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        5G室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)方案研究

        2020-06-17 06:45:22
        廣東通信技術(shù) 2020年5期
        關(guān)鍵詞:漏纜室分無(wú)源

        1 引言

        隨著工信部2019年6月6日發(fā)布5G商用牌照,5G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)再次加速,進(jìn)入到規(guī)模部署階段。5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)可以分為室外站和室內(nèi)分布系統(tǒng)兩部分,對(duì)電信和聯(lián)通而言,由于5G基站的頻率在3.4~3.6 GHz,要比現(xiàn)有4G網(wǎng)絡(luò)頻率高,導(dǎo)致其在建筑物穿透時(shí)損耗也比較大,通過(guò)室外照射覆蓋室內(nèi)會(huì)更加困難。在這種情況下,一些大型的樓宇建筑需要通過(guò)新建室內(nèi)分布系統(tǒng)的方式進(jìn)行覆蓋。

        2 傳統(tǒng)DAS分布系統(tǒng)演進(jìn)存在的問(wèn)題

        根據(jù)工信部對(duì)5G頻段的劃分:3.3~3.6 GHz和4.8~5 GHz頻段作為5G系統(tǒng)的工作頻段,其中3.3~3.4 GHz頻段原則上限室內(nèi)使用?,F(xiàn)有分布系統(tǒng)在向5G演進(jìn)時(shí)碰到以下問(wèn)題。

        2.1 現(xiàn)有傳統(tǒng)DAS室內(nèi)分布系統(tǒng)不支持3.5 GHz頻段,難以利舊

        在現(xiàn)有室內(nèi)分布系統(tǒng)基礎(chǔ)上進(jìn)行信源合路或新建的方式進(jìn)行可大大節(jié)省建設(shè)成本、加快建設(shè)進(jìn)度。但到了5G階段,這種建設(shè)方式難以為繼,主要原因包括以下三個(gè)方面:

        (1)現(xiàn)網(wǎng)DAS室內(nèi)分布系統(tǒng)的器件及天線最高只支持到2.7 GHz頻段,不支持3.5 GHz頻段,器件改造難度非常大;

        (2)現(xiàn)網(wǎng)DAS室內(nèi)分布系統(tǒng)的饋線雖然支持3.5 GHz頻段,但3.5 GHz頻段饋線損耗大,為實(shí)現(xiàn)與4G相當(dāng)?shù)母采w電平需要大幅提升信源功率;

        (3)現(xiàn)網(wǎng)DAS室內(nèi)分布系統(tǒng)90%以上只支持單通道,不支持4T4R或以上的多通道。如果部署四通道,饋線和器件質(zhì)量、工藝質(zhì)量難以保證各鏈路性能的平衡。

        2.2 5G穿透損耗更大,室外信號(hào)難以實(shí)現(xiàn)室內(nèi)深度覆蓋

        以4G通用的1.8 GHz頻段進(jìn)行對(duì)比,根據(jù)鏈路預(yù)算,3.5 GHz頻段的綜合損耗比1.8 GHz高約14 dB,室外基站難以實(shí)現(xiàn)5G室內(nèi)深度覆蓋。

        綜上所述,如新建5G多通道無(wú)源室分,將面臨饋線損耗大、建設(shè)成本高、施工難度大、器件不成熟、工藝質(zhì)量要求高等問(wèn)題,因此,5G室內(nèi)覆蓋將向有源化、數(shù)字化方向發(fā)展。

        3 5G室分分布系統(tǒng)建設(shè)方案

        針對(duì)上述室內(nèi)分布系統(tǒng)存在的問(wèn)題,在進(jìn)行5G室分建設(shè)時(shí)可以考慮以下建設(shè)方案:

        3.1 新增5G有源室內(nèi)分布系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)高價(jià)值熱點(diǎn)區(qū)域的覆蓋

        有源室分系統(tǒng)一般由基帶單元(BBU)、擴(kuò)展單元(HUB)和遠(yuǎn)端單元(pRRU)組成,基帶單元與擴(kuò)展單元通過(guò)光纖連接,擴(kuò)展單元與遠(yuǎn)端單元通過(guò)網(wǎng)線或光電復(fù)合纜連接。

        有源室內(nèi)分布系統(tǒng)具有容量高、可擴(kuò)展性強(qiáng)、更容易施工等優(yōu)勢(shì),但相對(duì)于傳統(tǒng)的DAS分布系統(tǒng),其建設(shè)成本明顯增加。以4G為例,有源室分建設(shè)成本約為傳統(tǒng)無(wú)源室分成本的1.5~2倍,所以目前4G有源室分優(yōu)先部署于業(yè)務(wù)量需求高的重點(diǎn)樓宇,其它大部分室內(nèi)場(chǎng)景對(duì)容量需求不高,以滿足覆蓋為主,仍然依靠傳統(tǒng)DAS分布系統(tǒng)覆蓋。

        5G與4G類似,同樣面臨建設(shè)成本高,能耗高的問(wèn)題,因此宜針對(duì)高價(jià)值熱點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行有源室分的建設(shè)。在進(jìn)行5G室分建設(shè)時(shí),如建筑物已有4G有源室分系統(tǒng),可考慮在原有室分系統(tǒng)上疊加5G有源室分系統(tǒng)或者將原有4G室分系統(tǒng)替換為4G/5G有源室分系統(tǒng),如圖1所示。

        圖1 4G有源室分向5G演進(jìn)示意

        3.2 重耕現(xiàn)有的2G/3G/4G頻段,利用低頻實(shí)現(xiàn)室內(nèi)5G信號(hào)覆蓋

        采用這種方案的前提是要將2G/3G/4G用戶遷移到5G網(wǎng)絡(luò),將現(xiàn)有低頻釋放出來(lái)才能進(jìn)行重耕。在5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期,用戶的遷移比例還比較低,頻率釋放緩慢,可操作性較差,建議在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中后期進(jìn)行低頻重耕。

        在現(xiàn)網(wǎng)室內(nèi)分布系統(tǒng)中,傳統(tǒng)DAS系統(tǒng)的占比很高,約占60~80%左右。低頻重耕可以很好地解決現(xiàn)有傳統(tǒng)DAS系統(tǒng)不支持3.5 GHz頻段,5G信號(hào)無(wú)法合路到現(xiàn)有分布系統(tǒng)中的問(wèn)題。

        在對(duì)室分進(jìn)行低頻重耕時(shí),可同時(shí)考慮頻譜動(dòng)態(tài)共享技術(shù),同時(shí)滿足4G和5G用戶的接入,如圖2所示。

        在5G建網(wǎng)初期,當(dāng)5G用戶比較少的情況下,系統(tǒng)可以將頻譜多分配給4G用戶;當(dāng)5G用戶逐漸增加時(shí),系統(tǒng)會(huì)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷情況對(duì)頻譜資源進(jìn)行調(diào)整,逐漸向5G用戶傾斜。

        圖2 4G/5G動(dòng)態(tài)時(shí)隙分配示意

        對(duì)重耕現(xiàn)有低頻網(wǎng)絡(luò)而言,如果帶寬有限,如只有10~20 M帶寬,則重耕后的上下行速率將會(huì)受帶寬的影響較大,用戶體驗(yàn)和4G相當(dāng)或略高,無(wú)法體現(xiàn)出5G的高速率優(yōu)勢(shì)。

        3.3 采用“有源室分+無(wú)源天線”的方式降低建設(shè)成本,對(duì)中低容量場(chǎng)景進(jìn)行覆蓋

        在不能進(jìn)行低頻重耕的情況下,在中低容量場(chǎng)景下可采用“有源室分+無(wú)源天線”的方案,通過(guò)在有源設(shè)備上外接無(wú)源天線的方式擴(kuò)大有源室分遠(yuǎn)端單元的覆蓋范圍,減少遠(yuǎn)端單元的使用量,從而降低室分整體建設(shè)成本,如圖3所示。

        圖3 “有源室分+無(wú)源天線”組網(wǎng)示意

        以某樓宇某層為例,5G采用“有源室分+無(wú)源天線”的方式進(jìn)行室內(nèi)覆蓋,采用3個(gè)PRRU+12面單極化天線的方案,如圖4所示。

        圖4 某樓宇的5G“有源室分+無(wú)源天線”室內(nèi)覆蓋示意

        通過(guò)測(cè)試:上述覆蓋方案下5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋良好,RSRP≥-110 dbm的比例約為95%,平均場(chǎng)強(qiáng)為-86 dBm,DT測(cè)試下行平均速率400 Mbps以上,DT測(cè)試上行平均速率100 Mbps以上。

        一般來(lái)說(shuō),每個(gè)pRRU帶的無(wú)源天線越多,則建設(shè)成本下降越多,同時(shí)速率下降也越多,下降幅度在20~40%左右。

        3.4 開(kāi)發(fā)支持3.5G的無(wú)源器件,新建DAS系統(tǒng)對(duì)中低容量場(chǎng)景區(qū)域進(jìn)行覆蓋

        目前業(yè)界已經(jīng)有了支持3.5 GHz頻段的無(wú)源器件,可進(jìn)行5G無(wú)源室分系統(tǒng)的建設(shè),但新器件造價(jià)較高,還未規(guī)模商用。后續(xù)還需運(yùn)營(yíng)商繼續(xù)推動(dòng)無(wú)源產(chǎn)業(yè)鏈,實(shí)現(xiàn)無(wú)源器件量產(chǎn)并降低價(jià)格,以實(shí)現(xiàn)5G無(wú)源室分系統(tǒng)的規(guī)模建設(shè)。

        3.5 特殊場(chǎng)景可采用泄露電纜或者“微RRU+定向天線”的方式進(jìn)行覆蓋

        針對(duì)一些特殊場(chǎng)景,如營(yíng)業(yè)廳、地鐵/高鐵隧道等場(chǎng)景可采取其他方式進(jìn)行覆蓋:

        (1)營(yíng)業(yè)廳:對(duì)營(yíng)業(yè)廳而言,由于其間隔較少,比較空曠,可采用一體化微RRU或“微RRU+定向天線”的方式進(jìn)行覆蓋;

        (2)地鐵隧道:對(duì)地鐵隧道而言,由于地鐵列車車速一般不超過(guò)80 km/h,隧道壁可安裝設(shè)備,可以考慮采用“RRU+5/4漏纜”或“微RRU+定向天線”覆蓋的方案,如圖5所示。

        圖5 隧道采用八木天線覆蓋示意

        在進(jìn)行漏纜增加時(shí),可考慮增加1根、2根或4根的方式,使用不同的漏纜帶來(lái)的覆蓋效果也不一樣,如表1所示。

        (3)高鐵隧道:由于高鐵列車車速特別大,不能在隧道壁上安裝設(shè)備,所以只能考慮采用“RRU+5/4漏纜”的覆蓋方式。高鐵隧道避車洞間距500 M,設(shè)備安裝與取電必須在避車洞內(nèi),墻面有足夠空間余量新增漏纜。從目前5G測(cè)試來(lái)看,RRU在間距500 M場(chǎng)景的場(chǎng)景下,漏纜還無(wú)法實(shí)現(xiàn)3.5 GHz的5G網(wǎng)絡(luò)連續(xù)覆蓋,需同步采用其他增強(qiáng)方式。

        表1 地鐵新增漏纜優(yōu)劣勢(shì)對(duì)比

        4 結(jié)論

        5G網(wǎng)絡(luò)由于頻段高導(dǎo)致室外基站覆蓋室內(nèi)比較困難,導(dǎo)致很多場(chǎng)景下需要進(jìn)行室內(nèi)分布系統(tǒng)的建設(shè)。但在進(jìn)行室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)時(shí),仍然面臨著現(xiàn)有DAS室分器件不支持3.5 GHz頻段、饋線損耗大、有源室分建設(shè)成本高等問(wèn)題,因此,需根據(jù)不同的場(chǎng)景選擇不同的建設(shè)方案,同時(shí)推動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展,降低建設(shè)成本。

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