（2022 年江蘇省通信學會“華蘇杯”論文征集評優三等獎）基于中國電信、中國聯通存量室內分布系統“雙錯層”改造實現NR2.1G Rank4 組網

王 卿 張文淵 朱曉夢 金 天

中國聯合網絡通信有限公司常州市分公司

0 引言

根據目前無線網絡現狀，中國電信、中國聯通（以下簡稱“電聯”）應用于室內5G 覆蓋的主要頻段為NR3.5G、NR2.1G，而中國移動應用于室內5G 覆蓋的主要頻段為NR2.6G。電聯和移動的存量室內覆蓋基本都采用無源室內分布系統的方案，在理想情況下，如果能把5G RRU 直接合路到原來的室內分布系統上，就可以快速提供室內5G 信號。

分析前期本地室內網絡情況，受限于產業鏈發展，電聯的存量無源室內分布系統均不支持3.5G頻段，但可以支持2.1G頻段。

為了快速解決存室內5G 信號的“有無”問題，中國移動的許多存量無源室內分分布系統可以直接合路NR2.6G，電聯也可以直接合路NR2.1G。然而，在目前看來，用戶業務行為以下行業務為主的現狀下，電聯NR2.1G 無線下行頻寬無法和移動NR2.6G 抗衡。而且，中國移動于2021 年度已經開始對不支持2.6G 頻段的存量室內分布系統進行重建。

綜上，電聯存量無源室分直接合路NR2.1G RRU 后，5G業務感知對標將會明顯劣于移動。而無線網絡競爭是典型的規模效應競爭，電聯5G 網絡規模只有在大范圍內跟移動可比時，才會形成用戶口碑，確保5G 業務良性發展。

1 可行性方案

為了解決存量室內場景中普遍存在的5G 對標劣勢，需要根據實際情況制定可行的解決方案。

1.1 常規方案

目前的常規方案為兩種：重建支持3.5G 頻段的無源室分系統；新建3.5G 有源室分系統。

1.1.1 優勢

信號覆蓋均勻：根據樓宇現有裝修格局重建，針對性覆蓋，實現主要區域的信號均勻覆蓋。

確保對標優勢：根據場景重要性以及移動重建方案，針對性確定覆蓋方案，提升網絡優勢。

1.1.2 劣勢

協調難度大：重建平層分布系統會嚴重影響存量樓宇內業主和物業的正常工作秩序，施工協調難度較大。

施工難度大：室分系統重建時，在主干和平層的弱電橋架內要布放大量無源器件或饋電復合纜，然而存量樓宇捏多數存在橋架內空間資源不足的情況，導致室分重建的施工難度很大。

安全風險高：室分重建時，施工人員施工時，由于樓內現有強弱電線纜復雜，情況不明，存在安全隱患。

理想點位缺：室分重建時，由于施工操作難度大，原來的天饋系統難以拆除，導致理想的天線點位常常會被原有的天線占據。

資金壓力大：如果全量室分樓宇，資金投入十分龐大，以常州本地網規模為例進行估算，如果重建方案都采用單天饋的無源室分，按照現網3000 棟樓宇估算，按照平均每幢樓室分系統建設造價6 萬元進行折算，常州本地網共需投入1.8億元（不含信源）；如果按照雙通道無源室分系統或者5G 有源室分方案進行重建，資金投入會繼續飆升2 到4 倍。

1.2 本研究提出的方案

針對常規解決方案的局限性，本研究提出了一種新的解決思路，即電聯存量室內分布系統“雙錯層”改造實現NR2.1G四通道組網。

在大部分重要場景的樓宇中，中國電信、中國聯通都各自部署了一套無源室分系統，一般都是單通道結構，即：一條豎直主干+每個樓層一條平層分布。其中，電聯各自的平層分布系統上的天線點位一般都相鄰布放。本研究提出的思路是通過少量改造工作，讓電聯各自產權的存量室分系統實現雙通道分布的效果，進而在共享室分系統的基礎上實現四通道分布的效果。

首先在電聯雙方已各自完成傳統無源室分系統的樓宇內，對雙方系統分別進行“奇偶錯層”改造，電信產權的無源室分系統“奇偶錯層”改造完成后，形成兩條主干，這兩條主干分別連接電信原來的平層分布，其中一條主干連接所有的奇數樓層的平層分布，另一條主干連接偶數樓層的平層分布；聯通產權的無源室分系統“奇偶錯層”改造方案一致，如圖1所示。

圖1 電聯雙錯層四通道網絡拓撲圖

“雙錯層”改造完成后，電聯存量無源室分系統就形成了4 條主干，將這4 條主干分別接入4T4R NR2. 1G RRU 的4個射頻端口，將RRU 數據配置為四通道開通后，5G 終端可以同時接收到“當前樓層天線+相鄰樓層天線”這些不同樓層天線發射的無線信號，假設當前樓層是偶數樓層，那么：（1）當前樓層天線發射的無線信號屬于“偶數”樓層的“中國電信天線”和“中國聯通天線”；（2）相鄰樓層天線發射的無線信號主要來自上一樓層天線，屬于“奇數”樓層的“電信天線”和“聯通天線”。

也就是說，5G 終端可以至少同時接收到“兩路偶數樓層天線+兩路奇數樓層天線”發射的無線信號，如圖1 所示。兩路偶數樓層天線分別屬于電信、聯通的平層分布，這兩路分布分別上聯到NR2. 1G RRU（4T4R RRU）的其中兩個射頻端口；兩路奇數樓層天線也分別屬于電信、聯通的平層分布，分別上聯到NR2.1G RRU 的另外兩個射頻端口。即：5G 終端可以同時接收到NR2. 1G RRU 的A、B、C、D 這四個射頻端口的無線信號。室內樓宇的無線環境中，由于隔墻、家具等物體的客觀存在，透射、繞射、反射等無線傳播行為導致無線多徑分量比較豐富，并且，室內終端用戶在室內移動速度較慢，因此，當A、B、C、D 四個射頻端口的無線信號在室內樓宇同時傳播時，比較容易形成四個相關性較低的無線數據通道，從而可以讓5G 終端享受到四通道無線數據傳播效果。

2 雙錯層試點

常州電聯根據站點協調情況，最終選擇了“常州市武進中醫醫院新綜合大樓”作為試點站址。綜合大樓是2019 年底啟用的，大樓整體較新，主要功能區域為門診區、手術區和住院區，本次試點是在住院區的部分樓層實施。

2.1 試點站址存量室分系統概況

綜合大樓住院區是大樓的5-19 層，電聯存量室分系統均已采用奇偶錯層的方案進行布放，那么電聯兩家的存量室分資源用來給NR2.1G 共享合路時，擁有的分布資源就是：弱電井內共計有4 條獨立主干、平層上共計有2 路獨立分布。

仔細對比電聯存量室分方案以及現場天線點位圖，我們發現電信的室分天線部署在病房內吊頂上方（距離病房門約1米），而聯通的室分天線部署在走廊上吊頂上方。其中，病房內距離房門大致在2米以內，吊頂材質是帶蜂窩孔的金屬板，其余部分均是石膏板；走廊吊頂的材質是石膏板；病房門為金屬門，門上有一扇尺寸約為60*20cm 的透光玻璃。住院區每層中間為護士服務站，此區域的吊頂都是石膏板，中國電信和中國聯通的室分天線都部署在石膏吊頂上方。

2.2 試點實施簡述

對于電聯雙方存量室分覆蓋大樓住院區4G 信源的安裝位置，中國電信的4G 信源安裝在6 樓，中國聯通的4G 信源安裝在5 樓。本次試點采用的四通道5G 信源型號為華為RRU5916，射頻功率為4*80W。

RRU5916 安裝在6 樓弱電間，A、B 射頻端口輸出信號跟電信4G 信源輸出信號采用電橋進行合路，合路后信號分別饋入電信室分系統的兩條奇偶主干內，其中，RRU5916 射頻端口A 連接偶數樓層的電信平層分布，射頻端口B 連接奇數樓層的電信平層分布。

然后，從RRU5916 處垂直布放兩條1/2 饋線到5 樓弱電間內聯通4G 信源處，這兩條饋線的一端分別連接RRU5916的射頻端口C、D，另一端也采用電橋跟聯通4G 信源輸出信號進行合路，合路后信號分別饋入聯通室分系統的兩條奇偶主干內，其中，RRU5916 射頻端口C 連接偶數樓層的聯通平層分布，射頻端口D 連接奇數樓層的聯通平層分布。

2.3 無線數據配置

受限于目前基站無線版本限制，本次試點的NR2.1G 只能配置上下行各20MHz 帶寬。無線小區信息如表1 所示。

表1 小區信息

2.4 無線信號測試

5G 設備開通后，我們對住院區樓層進行了測試。測試終端為華為P40pro，測試軟件為華為PHU 和手機用戶常用的Speedtest，分析軟件為華為Probe。測試結果整理如表2 所示。

表2 測試結果

為了展現本次試點案例的效果，把DT、CQT 的平均下行速率、實測下行峰值速率跟NR2.1G 下行理論峰值（下行頻寬20MHz）進行對比。其中，CQT 實測采用Speedtest 測速APP，該APP 在呈現每次測速結果時，剔除了最高10%和最低的30%的采樣點，因此Speedtest 每次呈現的測速結果相當于是均值。在本案例中，CQT 全量均值是把住院區11 樓和12樓共計24 次Speedtest 測速下行速率結果進行算術平均，CQT好點均值是取24 次中最高的Speedtest 測速下行速率結果。同時，DT 的實測下行峰值速率用Probe 軟件取11 樓和12 樓所有DT 采樣點中的最高實測下行速率。

DT、CQT 的平均下行速率、實測下行峰值速率跟NR2.1G下行理論峰值（下行頻寬20MHz）對比圖如圖2 所示。

圖2 NR2.1G DT、CQT 實測值和理論峰值對比

其中：（1）DT 下行速率均值相當于是NR2.1G 理論峰值的57.6%，下行速率峰值相當于是NR2.1G 理論峰值的92.5%；（2）CQT 下行全量采樣點速率均值相當于是NR2. 1G理論峰值的62.7%，好點處的速率均值相當于是NR2. 1G 理論峰值的79.2%。

DT、CQT 實測下行速率的均值，距離NR2. 1G 理論峰值下行速率還有一定差距，具備進一步提升空間，需要找出導致此差距的問題所在。通過測試分析，問題定位為：由于電信平層分布在金屬吊頂上方，電信室分天線發射出來的無線信號穿透傳播到相鄰樓層時的傳播損耗較大，導致5G 終端的第四路無線信號接收場強較弱，從而拉低了Rank4的實測速率。后續，雙錯層方案在應用于在非金屬吊頂室分場景，實測下行速率應該會有較大的提升空間。

3 建設意義

3.1 節約建設成本

本研究主張的“雙錯層”改造主干系統，然后合路4TR NR2.1G RRU，僅需要對垂直主干系統進行改造，改造工作量約為新建分布系統的3%，而且，如果重建室分一般都會選用支持3.5G 頻段的無源器件、天線以及更多7/8 饋線，建設成本將會更高。

因此，對于電聯雙方的存量樓宇，采用雙錯層改造的方案部署NR2.1G 信號，相對于新建室分系統的NR 部署方案，將可以節省約95%的建設成本。

3.2 提高5G 網絡建設速度

對存量樓宇進行室分系統重建，施工安全風險大，協調難度很高，導致重建周期長。而本研究主張的雙錯層改造方案，僅需要在弱電井道內進行施工，對樓宇內人員正常工作生產影響小，協調難度低，可行性高，可快速推進，實施周期短，可在短期內提供5G 信號。

3.3 不影響現網覆蓋

電聯“雙錯層”主干改造后，NR2.1G 的5G 信號共同承載在雙方的室分系統上，而電聯原來的4G 網絡仍然在各自分布獨立運行，互不影響。

4 結束語

本研究提出了一種在雙通道室內分布系統上進行改造主干系統，然后用于5G 無線信號開通的新方案，對于中國電信、中國聯通雙方的存量樓宇而言，有著巨大的建設意義，能夠在盡量不影響電信聯通雙方現網覆蓋的情況下，經濟、高效地實現5G 覆蓋。