居民區場景下基于分布式Book的5G立體組網解決方案

摘要：本文分析了居民區場景下5G網絡建設的現狀、問題和挑戰，提出了一種基于分布式Book的居民區解決方案。該方案能夠根據不同場景和需求靈活規劃和調整，實現居民區由遠及近、由淺入深的5G連續立體組網。與傳統的大功率RRU接射燈天線方案相比，該方案還具有功耗節能、上行覆蓋提升、靈活部署、運維監控等優勢，能夠提高網絡性能、增加可靠性。本文通過紹興歷史街區的DRS新型分布系統試點項目，驗證了該方案的有效性和價值，為5G網絡在居民區的深度覆蓋提供了一種創新思路和實踐經驗。

關鍵詞：5G；居民區；分布式BookRRU

一、引言

5G網絡建設是中國數字經濟發展和新型基礎設施建設的重要組成部分。然而，5G網絡建設也面臨著一些問題和挑戰，尤其是在居民區這一重點場景。居民區涉及大量用戶和多樣化的應用需求，但在5G網絡建設方面仍存在著弱覆蓋比例大、5G駐留比低、倒流流量、獲取站址資源難、物業業主和居民反對強烈等問題。這些問題影響了用戶體驗和滿意度，限制了5G應用的發展。居民區5G立體組網解決方案能夠根據不同場景和需求靈活調整，實現居民區5G網絡的深度覆蓋和服務優化，從而解決上述難題。該方案通過因地制宜的覆蓋方法，實現居民區由遠及近，由淺入深的5G連續組網：

①遠處打，利用宏站提供基礎面覆蓋，宏站可兼顧覆蓋底層樓宇；

②近處打，使用桿站實現合圍覆蓋，小區外圍樓宇可以基于周圍桿站站址進行覆蓋合圍；

③進小區，在小區內部中心樓頂部署微站，對弱覆蓋樓層區域進行精準覆蓋；

④進樓宇，使用室分系統對地下停車場或樓宇室內深層區域提供室內滴灌覆蓋。

該方案基于分布式Book關鍵技術（Distributed Residential Solution，簡稱DRS）關鍵技術，與傳統的大功率RRU接射燈天線方案相比，DRS方案具有以下優勢：

①降低功耗，提高能效。能耗降低40%以上，每年可節省約兩千度電，符合雙碳、節能減排的環保要求；

②提升上行覆蓋，改善用戶體驗。上行覆蓋提升6至9dB，有效解決居民區上行弱覆蓋的問題；

③具備可管控能力，運維監控便捷，可靠性高。

二、居民區5G覆蓋分析

5G網絡自建設以來，面臨著居民區覆蓋的種種挑戰。由于建筑物遮擋，信號產生弱覆蓋，導致終端從5G回落至建設完善的4G網絡[1]。以杭州移動為例，在5G網絡建設與4G網絡存在差距的情況下，居民區的駐留仍然不佳，5G低駐留柵格占比30%，居民區低駐留問題突出，見圖1。5G駐留比指的是終端用戶在5G中的駐留時長和在整個移動網絡（3G/4G/5G）內總駐留時長的比值[2]。圖2顯示居民區弱覆蓋樣本占比50.41%，與場景低駐留占比具有高度的相關性，這說明居民區場景下由于5G網絡深度覆蓋不足，嚴重影響了用戶代際感知體驗，容易引起用戶投訴風險。

以浙江紹興歷史街區為例，國家將其列為全國重點文物保護單位，周邊建設宏站困難，景區內縱橫交錯的居民區弱覆蓋現象較為嚴重，投訴時常發生。投訴內容主要為無信號、信號弱、上網斷線、網速慢，其中無信號和信號弱共16起，占比43.24%，見表1。

結合網絡KPI、話務數據、用戶反饋等多維度數據綜合分析表明，城市密集居民區場景為主要的弱覆蓋區域。因此，需要考慮一種靈活性高、低運營成本、易部署實施和運維的解決方案。

三、居民區立體組網解決方案

在5G網絡建設中，為了實現居民區的高速、高質量、高效率的網絡覆蓋，主要采用了O2I（Outdoor to Indoor）的部署方案，即利用室外的宏站和微站向室內提供信號，同時結合室內分布系統，形成宏微室混合組網的立體覆蓋模式。

（一）大功率RRU外接射燈天線方案

在居民區場景下，除了宏站提供基本覆蓋外，還可以采用大功率RRU加射燈天線的方式進行覆蓋補充。具體來說就是將一個RRU劈裂或使用功分器分成2～4個信號輸出口，通過饋線分別連接射燈天線，部署在樓頂的不同覆蓋方向。RRU一般放在頂樓弱電井，饋線長度在20～100米之間，一般為30～60米。

射燈方案的優勢是成本低，環境友好，適用場景廣；劣勢是由于饋線拉遠而損耗大，覆蓋性能相同情況下需要大功率RRU，且能耗高，下行功率損耗大，系統能效低。發射功率每提升1dB，站點能耗增加大約15% OPEX支出增加，與“雙碳”節能理念不符。同時，由于用戶設備（User equipment，UE）最大發射功率恒定，拉遠饋損導致2.6G上行覆蓋收縮6～9dB@40米，上行覆蓋收縮嚴重，需要控制RRU饋線到射燈天線的拉遠距離。

另外，RRU外接的天線一般為無源天線，無源射燈頭端無法維測監管，設備和施工質量參差不齊，需要例行上站巡檢，將帶來額外的潛在運維支出。

（二）分布式居民區解決方案（DRS）

為了實現居民區深度覆蓋，采用分布式居民區解決方案（Distributed Residential Solution，DRS），該方案以分布式BookRRU為基礎，采用RRU母端和射頻拉遠子端的組合。

在該方案中，子端的中頻信號集中在母端處理，射頻信號通過超柔饋線傳輸至子端進行放大，從而消除拉遠饋損，實現低功耗和高下行覆蓋；上行信號通過LNA級聯消除饋損，覆蓋提升6至9dB，大幅提升上行性能。子端通過線纜接收射頻信號和控制信號，同時獲得電源供電，無需外接電源，部署方式靈活。母端支持2T/4T靈活配置，配置4通道收發可拉遠部署2子端，配置2通道收發支持拉遠部署3子端，以滿足居民區多點位部署需求。

DRS還具有場景化靈活波束設計的能力，能夠根據居民區場景的多樣性，提高覆蓋效果和控制干擾。針對不同特征的居民樓宇覆蓋，傳統射燈方案需要提前規劃需求，定制不同規格的天線。而DRS內置了可變波束創新天線，一款天線同時支持垂直/水平大張角等四種波束，可以按需軟配，以適應不同的覆蓋場景和干擾場景。例如，在高樓覆蓋場景下，DRS可以軟配H30V60垂直大張角波束，滿足垂直維覆蓋；在干擾場景下，DRS可以軟配H30V30窄波束，提升覆蓋質量，控制干擾水平。DRS不僅節省了天線適配成本，也提高了部署靈活性和網絡性能。

此外，DRS還具備可管控能力，支持子端拓撲顯示及故障定位，以提升運維效率和可靠性。相比傳統射燈方案，DRS可以在拓撲管理界面增加子端拓撲節點，用于顯示子端的工作狀態和制式信息，以便運維人員監控和管理。

綜上所述，創新DRS方案是一種分布式Book創新方案，采用BookRRU母端和射頻拉遠子端的組合，實現室內覆蓋的高性能、低成本、靈活部署和可管控。該方案具有以下價值：

①功耗節能：通過小信號拉遠和線纜供電，實現低功耗和高下行覆蓋，功耗下降超過40%，每年可節省約2000度電。

②上行覆蓋：通過LNA級聯消除饋損，覆蓋提升5至9dB，大幅提升上行性能。

③靈活部署：內置可變波束創新天線，一款天線同時支持垂直/水平大張角等四種波束，可以按需軟配，適應不同的覆蓋場景和干擾場景。

④運維監控：支持子端拓撲顯示及故障定位，提升運維效率和可靠性。

四、項目規劃與實施

（一）紹興居民區覆蓋創新項目

由于紹興市歷史文化街區是紹興古城的重要組成部分，也是全國重點文物保護單位。該街區位于越城區中心，南北長約1.2公里，東西寬約0.5公里，總面積約0.6平方公里。

作為全國知名景點以及全國重點文物保護單位，站點需和環境融合，覆蓋解決難度高。區域內縱橫交錯的居民區弱覆蓋現象較為嚴重，存在較多的低于-100dbm甚至低于-110dbm的采樣點。經過前期調研統計分析，街區公寓微站周邊平均RSRP（Reference Signal Receiving Power，參考信號接收功率）為-95.28dbm，電平小于-100dbm的占比為46.88%。導致用戶體驗不佳，投訴時有發生，項目啟動時仍存在22起存量弱覆蓋投訴尚未解決。區域內居民對“輻射”較為敏感，普通站型落實存在困難。

為了保護和利用好這一歷史文化資源，紹興歷史文化街區DRS新型分布系統試點項目啟動，對于八字橋歷史文化街區這樣的高價值場景，基于上述規劃選型原則，選擇了一個物理點進行DRS4+4（四發四收）組網方案部署，如圖3所示。

（二）DRS項目結果驗證

DRS方案的覆蓋效果對比分析如下：

①SS-RSRPgt;-85dbm占比由71.57%提升到98.64%，提升幅度27.07pp。這說明DRS方案顯著提高了信號強度，改善了用戶體驗。

②DLAVGRANK4占比由0.96%提升到29.93%，提升28.97%。這說明DRS方案有效增加了下行傳輸層，提高了下行容量。

③下行速率由499.18mbps提升到646.52mbps，提升幅度29.52pp。這說明DRS方案顯著提高了下行吞吐量，提升了網絡性能。

④上行速率由122.27mbps提升到139.40mbps，提升幅度14.01pp。這說明DRS方案也能夠改善上行信道質量，提高上行吞吐量。

綜上所述，DRS方案在八字橋歷史街區的部署取得了良好的覆蓋效果，解決了部署區域內剩余難點弱覆蓋問題，實現100%的5G有效覆蓋。

五、結束語

本文提出了一種基于分布式Book關鍵技術（DRS）的居民區場景5G立體組網解決方案，該方案能夠根據不同場景和需求靈活部署，實現居民區5G網絡的深度覆蓋和服務優化。另外，DRS還具有功耗節能、上行覆蓋提升、靈活波束調整、運維監控等優勢，與傳統的大功率RRU接射燈天線方案相比，能夠提高網絡性能、增加可靠性。本文通過紹興八字橋歷史街區的DRS新型分布系統試點項目，驗證了該方案的有效性和價值，為5G網絡在居民區的深度覆蓋提供了一種創新思路和實踐經驗。

作者單位：魏強 中國移動通信集團浙江有限責任公司 朱海琦 中國移動通信集團浙江有限責任公司

參" 考" 文" 獻

[1]楊云，盧菊.居民小區5G覆蓋方案分析[J].信息通信， 2020，02（206）：271-273.

[2]陳丹艷.5G網絡駐留比提升策略研究[J].數字通信世界， 2021，09（201）：46-48.

[3]梁樹軍，王前.移動網絡數據高倒流解決方案[J].通訊世界，2018（8）：55-56.