5G室內(nèi)覆蓋網(wǎng)絡(luò)需精細化建設(shè)智能化演進

曾俞瑋

山東廣電網(wǎng)絡(luò)有限公司青島分公司 山東青島 266000

中國5G室分網(wǎng)絡(luò)頻段劃分已經(jīng)明確，中國移動：5G頻段在2．6GHz；中國聯(lián)通和中國電信：5G頻段在3．3GHz。三大運營商及鐵塔公司存在大量傳統(tǒng)無源分布系統(tǒng)，分布系統(tǒng)無源設(shè)備（POI）、天線、無源器均不支持3．3GHz頻段。對那些存量的傳統(tǒng)無源分布系統(tǒng)需要改造，如何改造才能既滿足5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋需要，又能最大限度的降低改造成本是5G室分改造首要目標[1]。

1 室內(nèi)數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)覆蓋的現(xiàn)狀

室內(nèi)應(yīng)用是未來5G的主要應(yīng)用場所，因此如何實現(xiàn)室內(nèi)5G網(wǎng)絡(luò)的覆蓋成為各大通信運營商重點探究的課題之一。最為快速有效的方式是結(jié)合當(dāng)前已有的室內(nèi)覆蓋方案進行改制，已有的覆蓋方案主要有：室外覆蓋室內(nèi)、DAS系統(tǒng)（DistributedAntennaSystem，DAS）。下面分別進行說明。（1）室外覆蓋室內(nèi)：這個方案的關(guān)鍵在于信號的傳播損耗不能太大，所以5G如果采用這種覆蓋方式的話，效果將大打折扣。因為5G采用的是C-Band頻段，穿透墻體的損耗大于4G采用的Sub-3GHz的頻段，在鏈路的損耗上將多上8～13dB。這個方案對實現(xiàn)5G的室內(nèi)覆蓋是很困難的，需要結(jié)合其他的系統(tǒng)來進行彌補。（2）DAS系統(tǒng)：現(xiàn)有的DAS系統(tǒng)主要使用功分器、合路器、耦合器、天線等無源器件來進行組網(wǎng)設(shè)計，它的工作頻段為800M～2．7GHz，無法支持5G網(wǎng)絡(luò)的主流頻段3．5G及以上的要求。在這個架構(gòu)上要想建設(shè)5G室內(nèi)系統(tǒng)，需要更換全部器件，成本和建設(shè)難度特別大。除此之外，3．5GHz和4．8GHz這兩個頻段的鏈路損耗更高，需要通過增加信源的功率和數(shù)量來完成室內(nèi)的深度覆蓋。另一方面，傳統(tǒng)的EAS系統(tǒng)實現(xiàn)的是2x2MIMO，而且存在兩通道不平衡情況下的吞吐量下降問題。5G將主流采用4x4MIMO的形式，這種部署的方案以及成本也是需要詳細評估的[2]。

2 5G室內(nèi)覆蓋網(wǎng)絡(luò)需精細化建設(shè)智能化演進

2.1 大型場館網(wǎng)絡(luò)覆蓋技術(shù)

大型場館場景單一，主要為室內(nèi)覆蓋場景，人員密集，屬于上行受限場景，需重點解決容量需求。大型場館內(nèi)重要設(shè)施多，需要保障目標多，該場景往往較為開闊且范圍較廣。場景內(nèi)的用戶多，整體業(yè)務(wù)使用量大，尤其對于上行業(yè)務(wù)需求量較為迫切。大型場館場景為干擾和上行受限場景。大型場館的部署方案為5G室內(nèi)分布皮基站覆蓋，平層采用PRRU覆蓋，看臺區(qū)域采用賦形天線覆蓋。采用小型賦形天線模式滿足高容量和多小區(qū)配置，解決密集賽事時流動性強和容量需求大的問題，保證5GNR和LTE多頻多模協(xié)同組網(wǎng)下實現(xiàn)4T4R標準[3]。

2.2 有源室分覆蓋方案

5G有源室分覆蓋方案具有高容量（支持4T4R）、部署快速、運維可視化、故障定位準確、運維便利等優(yōu)點。5G有源室內(nèi)覆蓋方案采用三級架構(gòu)，由基帶處理單元BBU、匯聚單元（集中/擴展單元）以及遠端射頻單元pRRU組成。其中，BBU多部署于建筑物中心機房或者運營商綜合機房，匯聚單元部署于建筑物弱電井，遠端射頻單元內(nèi)置天線，通過光電復(fù)合纜或網(wǎng)線分布到覆蓋區(qū)域，實現(xiàn)5G覆蓋。當(dāng)前華為Lampsite、中興Qcell、愛立信Dot為代表的主流5G有源室分覆蓋方案，均支持在匯聚單元和遠端射頻單元采用光電復(fù)合纜連接，最遠距離可達300m，能夠滿足絕大多數(shù)覆蓋場景。5G有源室分覆蓋方案細分的話，可分為一體化皮站和分布式皮站。

2.3 SmallCell覆蓋技術(shù)

SmallCell是一種低效率的無線接入節(jié)點，在頻譜內(nèi)能實現(xiàn)10～200m范圍的覆蓋，通過在建筑內(nèi)外增加SmallCell，能夠提高信號在室內(nèi)的覆蓋率，并且吸收更多的熱點數(shù)據(jù)流量。SmallCell覆蓋技術(shù)與FemtoCell與室外站相結(jié)合的覆蓋技術(shù)相比較，SmallCell效果更好，不需要建設(shè)機房等配套設(shè)備，同時集成度較高，在放置位置及應(yīng)用場景的選擇上更為靈活，能夠有效滿足室內(nèi)用戶對通信移動信號的需求。在5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初始階段，SmallCell還不會發(fā)生急劇增加，當(dāng)前國內(nèi)主流設(shè)備廠所生產(chǎn)的SmallCell設(shè)備與傳統(tǒng)室內(nèi)通信分布系統(tǒng)相比較，成本要高1．3倍左右，但是對著室內(nèi)5G移動通信用量的爆發(fā)式增長，設(shè)備價格就會隨著使用基數(shù)的增加而降低。為此從技術(shù)性與經(jīng)濟性角度考慮，SmallCell都是解決5G移動通信信號在室內(nèi)覆蓋的最佳技術(shù)方案[4]。

2.4 室內(nèi)5G覆蓋數(shù)字化的方案設(shè)計

室內(nèi)5G覆蓋數(shù)字化的方案優(yōu)選采用扁平化的架構(gòu)，目的是為了簡化當(dāng)前室內(nèi)的分布式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，方便快速建設(shè)和維護，符合5G發(fā)展和未來網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的趨勢[5]。本文提供一種室內(nèi)5G覆蓋數(shù)字化的設(shè)計實例，采用三層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的模式，由基帶單元（BBU）、集線設(shè)備（RHUB）和射頻遠端單元（PRRU）三大部分組成。各部分間采用實用性最好的連接方式，具體做法是使用光纖來連接基帶單元和集線設(shè)備，使用網(wǎng)線來連接集線設(shè)備和射頻遠端單元。相比較于傳統(tǒng)的EAS系統(tǒng)，這種扁平化的室內(nèi)5G覆蓋數(shù)字化的方案具有以下優(yōu)點。（1）引入了有源的射頻遠端單元，作為一個小型的基站設(shè)備，它有功耗低但覆蓋范圍廣的優(yōu)點，還支持即插即用，對于安裝和維護來說非常友好。這種設(shè)計還為集中管理提供了可靠的基礎(chǔ)。（2）使用網(wǎng)線和光纖同時對數(shù)據(jù)進行傳輸，可以彌補傳統(tǒng)DAS系統(tǒng)不支持5G頻段且無法支撐4x4MIMO模式的缺陷，這種組網(wǎng)模式代替了傳統(tǒng)的射頻，很好的實現(xiàn)了室內(nèi)5GNR和LTE的融合[6]。

3 結(jié)語

5G業(yè)務(wù)大部分發(fā)生于室內(nèi)，5G室內(nèi)深度覆蓋面臨挑戰(zhàn)。本文對5G網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)深度覆蓋存在問題進行了總結(jié)和分析。根據(jù)工程經(jīng)驗總結(jié)了5G室內(nèi)深度建設(shè)方案，提出了針對5G不同場景差異化覆蓋建設(shè)思路，并討論了未來5G室內(nèi)深度覆蓋的研究方向，對5G室內(nèi)深度覆蓋工程建設(shè)具有一定的指導(dǎo)意義。