5G 增速器在室分覆蓋中的應用研究

黃旭陽

（中國移動通信集團廣東有限公司廣州分公司，廣東 廣州 510000）

1 5G 室分覆蓋的瓶頸問題

截止2022 年，我國累計建設開通了5G 基站231 萬個，大部分為室外5G 基站，而5G 室內站的網絡覆蓋建設完成率相對較低。目前，5G 流量主要是發生在室內，但大部分室內覆蓋是4G 時代建設的傳統分布式天線系統（Distributed Antenna Systems，DAS）。該建設模式系統容量、速率和適配頻段均不能滿足5G 網絡需求，對4G 時代原有DAS 分布系統進行升級，是亟需解決的問題，常規的解決思路主要有以下3 種。

（1）新建一路DAS 分布系統。該方案通過在現有傳統單路DAS 系統上新建一路系統，實現雙路分布系統，從而為用戶提供雙流接入。但是，由于需要沿原有饋線重新建一路饋線，涉及協調物業進行天饋線系統施工，存在物業協調難度大和建設成本高等問題，并且很大部分原有的分布系統已經被封鎖在樓宇天花板，無法進行二次施工。

（2）5G 有線移頻建設。該方案需要將原有分布系統中的功分器、耦合器、天線以及饋線等器件進行更新和替換，需要全面排查現有分布系統的設備安裝情況。因此，該方案涉及有源設備替換原來的無源設備的情況，一旦全面排查無源器件存在疏漏，就可能導致分布系統的過電短路或移頻設備擊穿。該方案存在安全隱患大、物業協調難度大、更換器件較多以及難以落地實施的問題。

（3）對原有DAS 分布系統進行簡單合路。該方案通過采用2 通道合路設備直接饋入原有無源DAS系統，可以快速實現覆蓋。目前，中國移動通信集團有限公司（以前簡稱中國移動）較多采用該覆蓋方式。但是，由于前期中國移動75%的室內分布系統為單路DAS 場景，通過該方案進行簡單合路只能提供單流的5G 信號，網絡速率僅有300 MB/s，用戶體驗效果不好，不能體現5G 的高速率優勢。

如何實現低成本且高效的覆蓋效果，是目前國內運營商5G 網絡室內覆蓋面臨的重大難題。

2 5G 室分技術發展態勢分析

2.1 5G 組網態勢分析

目前，5G 網絡建設模式為共建共享，其中中國移動和中國廣播電視網絡集團有限公司采用“700 MHz+2.6 GHz+4.9 GHz”的協同組網方式，通過室內外協同組網，多層次網絡部署，提供高質量的室內網絡覆蓋，從而提高上行和下行速率。而中國電信集團有限公司（以下簡稱中國電信）和中國聯合網絡通信集團有限公司（以下簡稱中國聯通）采用“2.1 GHz+3.5 GHz”的雙頻組網方式，主要通過數字化室分建設，提高5G 室內用戶的網絡體驗[1]。

中國移動利用700 MHz 黃金頻段超強的覆蓋能力，即在室內淺層覆蓋能力方面，700 MHz 頻段比2.1 GHz（4 通道）整體可多穿透一堵墻，覆蓋面積約為2.1 GHz（4 通道）的3 ～4 倍，通過室外站解決部分單體室內場景。在室內深度上，中國移動基于原有4G 室內分布系統的規模優勢，通過2.6 GHz 合路快速升級室內覆蓋質量。中國電信和中國聯通采用雙頻的組網方式，通過改造存量2.1 GHz 分布系統，快速部署5G 室內基站，并通過大量采用數字化室分，重點提升重要場景的網絡覆蓋質量[2]。

2.2 5G 室分技術應用分析

隨著5G 室內覆蓋技術的發展，在工程建設中呈現多種5G 室內覆蓋產品及技術創新，主要包括5G增速器、有線移頻系統、擴展型皮基站、5G 滿格寶、拉遠皮飛站、5G 毫輕輕蜂窩（Femtocell）基站以及云小站等[3]。從設備安裝、投資情況、維護問題、測試情況以及應用場景等幾個方面對產品進行多維度分析，進而明確其應用場景及范圍。5G 室內覆蓋產品特點及應用場景如表1 所示。

表1 5G 室內覆蓋產品特點及應用場景

經過多維度分析比較，5G 增速器在技術、適用場景、部署成本等方面具有一定優勢，在部分增強網絡應用場景具有較好的推廣意義。

3 5G 增速器的應用

3.1 5G 增速器設計原理

5G 室內增速器整合了無線傳輸及變頻核心技術，具有極簡改造、便捷安裝、即插即用、差異化覆蓋、靈活部署、低本部建設以及多流效果等優勢[4]。

增速器由遠端機和近端機2 級架構組成，其在現有傳統DAS系統的合路器上增加一路5G信號輸入，同時增加一個5G 增速器近端單位，另一端在傳統無源天饋線覆蓋區域增加一個即插即用的5G 增速器遠端單元。該技術通過將遙控射頻單元（Remote Radio Unit，RRU）的A 通道信號經5G 增速器近端機變頻，在DAS 中與RRU 的B 通道信號共同傳輸，在末端用戶側由遠端機還原為2.6 GHz 信號，與從DAS 發射出來的B 通道信號形成多通道能力，從而實現多流性能[5]。單變雙5G 增速器方案如圖1 所示。

圖1 單變雙5G 增速器方案

對于原DAS 為單路分布系統的場景，通過5G增速器可以改造實現雙流效果。在RRU 位置新增5G增速器的近端單元，將RRU 中一個通道的2.6 GHz信號變頻為中頻信號，并使用原有分布系統傳輸中頻信號和RRU 中另一個通道原有的2.6 GHz 信號，不需要改造原來垂直面及水平面的分布系統。在遠端覆蓋需求區域，經分布系統無線發射中頻信號及一路原有的2.6 GHz 信號，其中中頻信號通過5G 增速器的遠端單元還原為2.6 GHz 信號，同時該路的2.6 GHz信號與原有的2.6 GHz 信號一起被5G 終端接收，從而實現雙流性能。

對于原DAS 為雙路分布系統的場景，其原理與單路場景基本一致，僅近端單元的接線方式有所不同。雙變四5G 增速器方案的具體接線方式如圖2 所示。

圖2 雙變四5G 增速器方案的具體接線方式

遠端單元的工作頻段為2 515 ～2 615 MHz，發射功率為下行最大（24±1）dBm，上行最大（15±1）dBm，上行增益為（30±2）dBm，下行增益為（80±2）dBm。可有2 種供電方案可選，分別為直流12 V 電源供電（可將遠端單元安裝于便于取電的位置或通過重新布線進行取電）和使用以太網供電（Power over Ethernet，POE）。遠端單元覆蓋面積約為400 ～600 m2，具體的覆蓋范圍需要視現場隔斷情況而定。

近端單元工作頻段同樣為2 515 ～2 615 MHz，發射功率為下行最大（38±1）dBm，上行最大為（-30±1）dBm，上行增益為（50±2）dB，下行增益為（40±2）dB。供電方式主要為交流220 V 電源供電，功率小于80 W。

3.2 5G 增速器技術應用優勢

（1）極簡改造。改造僅在合路器位置進行調整，可充分盤活現網存量DAS 資源。

（2）便捷安裝。僅需在原有RRU 位置安裝近端單元，并在需覆蓋的位置安裝遠端單元，就近接電即可快速完成安裝部署。

（3）即插即用。遠端設備安裝完成即可使用，無須進行太多調測，方便快捷。

（4）差異化覆蓋。對于同樣的室內站點、高流量需求區域，可進行差異化覆蓋，其他區域可按實際情況不增強覆蓋或選擇性覆蓋。

（5）靈活部署。可選擇性地實現室內分布系統的部分區域或全部區域的多流覆蓋效果，按需調整部署。

（6）低本部建設。以占地面積為50 000 m2的單一物業點為例進行計算，新增一路傳統DAS 分布系統預計需要增加20 萬元左右投資，而使用5G 增速器方案，在同樣增加多流的效果情況下，可將投資控制在6 ～8 萬元，投資節省了60%以上。

（7）多流效果。經過多點驗證得出：單變雙測試的下載速率為632 Mb/s，比單流提升80%；雙變四測試的下載速率為930 Mb/s，比雙流提升75%。

3.3 5G 增速器應用場景及規劃原則

5G 增速器的應用場景較廣，對于不采用分布式皮站建設的站點，優先采用錯層或5G 增速器的方式開展建設；對于無法采用錯層方案進行覆蓋的站點，優先選擇5G 增速器進行覆蓋，其次可選擇簡單合路的方式快速完成5G 覆蓋。

3.3.1 5G 增速器分場景部署建議

5G 增速器分場景部署如表2 所示。

表2 5G 增速器分場景部署

3.3.2 新建室分規劃原則

原覆蓋方式為傳統DAS 建設模式，原則上優先采用錯層覆蓋進行建設，如果局部有高速率業務需求，而錯層覆蓋效果較差，那么可以適度考慮疊加5G 增速器提升整體覆蓋性能。

對于高度低于5 m 的樓層，非金屬天花等物理條件比較好的傳統雙路DAS 場景，優先采用錯層進行覆蓋。其他原則規劃采用雙路DAS 建設的場景，優先采用單路傳統DAS+5G 增速器的方式實現多流性能。

3.3.3 改造室分規劃原則

采用傳統DAS 建設的場景，現場垂直面改造難度較低且為非金屬天花、天線外置的樓宇，可采用錯層技術進行覆蓋建設。其他采用傳統DAS 合路方式覆蓋的場景，對于有高速率要求的區域，可疊加5G增速器進行強化覆蓋。

3.3.4 遠端單元施工取電原則

對于無物業協調問題且在覆蓋范圍內取電便利的站點，采用即插即用的方式建設5G 增速器，快速完成強化覆蓋，提升客戶體驗。對于無物業協調問題但是覆蓋范圍內取電不便利的站點，可采用POE 集中供電的方式進行建設5G 增速器。POE 集中供電器通過超5 類線給遠端單元供電，遠距離傳輸電壓時，超5 類線最長可支持260 m，每臺POE 供電器可以帶8 臺遠端單元。

3.4 5G 增速器部署效果分析

針對5G 增速器效果進行測試，選擇多個不同區域的省市大樓為測試點，包括單路實現雙流、雙路實現四流的多個試點，整體試點效果良好。

（1）湖南省長沙市某大樓22 樓增速器效果測試。在長沙市某大樓的22 樓進行5G 增速器的信號強度測試，開啟增速器后，信號傳輸質量、上行速率和下行速率均有較大改善。上傳速率達到62 Mb/s，與不開啟增速器時相比提升了90%；下載速率達到567 Mb/s，與不開啟增速器時相比提升了92%。信號強度提升了8 dBm，信噪比（Signal to Interference plus Noise Ratio，SINR）提升了2 dB。

（2）深圳市城市中心某大樓8 ～12 樓的單路實現雙流效果測試。在原來大樓內有效利舊原有室內分布系統，不需要進行垂直面和水平面的改造，僅在合路器位置進行簡單改造，即可實現單路饋線雙流覆蓋效果。原單流下行均值速率為380 Mb/s，開啟5G增速器實現雙流效果后，下行均值速率達670 Mb/s以上，整體提升了76%。

（3）廣東省廣州市某大樓2 樓會議廳的雙路實現四流效果測試。在某大樓2 樓會議廳內對覆蓋效果進行測試，按需覆蓋，測試四流效果良好。未改造前，雙流下行均值速率為530 Mb/s，安裝5G 增速器后四流下行均值速率達到930 Mb/s，較安裝5G 增速器之前提升75%。

4 結 論

文章研究了5G 增速器在室分覆蓋中的應用，并驗證其在提高室內信號質量和建設成本方面的優勢。分析5G增速器的設計原理，發現其具有極簡改造、便捷安裝、即插即用、差異化覆蓋、靈活部署、低成本建設以及多流效果等優勢。同時，與其他5G 室內覆蓋產品進行比較和分析發現，5G 增速器在技術、適用場景和部署成本等方面具有一定的優勢。通過實際項目數據結果的驗證，進一步證明了5G 增速器在提高室內信號質量和建設成本方面的顯著優勢。未來可以進一步探索5G 增速器在其他應用場景中的潛力，并不斷完善其設計和技術，以推動5G 室內覆蓋的發展。