關(guān)于5G室分低成本建設(shè)的研究

楊敏強 李 覲 干大成 楚科科

中通服咨詢設(shè)計研究院有限公司

0 引言

根據(jù)行業(yè)預(yù)測，5G時代85%的業(yè)務(wù)發(fā)生在室內(nèi)，室分建設(shè)重要性進一步提升。隨著5G宏站規(guī)?；ㄔO(shè)的增速放緩，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)逐步由廣度覆蓋向深度覆蓋轉(zhuǎn)變，重點城市、重點區(qū)域的5G室分部署加快節(jié)奏，預(yù)測未來三年5G室分將進入規(guī)模化部署時期。同時5G業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)的時延、帶寬等性能提出了更高的要求，在5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)投資有限的條件下，通過低成本建設(shè)室分，可最大化實現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)部署。

1 現(xiàn)階段5G室分方案

行業(yè)內(nèi)針對5G室內(nèi)覆蓋主要手段包括有源室分、多路無源室分、分布式MIMO（multiple-in multiple-out，多入多出）、廣角漏纜系統(tǒng)，天線對打等方案。

1.1 有源室分

有源室分系統(tǒng)示意如圖1所示。有源室分是一種分布式皮基站，通過在室內(nèi)進行光電復(fù)合纜布線的信源系統(tǒng)，由基帶單元（BBU）、擴展單元（HUB）及遠端單元（PRRU）組成，架構(gòu)扁平，具有部署靈活，隱蔽性強、擴容靈活方便、端到端透明可監(jiān)控、可維護性強的特點。有源室分設(shè)備市場采購價格較高，不支持多運營商共享接入，無論是一家運營商獨建還是多家運營商重復(fù)建設(shè)，建設(shè)成本對標(biāo)無源室分均有較大提升，而且所有設(shè)備均為有源設(shè)備，總體設(shè)備功耗大，維護電費也呈指數(shù)級增長。

圖1 有源室分系統(tǒng)示意圖

適用場景：隔斷少，內(nèi)部無線傳輸環(huán)境好、高話務(wù)、高容量場景。

1.2 多路無源室分

多路無源室分系統(tǒng)示意如圖2所示。由合路設(shè)備、功分器、耦合器、饋線及天線等無源器件組成的雙路或多路室分系統(tǒng)，通過將天線、饋線、無源器件等產(chǎn)品頻段擴展至700-3700MHz，可以支持5G多系統(tǒng)接入，網(wǎng)絡(luò)性能較穩(wěn)定、技術(shù)成熟度高、維護難度低。

圖2 多路無源室分系統(tǒng)示意圖

無源室分為實現(xiàn)更好的MIMO效果，多路建設(shè)中要求各支路天線間距需滿足1-1.5米，較高的安裝空間需求，提升了物業(yè)協(xié)調(diào)難度，同時無源室分系統(tǒng)節(jié)點多，容易引入干擾，并且系統(tǒng)無法監(jiān)控。

適用場景：業(yè)務(wù)速率要求一般，現(xiàn)場美化要求較低。

1.3 分布式MIMO

分布式MIMO即通過不同分布系統(tǒng)支路發(fā)射信號覆蓋至相同區(qū)域后形成MIMO區(qū)域，可提升峰值速率的效果。分為同樓層分布式MIMO及跨樓層分布式MIMO，其中同樓層分布式MIMO主要指將同一樓層覆蓋不同區(qū)域且相鄰的分布系統(tǒng)作為5G分布式MIMO使用；跨樓層分布式MIMO，主要指將相鄰樓層覆蓋相同對應(yīng)區(qū)域的分布系統(tǒng)作為5G分布式MIMO通道使用。MIMO覆蓋效果區(qū)域接收到的多通道信號電平差值需在一定范圍以內(nèi)（盡量小于20dB），差值越大效果將越差。同樓層分布式MIMO示意如圖3所示，跨樓層分布式MIMO示意如圖4所示。

圖3 同樓層分布式MIMO示意圖

圖4 跨樓層分布式MIMO示意圖

適用場景：業(yè)務(wù)速率要求較低，同一平層需多路室分系統(tǒng)進行覆蓋，且相鄰兩組分布系統(tǒng)間環(huán)境相對開闊，具備一定的無線信號重疊覆蓋區(qū)；或者相鄰兩層建筑建構(gòu)相同，分布系統(tǒng)部署方式相近，樓層間無線信號穿透損耗不大。

1.4 廣角漏纜系統(tǒng)

廣角漏纜系統(tǒng)示意如圖5所示。廣角漏纜系統(tǒng)作為傳統(tǒng)無源室分的衍生產(chǎn)品，將天線、饋線、無源器件功能集于一體，具備信號傳輸及信號收發(fā)功能，相比傳統(tǒng)室分，漏纜信號覆蓋更加均勻。方案具有結(jié)構(gòu)簡單、維護方便、互調(diào)干擾低的特點。與傳統(tǒng)的室分天饋系統(tǒng)相比，適用場景比較受限，系統(tǒng)難以入室，且綁扎和固定較難，半徑僅能有效覆蓋10-15米，針對復(fù)雜的結(jié)構(gòu)無法形成有效覆蓋。

圖5 廣角漏纜系統(tǒng)示意圖

適用場景：業(yè)務(wù)速率要求一般，房間進深較短，無隔斷或墻體穿透損耗較小區(qū)域。

1.5 天線對打

針對住宅小區(qū)類場景，業(yè)務(wù)需求一般、建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，天線無進房間可行性的特點，行業(yè)內(nèi)推出室外天線對打方案，采用大張角射燈天線，通過低層上仰，高層下傾，中層交叉對打的方式，無線信號由窗戶進入房間，完成室內(nèi)信號覆蓋。該方案可快速覆蓋、施工協(xié)調(diào)難度小、易美化，但也存在天饋系統(tǒng)易老化的不足。天線對打示意如圖6所示。

圖6 天線對打示意圖

適用場景：業(yè)務(wù)速率要求較低，外墻窗體較大或為玻璃幕墻結(jié)構(gòu)。

1.6 方案投資效益

根據(jù)工程實際情況，將上述方案的投資及下載數(shù)據(jù)進行對標(biāo)分析，數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 室分方案投資效益對標(biāo)表

2 低成本室分建設(shè)

經(jīng)過多年的室分建設(shè)發(fā)展，現(xiàn)有技術(shù)方案較成熟，新的可創(chuàng)新手段較匱乏，僅通過對現(xiàn)有方案的優(yōu)化演進降低建設(shè)投資的空間有限，故根據(jù)各方案的優(yōu)缺點，結(jié)合站點場景、建筑結(jié)構(gòu)、隔斷情況及業(yè)務(wù)需求合理選擇最佳建設(shè)方案已成為降低建設(shè)投資的一種有效手段。

2.1 室分微場景劃分

按覆蓋目標(biāo)的建筑特點、業(yè)務(wù)特點、覆蓋類型細分功能區(qū)，進行微場景劃分。以高鐵車站為例可細分售票廳、候車廳、出站口、電梯、站臺區(qū)、辦公區(qū)等。微場景劃分原則指引如表2所示。

表2 微場景劃分原則指引表

2.2 建設(shè)方案評估模型

微場景建設(shè)方案評估模型如表3所示。將微場景與建設(shè)方案按環(huán)境兼容-容量需求-覆蓋率優(yōu)先級判定方案可實施性，再根據(jù)方案的速率指標(biāo)及成本指標(biāo)評估各類方案建設(shè)優(yōu)先級，同時根據(jù)業(yè)主訴求、項目周期等設(shè)置修正因子，合理選擇最佳建設(shè)方案，推進低成本建設(shè)。微場景擬建方案明細如表4所示。

表3 微場景建設(shè)方案評估模型

表4 微場景擬建方案明細表

根據(jù)上述建設(shè)方案現(xiàn)場完工后測試，整個高鐵站場強集中在-10dBm到-65dBm之間，場強為-65dBm的覆蓋率為90.96%，滿足覆蓋需求。覆蓋效果測試如圖7所示。

圖7 節(jié)點儀設(shè)備及測試場地

圖7 覆蓋效果測試圖

通過項目建設(shè)造價分析，細分微場景差異化建設(shè)方案比全量采用有源室分總資降低52.50%。建設(shè)投資對標(biāo)如表5所示。

表5 建設(shè)投資對標(biāo)表

3 結(jié)束語

綜上所述，各方案均有自己的優(yōu)缺點，部分方案覆蓋效果佳，但建設(shè)成本高，不適合全面推廣；部分方案建設(shè)成本低，但容量與下載速率又無法滿足現(xiàn)場需求；部分投資效益高的方案又因樓宇結(jié)構(gòu)布局的特殊性，現(xiàn)場不具備實施條件。因此根據(jù)建筑物的業(yè)務(wù)需求、結(jié)構(gòu)及功能的不同，進行微場景的劃分，改變當(dāng)前室分建設(shè)同一物業(yè)點全量使用一種方案的建設(shè)方式，室分方案根據(jù)微場景擇優(yōu)建設(shè)是5G室分建設(shè)中降低建設(shè)成本的一種有效方案。