5G“前夜”室內(nèi)數(shù)字化覆蓋將成網(wǎng)絡(luò)發(fā)展“主角”

中通服咨詢設(shè)計研究院有限公司|貝斐峰 李新

在5G“前夜”，室內(nèi)覆蓋仍然是網(wǎng)絡(luò)覆蓋的難點和重點。在傳統(tǒng)DAS系統(tǒng)無法承擔5G室內(nèi)覆蓋的情況下，有源室分系統(tǒng)等數(shù)字化室內(nèi)覆蓋方案成為了5G室內(nèi)覆蓋的重要手段。

與4G時代類似，5G時代70%以上的新業(yè)務(wù)將發(fā)生在室內(nèi)。這就需要業(yè)界提前考慮清楚如何滿足室內(nèi)用戶接入網(wǎng)絡(luò)的需求。因此，無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋從室外走向室內(nèi)覆蓋、精細化管理運營備受關(guān)注。5G主要工作于3.5GHz、4.9GHz和高頻段，傳統(tǒng)室內(nèi)無源分布式天線系統(tǒng)（DAS）的無源器件無法支持，且5G頻段在饋線環(huán)節(jié)傳輸損耗太大，傳統(tǒng)DAS系統(tǒng)在面向5G演進時已經(jīng)出現(xiàn)巨大的瓶頸，業(yè)務(wù)發(fā)展和用戶體驗需求呼喚技術(shù)變革，有源室分系統(tǒng)等具有多種技術(shù)優(yōu)勢的數(shù)字化室內(nèi)覆蓋方案因此成為5G時代運營商室內(nèi)覆蓋必由之路。

早在2016年底中國移動就要求新建室內(nèi)場景的90%用數(shù)字化室內(nèi)覆蓋方案。中國電信2017年下半年發(fā)布室內(nèi)建網(wǎng)標準，要求支持5G演進能力。中國聯(lián)通也要求未來建設(shè)數(shù)字化室內(nèi)覆蓋。華為、愛立信、諾基亞、中興、大唐等系統(tǒng)設(shè)備商以及傳統(tǒng)的DAS廠商都在向數(shù)字化室內(nèi)覆蓋方案前進。

5G時代，傳統(tǒng)DAS遭遇困境

目前運營商解決室內(nèi)覆蓋的主要方案為建設(shè)室內(nèi)無源分布式天線系統(tǒng)，傳統(tǒng)DAS方案具有成熟度高的特點，設(shè)計階段考慮充分全面，后期新增網(wǎng)絡(luò)可通過直接合路完成網(wǎng)絡(luò)覆蓋，具有簡單有效且具備良好的兼容性等優(yōu)點，同時也存在以下缺點。

在大中型室分場景中，饋線、無源器件、天線數(shù)量多，施工安裝難度大，對快速覆蓋和隱蔽覆蓋實現(xiàn)難度大，發(fā)生問題或故障后整改難度較大；多網(wǎng)共用分布系統(tǒng)時，多系統(tǒng)隔離需依賴無源器件完成，一旦使用不合格無源器件，容易出現(xiàn)系統(tǒng)干擾；傳統(tǒng)DAS難以保證LTE MIMO雙路平衡，新建站點的節(jié)點多，設(shè)計、施工難以保證雙路平衡，改造站點新建一路利舊一路方案由于早期方案缺失、器件老化及物業(yè)協(xié)調(diào)等原因進行LTE改造更難保證雙路平衡；饋線、無源器件、天線都是啞設(shè)備，無法主動發(fā)現(xiàn)故障，且排查難度大；系統(tǒng)安裝完成后，如果遇到搬遷或拆除等情況，饋線及器件拆除工作量大，難以完全利舊復(fù)用。

而在5G即將到來的現(xiàn)在，室內(nèi)系統(tǒng)能否平滑演進至5G，已經(jīng)成為衡量室內(nèi)覆蓋方案的關(guān)鍵。遺憾的是，目前DAS系統(tǒng)支持的最高頻段為2.7GHz左右，無法支持5G網(wǎng)絡(luò)。所以為了適應(yīng)5G的需求，運營商也必將重視室內(nèi)數(shù)字化覆蓋方案的建設(shè)。

室內(nèi)數(shù)字化覆蓋方案規(guī)模發(fā)展

為了解決傳統(tǒng)室分系統(tǒng)存在的問題，以及考慮未來的技術(shù)演進，運營商開始重視室內(nèi)數(shù)字化覆蓋解決方案的建設(shè)，目前運營商室內(nèi)數(shù)字化覆蓋方案主要包括有源室分系統(tǒng)和飛基站（即企業(yè)級Femto）等。

飛基站為運營商提供了一種低成本的公共場所室內(nèi)覆蓋解決方案。一體化皮基站的設(shè)備集成了基帶單元和射頻單元，一臺設(shè)備即為單個基站。飛基站目前國內(nèi)主要廠家包括飛峰、博威、中興、三元達、大唐等。

飛基站具有體積小、重量輕、即插即用、自配置、易于安裝和維護等優(yōu)點。設(shè)備可以安裝在墻面上，不需要建設(shè)機房，增加了網(wǎng)絡(luò)部署的靈活性，降低了站點租賃費用，實現(xiàn)站點快速補盲、吸熱。一體化皮基站可以通過PON網(wǎng)絡(luò)直連核心網(wǎng)EPC，也可以通過網(wǎng)關(guān)接入。飛基站組網(wǎng)特點如下。

面積不可過大，單臺覆蓋面積1500平方米以內(nèi)，建議面積100～800平方米；用戶數(shù)不可過多，高峰4G用戶數(shù)在100人以內(nèi)；場景業(yè)務(wù)量較高且需要重點保障，提高投資效益；部署設(shè)備不可過多，單個場景1～2臺設(shè)備；減少或避免穿墻損耗，覆蓋15平方米左右，最多考慮穿透一堵墻。

表1 有源室分系統(tǒng)主要廠家設(shè)備情況

圖 LampSite解決方案組網(wǎng)

結(jié)合飛基站覆蓋能力、設(shè)備容量、組網(wǎng)結(jié)構(gòu)等方面分析，建議飛基站應(yīng)用于營業(yè)廳、SOHO、封閉/半封閉會議室等中小型室內(nèi)場景的部署、補盲或熱點分流。

有源室分系統(tǒng)由基帶單元（BBU）、擴展單元和遠端單元組成，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(wǎng)線或光電復(fù)合纜連接,是一種新型室內(nèi)覆蓋解決方案。有源室分系統(tǒng)各廠家設(shè)備情況見表1。

以華為的LampSite為例，其由BBU、RHub和pRRU組成。如圖所示，通過光纖連接BBU、RHub，實現(xiàn)對移動通信基帶信號的室分主干層傳遞，在平層通過網(wǎng)線或光纖接入pRRU，實現(xiàn)末端室分覆蓋。其中RHub和pRRU體積小、重量輕，支持多模演進，軟件實現(xiàn)小區(qū)分裂，監(jiān)控到末端天線。RHub可安裝在機柜、機架和機箱（占1U空間），也可掛墻安裝；pRRU可安裝在室內(nèi)墻面、室內(nèi)天花板、吊頂扣板上。

根據(jù)有源室分系統(tǒng)的技術(shù)特點及現(xiàn)網(wǎng)實際工程應(yīng)用情況，其具有以下特點。新增系統(tǒng)方便，可利舊原系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)可平衡升級至5G，兼容性強；光纖/網(wǎng)線傳輸，設(shè)備美化，施工協(xié)調(diào)簡單，可吊頂或掛墻安裝；單臺設(shè)備支持MIMO，速率提升顯著。戶話務(wù)貢獻能力高（單用戶話務(wù)貢獻能力是無源室分系統(tǒng)的1.2～1.6倍，單位面積話務(wù)貢獻業(yè)務(wù)是無源室分系統(tǒng)的1.16～18倍），用戶體驗好（下行速率近8～13倍于無源室分系統(tǒng)，上行速率3～5倍于無源室分系統(tǒng)）；分布式皮基站可通過軟件實現(xiàn)小區(qū)合并、分裂，靈活地應(yīng)對容量變化；與宏基站共網(wǎng)管，系統(tǒng)監(jiān)控無盲區(qū)，可快速準確定位系統(tǒng)、設(shè)備故障，方便運維。

結(jié)合有源室分系統(tǒng)技術(shù)特點、覆蓋能力、網(wǎng)絡(luò)兼容性、設(shè)備容量分析，有源室分系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于大中型室內(nèi)場景（交通樞紐、寫字樓、商場、大型場館、醫(yī)院、校園等）或重要場景（政府機關(guān)等）。

室內(nèi)數(shù)字化覆蓋方案實際工程效果及商用情況

飛基站由于其覆蓋能力、設(shè)備容量、組網(wǎng)結(jié)構(gòu)等特性，主要用于封閉/半封閉等小型場景的部署、補盲或熱點分流。目前主要在部分運營商商用，在未來5G時代主要作為室內(nèi)覆蓋的補充手段。有源室分系統(tǒng)和傳統(tǒng)DAS的技術(shù)特點及現(xiàn)網(wǎng)實際工程應(yīng)用情況對比分析見表2。

由表2可知，有源室分系統(tǒng)方案除長期工作的可靠性方面仍需時間觀察驗證，以及在中小型建設(shè)場景中投資效益稍遜傳統(tǒng)DAS外，在5G兼容性、組網(wǎng)方案、工程實施、維護網(wǎng)優(yōu)等各方面都優(yōu)于傳統(tǒng)DAS。

由于有源室分系統(tǒng)的各種優(yōu)點，現(xiàn)網(wǎng)已大量部署，其網(wǎng)絡(luò)性能穩(wěn)定，可以滿足運營商的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)質(zhì)量和容量的需求。在國內(nèi)運營商已現(xiàn)網(wǎng)部署及計劃開始的室內(nèi)覆蓋中，大量采用有源分布系統(tǒng)，尤其是大型場館、交通樞紐、高等院校、大型商場等所有高價值、高流量區(qū)域新建的室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)場景。

室內(nèi)數(shù)字化覆蓋方案覆蓋建設(shè)成本

有源室分系統(tǒng)具有與5G兼容、施工方便、速率高、用戶感知好、可視可控等優(yōu)勢，是運營商在5G時代的主要室內(nèi)覆蓋方案。之前有源室分系統(tǒng)造價較高，成為規(guī)模推廣的主要阻礙，在近1～2年運營商大力推動下，各廠家的造價下降30%左右，有源室分系統(tǒng)造價差距已與傳統(tǒng)DAS逐漸縮小。

通過對已經(jīng)部署有源室分系統(tǒng)的綜合造價調(diào)研，在實現(xiàn)相同覆蓋效果的前提下，各個典型場景有源室分系統(tǒng)相對于傳統(tǒng)無源室分系統(tǒng)的造價系數(shù)在1～1.3之間。機場、車站、體育館、展覽館等開闊場景兩者造價基本持平，寫字樓、辦公樓、高校教學(xué)樓等隔斷較多場景造價對比造價系數(shù)接近1.3。

未來隨著有源室分系統(tǒng)規(guī)模的擴大，其造價可能在現(xiàn)有基礎(chǔ)上進一步降低。而且相對傳統(tǒng)DAS，有源室分可以靈活增加新系統(tǒng)（造價約第一套的45%）且和即將到來的5G有良好的適應(yīng)性和可升級性，有源室分系統(tǒng)是未來室內(nèi)覆蓋建設(shè)的趨勢。

未來，室內(nèi)數(shù)字化方案是網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的主角

目前，運營商新建的室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)，以室內(nèi)數(shù)字化方案為主。此外，由于DAS的無源器件支持最高頻段為2.7GHz左右無法支持5G網(wǎng)絡(luò)（主要工作于3.5GHz和4.9GHz），此外，過高的頻段在饋線中傳輸損耗太大，因此傳統(tǒng)DAS無法承擔5G室分覆蓋的重任。有源室分系統(tǒng)具有施工方便、速率高、用戶感知好、可視可控、與5G兼容的優(yōu)勢，是運營商在5G時代的主要室分覆蓋方案。

同時，運營商出于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備利用、投資效率等因素的考慮，以及5G主要作為容量吸收層會與4G長期共存，因此對原有DAS系統(tǒng)不會很快拆除。此外，DAS室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)在電梯、地下停車場、城中村等低流量場景仍具有重要的地位，未來仍將作為4G室內(nèi)低流量場景補盲的室內(nèi)覆蓋手段存在。

因此，在5G商用進程推動下，有源室分系統(tǒng)必然迎來規(guī)模發(fā)展時期，在未來一段時間室內(nèi)數(shù)字化方案將與DAS共存，在新建室內(nèi)覆蓋尤其是5G室內(nèi)覆蓋的規(guī)模上會取代曾經(jīng)DAS在室內(nèi)覆蓋的地位。

在傳統(tǒng)DAS系統(tǒng)無法承擔5G室內(nèi)覆蓋的情況下，有源室分系統(tǒng)等數(shù)字化室內(nèi)覆蓋方案成為了5G室內(nèi)覆蓋的重要手段，由于其新增系統(tǒng)方便，平衡升級5G，施工快捷簡單、速率高，小區(qū)合并分裂方便，可視可控等優(yōu)勢已在現(xiàn)網(wǎng)規(guī)模部署，未來在新建5G室內(nèi)覆蓋上會取代曾經(jīng)DAS在室內(nèi)覆蓋的地位。但作為有源設(shè)備，長期穩(wěn)定性可靠性仍需現(xiàn)網(wǎng)長時間觀察驗證，同時運維也需要注意供電、用電的安全。此外，有源室內(nèi)分布系統(tǒng)在多運營商共建共享情況下的系統(tǒng)集成數(shù)量、干擾隔離等問題需廠商進一步研究提升。

表2 有源室分系統(tǒng)與傳統(tǒng)DAS對比分析