5G時代室內深度覆蓋方案探討

劉歡歡

【摘要】? ? 5G時代，超70%的應用發生于室內，室內網絡將成為運營商5G網絡競爭的重量級籌碼，室內網絡建設已成為目前運營商重點探討的問題之一。本文介紹了分布式皮基站、擴展式皮基站、升級傳統DAS系統等5G室內覆蓋方案，并根據場景特點給出了方案建議。

【關鍵詞】? ? 5G室內覆蓋? ? 分布式皮基站? ? 擴展式皮基站? ? 傳統DAS? ? 移頻MIMO

一、5G時代室內覆蓋難點

1.1 頻段傳播損耗大

3GPP定義了5G從Sub6G、C-band到毫米波的FR1、FR2兩個5G目標頻譜。工信部目前為5G劃定了4個頻段，如下表所示。

相比4G的頻段（低頻800 MHz、900 MHz，高頻1.8 GHz、2.1 GHz、2.6 GHz），5G的低頻段為3.3～3.6 GHz，高頻為28 GHz。根據電磁波的傳播特性，電磁波的波長越長繞障礙物的能力越強，波長越短繞障礙物的能力越弱。5G網絡的電磁波傳播損耗遠大于4G網絡，覆蓋能力更弱，5G宏基站信號在穿墻覆蓋室內場景的時候面臨更大的鏈路損耗問題，室內深度覆蓋問題將更加棘手。

1.2 傳統室分難以平滑升級

傳統的室內覆蓋方案是采用分布式天線系統（DAS），這種解決方案將網絡信號通過信號電纜引入室內，并分配至不同區域，實現網絡的深度覆蓋。

傳統DAS室分升級5G難點分析：

1.絕大多數存量DAS系統的無源器件支持頻段在800～2600MHz，不支持3GHz以上高頻，無法通過合路信源直接升級;

2.傳統DAS系統升級5G，需更換大量核心部件（如耦合器和功分器），工程量大，施工難度大，易出錯，物業協調困難，而且改造質量無法保證，工程難以落地;

3.傳統DAS系統以單路為主，單路改雙路由于存在線路老化、部署路徑差異，極易造成雙路不平衡，體驗下降，而且建網成本高，投資回報率低;

4.傳統DAS系統無源器件多，故障不可監控，故障排查難度高，處理時間長，無法保證5G網絡質量。

綜上所述，傳統室分系統升級5G將面臨著頻段、工程、維護等多方面的問題，無法在原來DAS系統的基礎上平滑快速升級5G網絡。

二、5G室內深度覆蓋方案

2.1 分布式皮基站—5G時代室內覆蓋方案的主流

新型數字化分布系統也稱為毫瓦級分布式皮基站，一般由基帶單元BBU+擴展單元+遠端單元這三部分組成，基帶單元與擴展單元通過光纖連接，擴展單元與遠端單元通過網線或光電混合纜連接，遠端單元通過POE供電。基帶單元BBU部署于建筑物內的通信機房，擴展單元安裝于樓宇各層的弱電井、設備間等，遠端單元則分散安裝在樓層各區域，負責實現用戶覆蓋。目前以華為的Lampsite、中興的Qcell 和愛立信的RDS為代表的有源分布系統成為5G室內覆蓋的主流方案。

1.華為LampSite 系統由基帶單元BBU（BaseBand Unit）、pRRU（Pico Remote Radio Unit）和RHUB（RRU HUB）組成。

2.中興Qcell 系統整體架構分為三級，分別是：基帶單元BBU（BaseBand Unit）、遠端匯聚單元（Pbridge）以及遠端射頻單元（pRRU，Pico Remote RadioUnit）。

3.愛立信RDS 系統由DU 數字基帶單元，IRU 室內射頻單元以及Dot 無線點系統。

分布式皮基站做為目前5G室內覆蓋方案的主流，具備以下幾點優勢：

1.可實現平滑升級。新型分布系統在4G的基礎上可以通過更換擴展單元和遠端單元，基帶單元BBU擴展板卡的方法實現升級5G，網絡結構無需更改，施工快速便捷;

2.容量靈活調度。根據有源分布系統的特點，1個小區可包括單個或者多個遠端天線單元。實際應用時，可根據建筑物的容量需求及廠商設備支持的小區分裂和合并能力，靈活進行小區規劃;

3.覆蓋能力強，用戶體驗好。有源分布系統的遠端單元集成內置天線，同時實現多頻多模的部署，支持MIMO，用戶體驗好;

4.結構簡單，施工便捷。新型分布系統組網結構簡單，不存在傳統DAS方案中功分器、耦合器等無源器件，而且有源分布系統的遠端（PRRU或Dot）覆蓋能力比無線分布系統中吸頂天線強，覆蓋半徑更大，點位減少，施工過程更便捷;

5.可視化運維，網絡可管可控。網絡運行中會不斷出現各種問題或故障，為保障用戶良好感知和網絡高效運營，需要對網絡實行精細化維護。新型數字化分布系統可以監控各級設備的工作狀態，能實現網絡動態監控、故障識別和快速定位，保障用戶體驗，提高網絡品牌。

2.2 擴展型皮基站—低成本新型室分解決方案

擴展型皮基站是在一體化皮基站基礎上，通過擴展單元增加多個遠端單元的低成本新型室分解決方案，其主要由三部分組成：

主機AU（Access Unit）：實現基站的各層協議棧處理以及系統管理功能;

擴展單元CP （Centralized Part）：實現上下行基帶數據的分發匯聚功能，并為遠端供電;

遠端單元（Distributed Part）：實現信號放大和收發;

擴展型皮基站提供類型的遠端單元：4T4R，2T2R，2T2R+室分天線，可根據不同區域容量要求部署不同規格的遠端單元，實現容量精準覆蓋。在室內空間隔斷較多的場景，采用擴展型皮基站+智慧室分融合組網的方式，整合有源方案和無源方案的各自優勢，保證覆蓋效果，進一步降低覆蓋成本。

擴展型皮基站和分布式皮基站架構相似，都是由三級結構組成，單小區速率和遠端覆蓋能力相同，但是擴展型皮基站的用戶數相對于分布式皮基站減半。

因此，在中低人流密度場景選擇性使用擴展型皮基站或擴展型皮基站+室分天線融合組網的方案，是5G時代一種高性價比的創新解決方案。

2.3 傳統DAS在5G時代的應用

由于當前各運營商已建設的DAS規模巨大，5G網絡的建設成本高，在5G時代很長的一段時間內，有源分布系統和傳統DAS系統將會共存。如何挖掘現有DAS系統的潛力，實現網絡效益和成本最優，是運營商目前探討的問題之一。

2.3.1頻譜重耕DAS將可能直接升級5G網絡

當前中國移動獲得2515～2675M 中共計160M 頻帶（含5G 和4G 頻段），等聯通和電信清頻后（聯通：2555～2575M，電信：2635～2655M），再對現有2/3/4G 系統頻率的頻譜重耕，中國移動未來可能在2.6G 頻段上形成100M 頻段的規模組網能力。中國聯通和中國電信現有2.1GHz 頻段合計45M（2110-21），從中國聯通的業務發展情況來看，中國聯通需要保留5M 帶寬用于3G，解決用戶語音需求，未來通過頻譜重耕，電聯共有40M的頻段可用于2.1G NR。

單路DAS方案：現網存量單路DAS系統直接接入RRU單口，改造簡單，僅能解決5G信號有無問題，5G體驗和4G體驗提升有限;

單改雙錯層MIMO方案：現網存量單路DAS系統的上下兩個樓層分別連接RRU的2個端口，單個樓層僅部署一路信號，通過上下樓層泄漏的信號，在兩路信號交疊區域實現用戶雙流（MIMO）體驗， 速率提升;

雙路DAS方案：單個樓層的雙路DAS系統分別接入RRU的2個端口，單個樓層部署兩路信號，實現MIMO覆蓋;

雙改四錯層MIMO方案：在雙路DAS方案的基礎上分裂，新增RRU，提升5G容量。

利舊現有DAS系統升級5G RRU，可快速部署室內場景的5G網絡，改造工作量小，工期周期短，但是目前也存在可用帶寬小、需要考慮與存量4G共存、用戶5G體驗提升有限等問題。利舊DAS系統升級5G，需根據站點現有DAS系統的質量情況、人流密度、場景價值等多因素綜合考慮。如單路DAS方案，僅適用于人流較小、價值低的場景，如電梯地下室，能滿足快速基本網絡覆蓋需求。雙路DAS MIMO方案，適用于人流中等，價值一般的場景，如一般寫字樓，如一般寫字樓，能低成本實現MIMO覆蓋。

2.3.2移頻MIMO分布系統

移頻MIMO分布系統維持原DAS系統的合路器、功分器、耦合器及無源分布線纜不變，在弱電井RRU信源側增加移頻的近端機，將3.5GHz RRU MIMO兩個通道的100MHz信號分別移頻到無源系統支持的兩個低頻點，在無源分布系統中傳送至遠端，將遠端天線更換為可監控的移頻遠端機。這種方案無需更換分布在樓層天花板內的功分耦合器，系統可獲得的整體性能與新建雙通道無源室分相當，并實現無源室分系統的監控管理。

2.4 分場景方案建議

三、結束語

5G室內覆蓋應與室外覆蓋統籌規劃，兼顧用戶體驗、容量需求、建設和運營成本以及工程實施難度，因地制宜進行方案選擇，滿足5G室內業務的發展需求。

參? 考? 文? 獻

[1]張海.5G室內分布覆蓋研究[J].信息通信，2020第10期;

[2]劉威，刁兆坤，范才坤，王振章. 5G室內覆蓋低成本解決方案研究與探討，DOI：10.13571/j.cnki.cww.2020.32.022