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋和價(jià)格優(yōu)勢(shì)。

場(chǎng)景選在臺(tái)州路橋的某個(gè)廠房，主要拿其中的一層作為測(cè)試對(duì)象，該廠房單層的覆蓋面積為10 000 m2，主要場(chǎng)景為室內(nèi)空曠場(chǎng)景，同時(shí)有一堵隔斷墻（未完全封堵）。該站點(diǎn)計(jì)劃使用4臺(tái)3.5 GHz 2*1 000 mW的2TR pRRU（設(shè)備每載波實(shí)際發(fā)射功率為1 000 mW）作為信源進(jìn)行室內(nèi)信號(hào)的覆蓋。大功率pRRU 安裝圖紙如圖5 所示。

圖5 廠房1 層大功率pRRU 安裝示意圖

通過該室內(nèi)分布系統(tǒng)站點(diǎn)的仿真總結(jié)出，該空曠廠房單層的RSRP＞=-105 dBm 的比值為96.23%，剩余的3.77%的室內(nèi)區(qū)域的RSRP 數(shù)值不能夠滿足運(yùn)營(yíng)商的要求。該空曠廠房單層的SINR 值＞=3 dB 的比值為93.26%，剩余的6.74%的室內(nèi)區(qū)域區(qū)域的SINR值不會(huì)滿足運(yùn)營(yíng)商的要求。仿真結(jié)果如圖6 所示。

圖6 某廠房單層RSRP、SINR 仿真效果圖

廠房室內(nèi)分布系統(tǒng)的設(shè)備安裝開通后，同時(shí)將大功率pRRU 設(shè)備每載波實(shí)際發(fā)射功率調(diào)至為1 000 mW 后，通過測(cè)試該空曠廠房的RSRP＞=-105 dBm 的比值為99.18%；SINR 值＞=3 dB 的比值為94.87%；實(shí)際得出的效果優(yōu)于通過仿真的效果，說(shuō)明該空曠場(chǎng)景的信號(hào)覆蓋效果能夠滿足實(shí)際的要求。實(shí)際測(cè)試的數(shù)據(jù)如圖7所示。

圖7 廠房單層的室內(nèi)分布系統(tǒng)測(cè)試數(shù)據(jù)柱狀圖

6 成本分析

該室內(nèi)分布系統(tǒng)的工程項(xiàng)目通過計(jì)算空曠場(chǎng)景采用大功率pRRU 覆蓋的成本造價(jià)，然后再通過和傳統(tǒng)室內(nèi)分布系統(tǒng)和有源室內(nèi)分布系統(tǒng)兩種方式在每平方的面積成本作了比較。得出廠房等空曠場(chǎng)景，使用大功率pRRU 每平米的成本有6.11 元，但是采用傳統(tǒng)室內(nèi)分布系統(tǒng)和有源室內(nèi)分布方式成本分別是6.52 元和12.22 元。通過實(shí)際的成本對(duì)比分析得出采用大功率pRRU 設(shè)備室內(nèi)分布系統(tǒng)的覆蓋方式，更具有在成本方面的優(yōu)點(diǎn)，成本對(duì)比如表2 所示。

表2 不同室內(nèi)分布系統(tǒng)的建設(shè)方式成本對(duì)比表

7 結(jié)束語(yǔ)

該工程項(xiàng)目通過介紹大功率pRRU 適用的場(chǎng)景類型，在空曠和多隔斷場(chǎng)景中進(jìn)行5G 網(wǎng)絡(luò)部署時(shí)，使用大功率pRRU的室內(nèi)分布系統(tǒng)信號(hào)覆蓋在滿足信號(hào)質(zhì)量的前提下，同時(shí)也能降低室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)的造價(jià)成本。隨著各運(yùn)營(yíng)商5G 網(wǎng)絡(luò)室分的覆蓋的建設(shè)，不同的室內(nèi)分布系統(tǒng)場(chǎng)景不會(huì)只單單使用一種的覆蓋方式，在投資越來(lái)越緊張的基礎(chǔ)上，運(yùn)營(yíng)商需要統(tǒng)籌分析室內(nèi)分布系統(tǒng)的覆蓋效果、概算造價(jià)，通過一點(diǎn)一案的方式進(jìn)一步提升室內(nèi)分布系統(tǒng)的性價(jià)比，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)分布系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的綠色發(fā)展。綜上，采用大功率pRRU 的方式，完全能夠?yàn)楹笃?G 室內(nèi)分布系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提供新的思路。