5G室內(nèi)分布系統(tǒng)低成本建設(shè)方案的研究

方力詔

（廣東省電信規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，廣東 廣州 510630）

1 引言

室內(nèi)是5G網(wǎng)絡(luò)的主要應(yīng)用場(chǎng)景，5G超過(guò)85%的業(yè)務(wù)發(fā)生在室內(nèi)場(chǎng)景。同時(shí)，5G室內(nèi)應(yīng)用更加多樣化，如云AR/VR、8K高清、智能制造、無(wú)線(xiàn)醫(yī)療等業(yè)務(wù)都主要發(fā)生在室內(nèi)場(chǎng)景，對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬、時(shí)延等網(wǎng)絡(luò)方面的要求也更高。因此，完善的5G室內(nèi)分布系統(tǒng)對(duì)未來(lái)5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展至關(guān)重要[1]。

5G室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)成本較4G顯著提高，具體表現(xiàn)在5G使用的頻譜更高，空間損耗和建筑穿透損耗上升，覆蓋減弱，在相同覆蓋效果情況下，所需要信源和設(shè)備投入更大。同時(shí)，現(xiàn)網(wǎng)的無(wú)源器件未對(duì)5G高頻段進(jìn)行針對(duì)性設(shè)計(jì)，造成現(xiàn)有分布系統(tǒng)難以直接兼容5G系統(tǒng)，改造困難。近年來(lái)，運(yùn)營(yíng)商普遍感到5G室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)的投資壓力巨大，如按當(dāng)前這種建設(shè)方式，后續(xù)將難以為繼。

在此背景下，研究5G室內(nèi)分布系統(tǒng)低成本建設(shè)方案迫在眉睫。本文以常規(guī)樓宇建筑物和公路隧道兩個(gè)典型場(chǎng)景為例分別研究5G室內(nèi)分布系統(tǒng)低成本建設(shè)方案。

2 5G室內(nèi)分布系統(tǒng)低成本建設(shè)方案研究

由于不同建筑物結(jié)構(gòu)、功能、覆蓋需求、業(yè)務(wù)特征等各不相同，室內(nèi)分布系統(tǒng)技術(shù)手段也各有特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)，因此對(duì)其進(jìn)行無(wú)線(xiàn)信號(hào)室內(nèi)分布系統(tǒng)時(shí)，需針對(duì)各場(chǎng)景特點(diǎn)綜合選取合適方案進(jìn)行部署，同一棟建筑也應(yīng)識(shí)別不同的功能區(qū)選取不同的方案進(jìn)行建設(shè)，只有靈活運(yùn)用各種技術(shù)手段，才能使達(dá)到最優(yōu)的覆蓋效果。

2.1 常規(guī)樓宇建筑物

由于當(dāng)前運(yùn)營(yíng)商5G NR新增主流頻段為2.6GHz、3.5GHz、3.6GHz，未來(lái)也將在現(xiàn)有3G/4G中低頻率系統(tǒng)（如2.1GHz）重耕做5G使用，因此在5G室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)方案中重點(diǎn)考慮該接入需求。

根據(jù)運(yùn)營(yíng)商需求數(shù)量劃分，分為單運(yùn)營(yíng)商建設(shè)與多運(yùn)營(yíng)商共享建設(shè)方案，應(yīng)根據(jù)場(chǎng)景建筑結(jié)構(gòu)、使用功能、用戶(hù)數(shù)量、容量需求、覆蓋目標(biāo)等，綜合選擇合適的覆蓋方案。同一建筑可按不同容量需求細(xì)分成多個(gè)功能區(qū)，按需進(jìn)行方案選擇匹配。

對(duì)于大話(huà)務(wù)熱點(diǎn)區(qū)域，5G大帶寬低時(shí)延業(yè)務(wù)需求可能較多，如城市核心區(qū)地鐵站臺(tái)站廳、車(chē)站候車(chē)廳、機(jī)場(chǎng)候機(jī)區(qū)、體育場(chǎng)館看臺(tái)區(qū)域、四星五星酒店大堂及會(huì)議室多功能廳樓層等，可優(yōu)先選用有源微站方案實(shí)現(xiàn)高容量話(huà)務(wù)吸收；對(duì)于其他低話(huà)務(wù)功能區(qū)域，如城市郊區(qū)地鐵站臺(tái)站廳、車(chē)站辦公區(qū)、機(jī)場(chǎng)行政辦公樓、體育場(chǎng)辦公區(qū)、酒店客房區(qū)等，建議選用無(wú)源室分方案，實(shí)現(xiàn)低成本覆蓋。對(duì)于普通室分樓宇，用戶(hù)密度較低，超高速業(yè)務(wù)應(yīng)用較少，建議優(yōu)先選用無(wú)源室分進(jìn)行覆蓋，以充分發(fā)揮其總體投資少、可共享資源比例高、運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本低等優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)高性?xún)r(jià)比部署。對(duì)于住宅小區(qū)可通過(guò)立體多方案實(shí)現(xiàn)低成本部署，室內(nèi)平層區(qū)域覆蓋可采用樓間射燈天線(xiàn)對(duì)打方案，電梯及地下停車(chē)場(chǎng)采用無(wú)源器件、天線(xiàn)及廣角漏纜方案實(shí)現(xiàn)深度覆蓋。

除此以外，運(yùn)營(yíng)商的特殊需求也應(yīng)給予充分考慮，在資源共享率與需求匹配之間獲得最佳平衡。另外，室分建設(shè)方案還應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)物業(yè)條件進(jìn)行選擇，充分考慮室分產(chǎn)品對(duì)站點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)裝修風(fēng)格、安裝條件等相協(xié)調(diào)問(wèn)題。

下文以某一SOHO商務(wù)辦公樓宇為例，簡(jiǎn)述5G室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)方案。

該樓宇共兩棟樓，地下4層。主樓，地上39層，14部電梯；輔樓地上12層，10部電梯，總建筑面積約160000平方米。該樓宇原三家運(yùn)營(yíng)商各有1路傳統(tǒng)DAS有源分布系統(tǒng)，接入2/3/4G系統(tǒng)，所采用相關(guān)器件均不支持3.5GHz頻段，故不宜采用直接改造方案。

本方案通過(guò)采用新型POI+廣角漏纜的5G 2T2R室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)方式。廣角漏纜通過(guò)特殊的槽孔設(shè)計(jì)工藝，實(shí)現(xiàn)信號(hào)輻射角度比普通漏纜大幅增加（約增加至170°)的泄漏電纜。當(dāng)前業(yè)界常用的1/2"&7/8"型廣角漏纜可支持700MHz~3700MHz，2G/3G/4G/5G信號(hào)均可饋入其中。廣角漏纜由于其縱向衰減小、耦合損耗大等特性，因此較適合帶狀結(jié)構(gòu)、雙排一字型、回字形辦公樓，建筑空曠或縱向隔斷較少、隔斷材料為玻璃、木頭等穿透損耗較小的場(chǎng)景，漏纜兩側(cè)覆蓋半徑縱深建議小于10米。當(dāng)部分覆蓋區(qū)存在衛(wèi)生間、多隔斷辦公室等復(fù)雜區(qū)域時(shí)，需適當(dāng)增加無(wú)源器件及天線(xiàn)，將信號(hào)引至該區(qū)域?qū)崿F(xiàn)覆蓋補(bǔ)充。漏纜安裝高度應(yīng)不小于2.5米，保證覆蓋張角可輻射至兩側(cè)較遠(yuǎn)區(qū)域，雙纜部署時(shí)，水平間距不少于0.5米。

該項(xiàng)目三家運(yùn)營(yíng)商共計(jì)引入3套系統(tǒng)，分別為2.6GHz（1套）+3.5GHz（2套），RRU主設(shè)備通過(guò)饋線(xiàn)饋入新型POI共享廣角漏纜分布系統(tǒng)，建設(shè)成本將大幅度降低。所有無(wú)源器件（含POI、無(wú)源器件、饋線(xiàn)、天線(xiàn)等）支持頻段為800MHz~3.7GHz，其中POI合路點(diǎn)每2層設(shè)置1個(gè)，全系統(tǒng)部采用500W DIN型接頭，其系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖

圖2 標(biāo)準(zhǔn)層漏纜布放圖

將無(wú)源雙路分布系統(tǒng)的單位造價(jià)與廣角漏纜進(jìn)行對(duì)比測(cè)算，廣角漏纜的每平方米建安費(fèi)為6.22元，較無(wú)源雙路分布系統(tǒng)的12.8元，下降51%。工程量明顯減少，施工時(shí)間大幅度縮短。

小結(jié)：廣角漏纜建設(shè)方案實(shí)施后覆蓋效果與傳統(tǒng)室分方案相當(dāng)，均能滿(mǎn)足運(yùn)營(yíng)商的驗(yàn)收要求，而且廣角漏纜建設(shè)方案具有成本低、施工時(shí)間短、業(yè)主容易接受等優(yōu)點(diǎn)。

2.2 公路隧道

公路隧道一般為單洞設(shè)置多條行車(chē)道，隧道橫截面半徑大，高度高，且汽車(chē)相比地鐵、高鐵列車(chē)車(chē)體損耗較小、車(chē)速低，因此綜合考慮建設(shè)成本及實(shí)施難度，主要使用板狀天線(xiàn)覆蓋。天線(xiàn)間距可根據(jù)運(yùn)營(yíng)商接入的不同系統(tǒng)、隧道彎曲程度等，通過(guò)鏈路預(yù)算進(jìn)行設(shè)定，建議為200~300米之間，保證各系統(tǒng)覆蓋良好。

對(duì)于使用定向天線(xiàn)覆蓋的存量公路隧道，可根據(jù)5G部署頻段、原覆蓋天線(xiàn)間距情況，選取不同的改造方案，通過(guò)更換POI或新增高增益天線(xiàn)對(duì)5G系統(tǒng)進(jìn)行部署，實(shí)現(xiàn)與原2G/4G系統(tǒng)共點(diǎn)位。

（1）電信聯(lián)通重耕2.1GHz做5G

電信聯(lián)通重耕2.1GHz做5G使用時(shí)，僅需將原有2.1GHz的4G設(shè)備進(jìn)行升級(jí)替換（或新增），4G POI更換為5G POI即可，改造成本低，工程可實(shí)施性強(qiáng)。

（2）電信聯(lián)通3.5GHz做5G

電信聯(lián)通使用3.5GHz做5G使用時(shí)，為保證高頻系統(tǒng)與現(xiàn)存系統(tǒng)同覆蓋半徑，建議疊加一套新的5G無(wú)源分布系統(tǒng)。該系統(tǒng)需協(xié)調(diào)運(yùn)營(yíng)商使用大功率5G信源，采用3頻POI進(jìn)行合路后，饋入高增益隧道天線(xiàn)，與存量設(shè)備共點(diǎn)位部署，最大程度利用原有電源及傳輸配套資源。

下文以某一高速公路隧道為例，簡(jiǎn)述5G室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)方案。

該隧道長(zhǎng)度為2030m，為雙向4車(chē)道。改造前，隧道內(nèi)電信和聯(lián)通已覆蓋2.1GHz頻段的信號(hào)，采用RRU+天線(xiàn)的建設(shè)方案。設(shè)備點(diǎn)間距約300m，公網(wǎng)設(shè)備設(shè)置于疏散通道內(nèi)，RRU通過(guò)饋線(xiàn)與2副天線(xiàn)連接，天線(xiàn)掛高4m，采用背靠背方式掛設(shè)。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘察和資料核實(shí)，該套分布系統(tǒng)的頻段兼容5G，運(yùn)營(yíng)商采用重耕2.1GHz做5G的技術(shù)方案，該方案具有改造成本低、工期短、業(yè)主易接受等特點(diǎn)。實(shí)施后，隧道內(nèi)5G覆蓋效果良好，覆蓋邊緣場(chǎng)強(qiáng)、數(shù)據(jù)速率等主要指標(biāo)達(dá)到驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)語(yǔ)

建造成本高一直是5G室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)方案的痛點(diǎn)。本文通過(guò)分析5G室內(nèi)分布系統(tǒng)低成本建設(shè)思路及某SOHO的5G室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)案例，提出POI+廣角漏纜的技術(shù)方案，為后續(xù)運(yùn)營(yíng)商低成本建設(shè)5G室內(nèi)分布系統(tǒng)提供技術(shù)解決方案。