【摘 ?要】首先提出5G場景化室內解決方案，以現(xiàn)網某大廈、某博覽會場館作為典型的兩種不同場景開展實踐應用，評估方案效果，并對在此過程中發(fā)現(xiàn)的終端與核心網之間的端到端適配問題進行分析解決，對后續(xù)5G室分部署尤其是重大展館的保障部署提供方案借鑒。

【關鍵詞】室分部署;終端接入問題

doi：10.3969/j.issn.1006-1010.2019.12.012 ? ? ?中圖分類號：TN929.5

文獻標志碼：A ? ? ?文章編號：1006-1010（2019）12-0061-06

引用格式：黃云飛，梁力維. 5G場景化室內部署及端到端問題解決實踐案例[J]. 移動通信， 2019，43（12）： 61-66.

5G Scenario-based Indoor Deployment and End-to-End Problem Solving Practice Case

HUANG Yunfei， LIANG Liwei

（Guangdong Branch of China Telecom Co.， Ltd.， Guangzhou 510180， China）

[Abstract]?This paper first proposes a 5G scenario-based indoor solution， and then a building and an expo venue are adopted to be two different typical scenarios for practical applications. The effectiveness of the solution is further evaluated， and the end-to-end adaptation issue between the terminal and the core network is analyzed and solved. The results provide reference for subsequent deployment of 5G indoor environment， especially for the supporting deployment of the exhibition halls.

[Key words]room deployment; terminal access issues

0 ? 引言

5G商用初期，網絡聚焦熱點場景，重點包括營業(yè)廳、政府機構、重大展廳等，用于保障用戶體驗和支撐重大業(yè)務演示，室內覆蓋方案顯得尤為重要。

1 ? 5G場景化室內部署方案

1.1 ?室內覆蓋可選方案

5G室內覆蓋可行的方案有5G純有源、5G有源+無源、5G無源、5G皮基站等四大類，各種方案的對比如下。

（1）5G純有源

5G純有源即5G有源室分。優(yōu)勢：可支持4T4R;支持sub 3G與C-band的多模;運維可視、維護方便。不足：有源價格高、功耗大;設備重、體質大，安裝要求高。

（2）5G有源+無源

◆5G有源室分+無源天線（全向小天線）。優(yōu)勢：在隔斷多或狹長的場景，外接天線可實現(xiàn)延伸覆蓋，提高設備的利用率，降低投資。不足：有源價格高、功耗大;設備重、體質大，安裝要求高;支持3.5G的新型無源器件，目前還沒有量產且價格是相應現(xiàn)有無源器件的1.5～2倍，而且不可以監(jiān)控;實現(xiàn)4T4R需要外接4路天饋，工程實施難度加大;同時支持外接與內置天線同步發(fā)射功率的現(xiàn)有設備只能實現(xiàn)2T2R。

◆5G有源室分+無源天線（窄波束天線）。優(yōu)勢：在容量需求高的空曠區(qū)域，可有效控制覆蓋，實現(xiàn)多小區(qū)部署;可支持4T4R。不足：有源價格高、功耗大;設備重、體質大，安裝要求高。

（3）5G無源

◆5G無源室分（5G RRU+漏纜）。優(yōu)勢：在高鐵、地鐵等隧道場景，能實現(xiàn)5G信號的均勻連續(xù)覆蓋。不足：只有5/4的漏纜支持3.5 GHz頻段，現(xiàn)有常用的13/8泄漏電纜無法利舊;實現(xiàn)4T4R需要建設4路漏纜，工程上難以實現(xiàn)。

◆5G無源室分（5G RRU+射燈天線互打）。優(yōu)勢：在住宅小區(qū)場景，可采用美化射燈天線實現(xiàn)小區(qū)室內的5G覆蓋。不足：支持3.5 GHz的新型無源器件，目前還沒有量產，價格是相應現(xiàn)有無源器件的1.5～2倍，且不可以監(jiān)控;目前射燈天線只能實現(xiàn)2T2R，影響速率性能。

◆5G無源室分（5G RRU+小天線）。優(yōu)勢：可支持多系統(tǒng)合路共用天饋。不足：支持3.5 GHz的新型無源器件，目前還沒有量產，且價格是相應現(xiàn)有無源器件的1.5～2倍，且不可以監(jiān)控;實現(xiàn)4T4R需要建設4路天饋，工程上難以實現(xiàn);信源只能選8T8R設備，無法充分利用設備的發(fā)射功率;3.5 GHz高頻段造成饋線損耗增加，導致覆蓋能力下降。

（4）5G一體化皮基站

優(yōu)勢：可實現(xiàn)4T4R或2T2R;組網不需要網關;價格相對有源設備便宜。不足：設備穩(wěn)定性比有源主設備差;回傳方式采用IPRAN回傳，不建議采用PON回傳。

1.2 ?有源室分場景化部署方案

5G室分的建設主要是采用有源分布系統(tǒng)進行覆蓋，對于新增室分覆蓋的場景，可根據(jù)目標區(qū)域4G覆蓋的情況，新增5G單模或5G雙模有源室分進行覆蓋。對于已建設有源室分的場景，增加5G覆蓋共有三種實現(xiàn)方案。

（1）疊加方案（如圖1）

圖1 ? ?疊加方案

◆方案說明：新布放網線/光電復合纜（或利舊預埋的網線），與4G同點位部署新增的5G單模pRRU，新增擴展單元及BBU。

◆優(yōu)點：單獨部署，不受原有網線拉遠距離的限制。

◆缺點：需要重新布線;新增了pRRU，對安裝空間要求高。

◆適用場景：已有4G有源室分的場景。

（2）替換方案（如圖2）

圖2 ? ?替換方案

◆方案說明：利舊已有的網線/光電復合纜，同時把原4G pRRU替換為4G&5G多模pRRU，替換原有擴展單元，BBU增加5G基帶板進行升級。

◆優(yōu)點：不需要重新布放線纜，部署簡單，施工周期短。

◆缺點：廠家支持情況不同，4G/5G需同廠家;設備造價相對高，網線超過100 m時帶寬不滿足。

◆適用場景：已有4G有源室分的場景。

（3）級聯(lián)方案（如圖3）

圖3 ? ?級聯(lián)方案

◆方案說明：利舊已有的光電復合纜，新增5G單模pRRU進行級聯(lián)，5G單模pRRU要求在級聯(lián)的第一級，替換原有擴展單元，BBU增加5G基帶板進行升級。

◆優(yōu)點：可以利舊原4G設備及光電復合纜，減少線纜的施工。

◆缺點：網線供電能力有限，無法滿足兩個單元級聯(lián);需要光電復合纜才適用。

◆適用場景：已有4G有源室分且原有線纜為光電復合纜的場景。

（4）新建5G方案（如圖4）

圖4 ? ?新建5G方案

◆方案說明：新增5G BBU、擴展單元和5G單模pRRU，新布放網線/光電復合纜。

◆優(yōu)點：單模設備功耗低。

◆缺點：需新布線。

◆適用場景：4G已有覆蓋（無源或室外站），只需新增5G的場景。

（5）新建4G/5G方案（如圖5）

圖5 ? 新建4G/5G方案

◆方案說明：新增4G/5G BBU、擴展單元和4G&5G多模pRRU，新布放網線/光電復合纜。

◆優(yōu)點：4G/5G同套設備，降低了對安裝空間和用電功耗的需求。

◆缺點：4G/5G需同廠家。

◆適用場景：4G和5G都還未覆蓋的場景。

1.3 ?實踐應用

（1）場景1：4G/5G有源部署方案（某博覽會展館）

◆方案介紹

某展館4G/5G均采用室分Lampsite進行覆蓋，5G網絡組網為NSA組網。4G/5G pRRU采用級聯(lián)方式，并分別外接天線同步覆蓋。每個展館安裝12個4G pRRU+12個4G窄波束天線+12個5G pRRU+12個5G窄波束天線。場館有源方案如圖6所示。

◆效果評估

對測試數(shù)據(jù)進行分析，展館內各規(guī)劃小區(qū)覆蓋區(qū)域準確，小區(qū)間切換正常，展館平均RSRP為77 dBm，下行平均速率687 Mb/s，峰值速率可達895 Mb/s，上行平均速率122 Mb/s。

（2）場景2：4G傳統(tǒng)DAS及5G有源結合部署方案（某辦公大廈）

◆方案介紹

某辦公大廈4G部署傳統(tǒng)室分進行覆蓋，5G部署Lampsite進行覆蓋。5G網絡組網為NSA。

◆效果評估

選取某樓層的測試數(shù)據(jù)進行分析，22樓劃分為1個5G小區(qū)，不涉及小區(qū)間切換。樓層平均RSRP為-79.34 dBm，平均SINR為23.80 dB，下行平均速率為837 Mb/s，上行平均速率為101 Mb/s。

2 ? 端到端問題解決

2.1 ?問題現(xiàn)象描述

測試發(fā)現(xiàn)終端1關閉5G開關后，小于13 s內開啟5G開關，手機不能正常接入5G網絡。使用終端2進行驗證，關閉5G開關后，小于13 s內開啟5G開關，手機可以正常接入5G網絡。

（1）現(xiàn)象一

◆基站上層指示開關：關閉。

◆終端1測試結果：關閉終端5G開關，手機LOG快速更改為4G;13 s內再次打開終端5G開關，終端始終無法接入5G網絡;如超過20 s后再打開終端5G開關，終端可以正常接入5G網絡。

◆終端2測試結果：關閉終端5G開關后，手機快速顯示4G標識，再次打開終端5G開關后，手機接入5G網絡，且手機顯示5G標識。

（2）現(xiàn)象二

◆基站上層指示開關：打開。

◆終端1測試結果：關閉終端5G開關，手機LOG更改為4G需時長≥13 s;之后打開終端5G開關，終端可以正常接入5G網絡。

◆終端2測試結果：關閉5G終端開關后，手機快速顯示4G標識，再次打開終端5G開關后，無論當前網絡是否有5G網絡，手機都馬上顯示5G標識。如果有5G網絡，手機正常接入5G網絡。

（3）現(xiàn)象三

◆基站上層指示開關：打開。

◆終端1測試結果：關閉終端5G開關;手機LOG未更新為4G前，再次打開終端5G開關，手機LOG保持在5G;此時，Speed Test測速時無法請求服務器或者不能完成測速，提示為：“測試無法完成。請檢查您的網絡連接，然后重試”;使用網頁等業(yè)務，出現(xiàn)卡頓問題。

◆終端2測試結果：關閉5G終端開關后，手機快速顯示4G標識，再次打開終端5G開關后，無論當前網絡是否有5G網絡，手機都馬上顯示5G標識。如果有5G網絡，手機正常接入5G網絡。

上層指示開關參數(shù)為UpperLayerIndicationSwitch，

該參數(shù)用于控制小區(qū)在SIB2中是否廣播UpperLayer

Indication-r15信元。當該參數(shù)設置為on時，表示SIB2會廣播UpperLayerIndication-r15信元，且不依賴于NR鄰區(qū)配置，此時終端無論空閑態(tài)還是連接態(tài)，只要接入LTE錨點站，就會顯示5G信號。當該參數(shù)設置為off時，表示SIB2不會廣播UpperLayerIndication-r15信元，此時手機必須接入LTE錨點并且添加NR輔載波成功，才顯示5G信號。

2.2 ?問題詳細分析

（1）問題現(xiàn)象一分析

3GPP協(xié)議的23401中明確：如果S1連接存在，eNodeB應該發(fā)NAS消息。

對終端1用戶信令進行了跟蹤分析，如圖7紅色方框所示，NAS層的消息是INIT_UE_MSG，即終端發(fā)起了initial類型的TAU。邏輯上講initial類型的TAU本身就是在無S1連接狀態(tài)下的第一條消息，initial本身的含義就是要建立從非注冊態(tài)到注冊態(tài)的連接。initial類型的TAU只有用戶初始上線，或者用戶處于idle態(tài)時才會發(fā)起。在關閉手機5G開關后，手機處于4G網絡，仍為連接態(tài)，此時發(fā)起initial消息相矛盾。

由于終端1發(fā)起的TAU類型不對，導致MME釋放了之前舊的連接，即發(fā)起了release釋放流程。這個release釋放流程和終端發(fā)起的intial_TAU流程沖突。核心網需要先處理完release后才正常處理TAU。也就是說關閉5G開關后，雖然終端LOG更改為4G，實際上終端還沒有切換到4G，MME還在處理S1 release流程。這時打開5G開關，終端便無法接入5G網絡，需要等待超過13 s打開5G開關才能正常訪問5G網絡。圖7為終端異常信令流程圖，圖8為終端正常測試信令圖。

（2）問題現(xiàn)象二分析

打開基站上層指示開關情況下，關閉5G開關，在核心網側依然會觸發(fā)異常TAU流程，導致回切4G時長大于等于13 s。只是打開基站上層指示開關情況下，MME處理完S1 release和TAU流程后，手機LOG才更改為4G。之后打開5G開關，基站引導終端發(fā)起注冊5G的行為，終端可以快速接入5G。

（3）問題現(xiàn)象三分析

該問題為現(xiàn)象一MME處理流程異常延伸問題，當前暫無規(guī)避措施。

2.3 ?解決措施

（1）臨時規(guī)避方案

打開錨點站上層指示開關，關閉終端5G開關后，當手機LOG更改為4G后再打開手機5G開關，這樣終端可以正常接入5G網絡。

（2）最終解決方案

◆待MME側后續(xù)版本優(yōu)化，提高MME處理能力的容錯性;

◆廠家芯片終端修改，關閉5G開關改變發(fā)起TAU的類型。

3 ? 經驗總結

3.1 ?室分兩大部署場景

場景1用4G/5G有源部署方案，場景2用4G傳統(tǒng)DAS及5G源結合部署，從測試效果看，下行平均速率達680 Mb/s以上，峰值速率可達890 Mb/s以上，上行平均速率為120 Mb/s以上。

3.2 ?終端適配問題總結

問題原因：終端發(fā)起異常T類型的TAU與核心網發(fā)起release釋放流程產生沖突，導致終端無法快速在4G與5G NSA之間快速釋放和接入。

臨時規(guī)避方案：打開錨點站上層指示開關，關閉終端5G開關后，當手機LOG更改為4G后再打開手機5G開關，這樣終端可以正常接入5G網絡。

最終解決方案：

（1）待MME側后續(xù)版本優(yōu)化，提高MME處理能力的容錯性;

（2）廠家芯片終端修改關閉5G開關，改變發(fā)起TAU的類型。

參考文獻：

[1] 朱元德. 5G室分發(fā)展趨勢及方案設計[J]. 通信電源技術， 2016，35（10）： 175-176.

[2] 丁遠，王楚鋒. 4*4 MIMO實現(xiàn)5G室分系統(tǒng)的研究[J]. 信息技術與信息化， 2019（4）： 146-148.

[3] 張建強，馮博，王春宇. 5G網絡室內覆蓋解決方案[J]. 電信快報， 2017（5）： 9-11.

[4] 王思宇，張春旺，馬寶華. 5G室分演進方案研究[C]//5G網絡創(chuàng)新研討會（2018）論文集. 廣州： 移動通信編輯部， 2018.

[5] 黃海暉，劉大洋. 5G時代室內覆蓋解決方案綜述[J]. 移動通信， 2019，43（6）： 42-46.

[6] 葉輝，劉海玲. 5G時代室內分布系統(tǒng)發(fā)展趨勢分析[J]. 通信世界， 2018（18）： 47-48.

[7] 孫勝齊. 5G網絡室分建設思路[J]. 電子技術與軟件工程， 2018（19）： 21.

[8] 陳慧敏，劉磊. 室內分布系統(tǒng)面向5G演進方案探討[J]. 廣東通信技術， 2019（3）： 44-48.

[9] 牛曉光. 5G時代室內分布系統(tǒng)發(fā)展趨勢思考[J]. 中國新通信， 2018（24）： 144.

[10] 夏聰. UWB在5G智慧室分系統(tǒng)中的應用研究與實現(xiàn)[J]. 無線互聯(lián)科技， 2019（11）： 45-46.★