基于5G的共享室分網(wǎng)絡(luò)建設(shè)室分研究

作者簡介：茍锃杰（1987— ），男，山西太原人，工程師，學(xué)士；研究方向：無線通信。

摘要：室分業(yè)務(wù)作為通信業(yè)務(wù)的重要組成部分，其具有較高的經(jīng)濟(jì)價值。在5G業(yè)務(wù)占比中，室分業(yè)務(wù)占比可達(dá)80%以上。目前，5G通信設(shè)備造價較高，在各運營商獨立建設(shè)的情況下，其存在重復(fù)性建設(shè)、資金投入大等難題。多家通信設(shè)備共存的現(xiàn)狀為后期的室內(nèi)通信業(yè)務(wù)的統(tǒng)一管理設(shè)置了諸多障礙。為此，在5G技術(shù)發(fā)展的背景下，5G室分業(yè)務(wù)采用共享技術(shù)實現(xiàn)5G通信網(wǎng)絡(luò)的共建、共享、共贏。此舉不僅可有效降低通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)成本而且可實現(xiàn)5G通信網(wǎng)絡(luò)的管理效率的有效提升。

關(guān)鍵詞：5G通信；室分網(wǎng)絡(luò)；統(tǒng)一管理；共享

中圖分類號：TN914? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0? 引言

毫米波通常是指頻率為GHz級別的電磁波［1］。由于毫米波的穿透能力十分有限，從室外搭設(shè)基站向室內(nèi)進(jìn)行穿透輻射的技術(shù)路線顯然是行不通的。為此，設(shè)計人員在進(jìn)行通信設(shè)計時，需要添加室分系統(tǒng)將室外的通信信號引入室內(nèi)。根據(jù)權(quán)威數(shù)據(jù)預(yù)測，室分業(yè)務(wù)在4G時代的業(yè)務(wù)量占比為70%。隨著4K高清、遠(yuǎn)程醫(yī)療等業(yè)務(wù)為代表的新技術(shù)的應(yīng)用，5G室分業(yè)務(wù)量占比可達(dá)80%以上。5G室分業(yè)務(wù)的建設(shè)需要投入大量的相關(guān)設(shè)備，其投資規(guī)模較為龐大。由于通信技術(shù)的快速迭代，在6G通信的概念已提出的今天，各通信運營商的投資獲益周期縮短，其存在著較大的5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)資金壓力。為了解決以上問題，本文將共享理念引入5G室分網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)中，其不僅可有效降低各通信運營商的建設(shè)成本，而且也可為后續(xù)通信技術(shù)革新的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提供有益參考。

1? 5G室分網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)現(xiàn)狀

室分網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)在2G～4G時代主要由各大通信運營商進(jìn)行單獨建設(shè)。目前，在5G室分網(wǎng)絡(luò)基站建設(shè)中，由于用戶存在大量的需求，5G的市場前景被業(yè)內(nèi)人士廣泛認(rèn)可。由于投入成本較高的原因，5G建設(shè)的深入推廣受到了較大影響。經(jīng)過相關(guān)數(shù)據(jù)測算，5G室分網(wǎng)絡(luò)前期投資規(guī)模大約在7 000～10 000億。加之中后期的建設(shè)與運維等，其費用將更加高昂。

此外，現(xiàn)有室分業(yè)務(wù)的組網(wǎng)仍然是面向各運營商已有通信網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)有通信技術(shù)無法達(dá)到5G要求的3.5 GHz及以上的要求。2018年以后有些較新的基站能夠達(dá)到2.6 GHz的要求，其存在升級的可行性。但是，在原有基站基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，基站的改造成本同樣較高。此外，由于城市土地資源的稀缺性，基站的建設(shè)規(guī)模不能一直被放大。三套5G室分系統(tǒng)獨立添加的模式已經(jīng)沒有足夠的發(fā)展空間。面對5G室分網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，建設(shè)模式的創(chuàng)新勢在必行。

2? 5G室分共享網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建思路

5G室分網(wǎng)絡(luò)主要包括無源室分系統(tǒng)、有源微站兩種通信網(wǎng)絡(luò)形式［2］。無源室分系統(tǒng)主要面向一般應(yīng)用場景，例如：人口密度低、低容量、廣覆蓋的區(qū)域，包括居民區(qū)、中小型建筑區(qū)等。無源室分系統(tǒng)建設(shè)成本造價較低，易于維護(hù)。無源室分共享網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)核心思路為通過一種中間轉(zhuǎn)換裝置POI，實現(xiàn)多種通信信號的聚合以及輸出，包括NR、GSM、LTE、CDMA等。有源微站主要應(yīng)用于人員密集的大型辦公場所區(qū)域，其可定制化滿足多種業(yè)務(wù)需求。在有源微站的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，RRU為射頻拉遠(yuǎn)單元，BBU為基帶處理單元。RRU與BBU之間的連接可通過光纖進(jìn)行連接。有源微站的通信組網(wǎng)十分靈活。一個BBU基帶處理單元可以與多個RRU射頻拉遠(yuǎn)單元進(jìn)行連接。

3? 5G室分共享網(wǎng)絡(luò)的POI共享技術(shù)

目前，針對室分共享網(wǎng)絡(luò)，設(shè)計人員應(yīng)用最廣泛的是針對無源室分網(wǎng)絡(luò)的POI技術(shù)。POI為多系統(tǒng)接入平臺Point of Interface的簡稱。以無源室分系統(tǒng)為例，無源室分系統(tǒng)的POI組成架構(gòu)包括異頻合路器與電橋兩大部分。異頻合路器的作用為可通過諧振腔選頻方式對多路信號進(jìn)行合成。其優(yōu)點是插損小，帶外抑制度高。帶外抑制指標(biāo)是合路器較重要的指標(biāo)之一，帶外抑制不夠，會造成GSM與CDMA之間的相互干擾。異頻信號經(jīng)過異頻合路器處理后轉(zhuǎn)變?yōu)橥l信號。同頻信號通過電橋?qū)⒒就l輸入信號進(jìn)行合路。電橋的使用也同時保證了所有輸入信號實現(xiàn)等幅兩路輸出。表1涵蓋了目前主流使用的通信信源及其頻段。

表1列出了當(dāng)前主流通信信號及其頻段。當(dāng)前的室分系統(tǒng)以2.1 GHz以下數(shù)量最多。基于此，本研究可將POI分為普通型和末級合路型兩種。普通型POI適用于通信要求不高的室分網(wǎng)絡(luò)以及新建的室分網(wǎng)絡(luò)。普通型POI可有效滿足用戶中、低頻段頻譜使用要求。存量且有5G改造需求的室分網(wǎng)絡(luò)可加裝末級合路型POI，實現(xiàn)2.6&3.5 G的信號接入。此舉可快速實現(xiàn)5G設(shè)備在已有基站的加裝。

針對隧道、地下等環(huán)境的室分網(wǎng)絡(luò)的搭建時，設(shè)計人員通常選用漏纜的形式進(jìn)行隧道內(nèi)通信信號的覆蓋。在同一傳播介質(zhì)中，不同頻率的通信信號對應(yīng)波長不同。頻率越高，波長越短，覆蓋距離越短。表2為低頻信號與高頻信號的一種對比。

如表2所示，筆者選取電信、移動兩家企業(yè)的通信信源信息進(jìn)行對比分析。經(jīng)過數(shù)據(jù)分析可知，低頻信源的覆蓋距離可達(dá)到高頻信源的1.8倍及以上。低頻信源的覆蓋能力較強(qiáng)，低頻信源主要集中于800MHz以下，滿足基本的通信需求。為了減少對低頻譜資源的占用問題，設(shè)計人員為解決以上問題，引入一種新型POI技術(shù)實現(xiàn)低頻信號的中繼，即透傳型POI技術(shù)。

在隧道內(nèi)，設(shè)計人員在進(jìn)行POI低頻信號的部署時，通常采用普通POI+透傳POI綜合布局的技術(shù)實現(xiàn)隧道內(nèi)高低頻通信信號的分布［3］。透傳型POI的工作原理如圖1所示。

如圖1所示，透傳型的POI的ANT1與上級POI的ANT1口相連。透傳POI的低頻合路器可實現(xiàn)ANT2口與下級POI ANT1口連接，進(jìn)而實現(xiàn)低頻信號在隧道內(nèi)的“延伸”。高頻信號由于頻譜資源充裕則可在透傳型POI進(jìn)行信號注入。在進(jìn)行整個隧道的信號覆蓋時，設(shè)計人員可根據(jù)用戶使用需求進(jìn)行定制化開發(fā)。在隧道內(nèi)，其不同信號覆蓋如圖2所示。經(jīng)過實際測試，其低頻信號發(fā)射裝置數(shù)量有效減小。在節(jié)省低頻資源的情況下，低頻信號的覆蓋范圍與強(qiáng)度沒有受到影響。此種覆蓋方式下，設(shè)計方經(jīng)過粗略估算，其低頻設(shè)備的使用數(shù)量將下降40%以上?！捌胀≒OI+透傳POI”的模式可以有效降低通信器材的總體成本。由于現(xiàn)場簡化了施工，其施工周期也會進(jìn)行相應(yīng)縮短。

4? 結(jié)語

5G技術(shù)為我國的社會發(fā)展注入了新的活力。但是，5G建設(shè)由于較高的建設(shè)成本與重復(fù)建設(shè)的問題阻礙了5G技術(shù)的深入推廣。因此，本文將“共享”理念引入5G室分網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。筆者首先針對5G室分網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)現(xiàn)狀進(jìn)行闡述分析，提出共享的必要性并對共享關(guān)鍵技術(shù)——POI技術(shù)進(jìn)行深入分析，并針對不同的應(yīng)用場景進(jìn)行模型搭建，為5G室分共享網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)提供參考。

參考文獻(xiàn)

［1］楊孫昆.5G系統(tǒng)中毫米波通信性能的分析與研究［D］.北京：北京郵電大學(xué)，2021.

［2］孫勝齊.5G網(wǎng)絡(luò)室分建設(shè)思路［J］.電子技術(shù)與軟件工程，2018（19）：21.

［3］胡梢華.基于透傳型POI的地鐵通信網(wǎng)絡(luò)多系統(tǒng)協(xié)同覆蓋探討［J］.通訊世界，2017（11）：66-67.

（編輯? 王永超）

Research on the construction of shared room network based on 5G

Gou? Zengjie

（China Tower Co.， Ltd.， Jinzhong Branch， Jinzhong 030600， China）

Abstract：? As an important component of communication services， room separation services have high economic value. In the proportion of 5G business， the proportion of branch business can reach over 80%. At present， the cost of 5G communication equipment is relatively high. With independent construction by various operators， it faces challenges such as repetitive construction and large capital investment. The coexistence of multiple communication devices has created many obstacles for the unified pipeline of indoor communication services in the later stage. Therefore， in the context of the development of 5G technology， 5G room division business adopts sharing technology to achieve the co construction， sharing， and win-win of 5G communication networks. This not only effectively reduces the construction cost of communication networks， but also improves the management efficiency of 5G communication networks.

Key words： 5G communication; division network; unified management; sharing