從LampSite看5G時代室分的演進

吳健航 張晶微

摘要：傳統分布系統所使用的器件及采用的頻段決定其無法向5G順利過渡，一種新型的覆蓋方式即將取代舊的技術成為室內分布建設的主流。本文以華為lampsite系統為例，解析新型室分技術的利與弊。

關鍵詞：5G網絡;室分演進;新老技術的優劣對比

1、應運而生的LampSite

傳統室內分布系統受到其使用元器件耦合器、功分器等無源器件工作頻段限制，并且由于其末端分布系統是由RRU通過饋線連接至分布天線的方式，注定了傳統室分系統無法滿足5G網絡的技術及速率需要。如此便產生了LampSite這種無線點狀陣列網絡系統產品，其組網結構如圖：

其組網的特點： LampSite系統主要滿足LTE網覆蓋需求，LTE網信源直接采用LTE-BBU（放置在通信機房內），光纖連接至RHUB（放置在站點交換節點），從RHUB通過5類網線或6類網線連接至PRRU，PRRU集成天線和信源的雙重功能，位于分布系統的末端提供用戶信號接入。

2、LampSite系統的優點

2.1、相比于傳統室分系統的優勢：LampSite系統是從傳統室分DAS系統演化而來的，因此它具備DAS無可比擬的優點，特別是在網絡末端采用的全新一代無線覆蓋體制，與DAS相比在技術體制上進行了根本的變革。

2.1.1、LampSite系統末端設備pRRU自帶天線，同時具備傳統室分的RRU+天線功能，模數轉換在末端完成，系統內部全數字信號。而數字信號相較模擬信號，有著數據帶寬高并且帶寬易控制、保密性好、容錯（糾錯）性能強、擴容方便、信號抗干擾性強等優點。

2.1.2、LampSite系統使用的傳輸介質是光纖+CAT5/CAT6電纜，這類介質接頭統一，設備兼容性強，有利于系統擴容。并且使用光纖+CAT5/CAT6電纜傳送的方式可以滿足5G網絡室內頻段（3.3GHZ-3.4GHZ）需要，徹底擺脫了傳統室分饋線系統受制于可用頻段較低無法提供大容量數據通過的瓶頸。并且由于使用CAT5/CAT6電纜作為末端設備傳送介質，以電纜線序將上下行信號隔離，有效消除傳統室分上下行信號干擾問題。

2.1.3、末端設備通過POE方式供電，使得LampSite系統全網設備均具備操作維護管理功能，這不僅使得全網可見可查可維護性強大，還為LampSite系統提供了靈活分區的能力：一個BBU下劃分1-36個小區，相對于傳統室分的每個RRU占1個小區，最大分裂為兩個小區不同，這些小區可以靈活劃分給pRRU，除此外還可與宏站BOOK產品共小區，實現室內外協同，減少切換，降低網絡優化難度。

2.1.4、LampSite系統沒有了耦合器、功分器等無源器件，網絡結構變得扁平化，并且由于使用光纖+CAT5/CAT6電纜作為傳送介質，這使得該系統在前期工程階段及后期維護階段具有優勢：

2.1.4.1、由于使用了CAT5/CAT6電纜作為末端設備傳送介質，相比傳統室分的饋線傳送方式而言，CAT5/CAT6電纜采購方便，線材更輕、更細（便于敷設隱藏）、更柔軟（便于彎折）、受使用環境影響較低、成端制作成本低且工藝難度大大降低。其施工入場協調難度小、施工周期短、用工量低、項目投產快速;

2.1.4.2、系統無耦合器、功分器等無源器件，轉接點大大減少，障礙點也隨之降低，并且不像傳統室分饋線系統對于水份、粉塵等雜質敏感，所有轉接點需要特殊工藝捆扎做密閉處理，否則一旦進入雜物很難清理干凈并且故障點定位困難。

2.2、Lampsite可以作為FTTX接入網系統的補充：當代形勢下，人們越來越不滿足受制于有線寬帶網絡的區域局限性，越來越追求智能產品的互聯和信息交互能力。如此來說，室分系統相比傳統FTTX而言有著無線網覆蓋的先天優勢，并且對智能產品的支持更加友好，使用了4GLTE/5G技術的LampSite更是克服了傳統室分末端傳送速率低的劣勢，相較傳統FTTX網絡優勢更加明顯。

2.2.1、LampSite室分系統采用微型化的pRRU設備，具備強大的MIMO天線系統，系統目前可支持3個頻段。單個pRRU工作在1.8Ghz～2.1Ghz頻段時試驗場景下酒店公寓樓場景（阻隔物最多）覆蓋范圍達10米、辦公寫字樓場景（較少阻隔物）覆蓋范圍達20米、空曠場景（無阻隔）覆蓋范圍可達50米，采用4級級聯時一個Rhub接口支鏈延伸的4級pRRU最大覆蓋半徑達到300米（不同場景）。在極端追求覆蓋的場景中設備可切換至800M頻段，覆蓋半徑超過500米。

由于信號覆蓋面積不僅較傳統FTTX方式廣闊，并且擺脫了傳統室分技術帶寬瓶頸，LampSite系統使得無線接入終端可以實現無方位限制、無操控距離要求、無延遲、不必時時干預的強大物聯物控功能。

2.2.2、作為LTE宏站的有效補充，LampSite室分系統不僅滿足了帶寬速率需求，還使得用戶從傳統接入網或FTTX+Wifi的空間限制中釋放出來，由于室分系統和宏站統一鑒權的性質（室分系統和宏站使用的BBU是相同的，鑒權信息可復用）并且無線連接方式為智能產品的提供連接便利，為各種場景的智能化實現（如智能家居（商場）中的運動灑掃設備、調光設備、商場園區運動導覽設施、家庭可控式智能衛浴及餐飲設施）鑄建數字化基礎。

2.2.3、室分系統采用無線方式與實際用戶進行交互，可以將本系統的所有設備架設于樓房豎井或樓道，線纜不再入戶，業務開通及維護不再受制于用戶室內條件，受外界影響因素大大減少。

3、LampSite系統的應用案例

某商業樓某公司辦公區LampSite應用實例：對于一個67m*13m（871平方米）空間進行室內分布覆蓋（人員分布為密集、阻隔較多（但走道暢通）），如圖2.1所示，傳統方案中需要樓層RRU帶7副無源天線（圖中紅色ANT字母為無源天線）進行布設。

3.1、故障現象：在使用過程中發現靠邊墻的辦公室信號不穩定，偶爾還會與樓外宏站發生乒乓切換效應，靠中部偏左的3個辦公室反饋自從有一次樓上漏水后該區域網速較差，并且該項目從施工開始一直受到物業公司干涉，原因是在扣板棚頂施工后不久出現異響，經查是由于有一段饋線經過貨運電梯井，樓下貨運電梯與樓外不隔離，由于饋線孔封堵不牢導致風從饋線孔灌入造成異響。

信號不穩定及網速差原因經過維護人員現場鉆入棚頂檢查后發現ANT6-2F天線上方房間于某日漏水，水滲透入天饋系統產生低噪故障。維護人員認為需要更換整條饋線，但是被物業公司以影響美觀為由阻撓。

3.2、替代為LampSite系統的過程：如圖2.2所示，經過與樓內物業及具體用戶協商，為其搭建新的LampSite室分系統，拆除所有饋線系統及全向天線，改由Rhub+CAT5+pRRU方式架設新型室分系統。

3.2.1、施工過程中發現由于pRRU較原無源天線數量減少，網線布放條數少而且穿透孔洞小，封堵簡單;

3.2.2、Rhub可以直接替代原RRU的位置，Rhub上行結構可以直接利用不必重復建設;

3.2.3、使用CAT5電纜幾乎不受粉塵、凝露的影響，并且供電電壓電流都較低，無人身傷害風險;

3.2.4、pRRU接近1.8公斤較原無源天線重，需要掛墻安裝不能直掛棚頂，但pRRU的散熱鰭片能有效對設備進行冷卻，不會產生過熱著火隱患;

3.3、本案例的經濟分析：

3.3.1、從施工費角度來看，使用新型LampSite室分系統的施工費僅為傳統室分方式施工費的40%左右，施工難度的降低及布線用量的減少使得此部分工程建設成本大大降低;

3.3.2、從設備采購費用來看，使用新型LampSite室分系統的設備采購費相比傳統室分方式設備采購費高10%左右，主要原因是pRRU設備費用較高，用量也較多導致;

3.3.3、考慮到元器件及線纜受外部因素影響降低，以及全網元器件可控性強，后期維護成本核算使用新型室分技術的維護成本要比使用傳統室分系統低。

4、LampSite系統的不足及改進方向

在實際應用案例實施過程中LampSite存在著結構不完善、設備組成造價高、單位pRRU覆蓋面還不夠廣、施工費造價不合理等缺點需要改進。

4.1、結構不夠完善：雖然在Rhub+pRRU搭建過程中，理論上使用CAT6電纜是足以滿足5G通信帶寬需要的，但是在5G實驗網中發現CAT6在應用中無法達到5G通信需要的峰值速率，這種情況受CAT6線材質量及跨度距離的影響特別明顯。

改進建議：為解決這種問題，需要在兼顧速率帶寬、接口適用性強、線材不能太粗并且柔韌性好，可以考慮技術成熟的G.657皮線光纜+阻燃多股電纜的方式，由皮線光纜負責數據傳送，電纜負責POE供電。

4.2、系統設備成本較高：由于pRRU用量相比較傳統室分而言大大增加，并且單價比傳統全向無源天線昂貴許多，這一情況使得LampSite系統成本投資大大增加。加上考慮到今后使用皮線光纜+電纜方式接入pRRU設備，其施工費用及材料費用還需增加，如何能將LampSite系統建設成本降低已經成為此系統能否大面積鋪開的關鍵因素。

改進建議：一方面，我們要堅持將此類高成本設備列入集中采購產品，通過集中采購方式降低售價;另外一方面，需要提高設計人員規劃能力和優化人員技術水平，能使用盡量少的pRRU產品實現目標區域覆蓋、滿足容量需求。

4.3、在LampSite室分系統天線功能還不夠強大，單位pRRU天線覆蓋面有限，特別在密集場景下布點依然過多，小區間切換頻繁，還不足以成為公寓、小區等寬帶接入網用戶的最優選擇。

改進建議：天線技術一直是困擾著無線網發展的瓶頸，并且在其他條件一定的前提下覆蓋面和速率容量是一對互為矛盾的指標，即便是發射功率強大的宏站也會在阻隔密集區域存在盲區死角。LampSite的天線微型化、節能化已經做的很好，如果增加天線體積，雖然對信號覆蓋有效提升，但是重量的增加就挑戰安裝的牢固性需求，并不利于施工安裝美觀性;如果片面地通過增加功率的方式，由于受到線材較細考慮到壓降等原因就對布線長度有限制，還有可能引起設備散熱不足引發火災的隱患。所目前普遍使用的辦法是仔細研究覆蓋區域特點，統計流量需求和用戶接入數量，并且由于LampSite的pRRU設備支持CAT5/CAT6電纜四級級聯方式擴容，可以在后期有針對性的進行擴容滿足需求，甚至于對用戶數量及帶寬容量較小的區塊可以采取pRRU+拉遠無源天線的方式，即節省了成本，又對盲區做到有效覆蓋。

5、結語

5G時代已經到來，傳統分布系統退出歷史舞臺是大勢所趨，新型室分在特定場合下甚至對FTTX網絡都具有較強的競爭力。

然而，初出茅廬的LampSite還需要不斷地從傳統技術中汲取營養，取其精華，去其糟粕。達到最終使命：為用戶提供更快更好的使用體驗。這也是所有通信人共同的使命：面向5G，面向勇敢的未來。

參考文獻

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作者簡介：吳健航，福建省郵電工程有限公司分公司總經理助理兼技術總監，有15年通信工程施工及管理工作經驗，工程師職稱，國家一級建造師;

張晶微，上海郵電設計咨詢研究院有限公司，8年通信工程設計施工工作經驗。