陳宜漂

中通服咨詢設計研究院有限公司

0 引言

5G時代，數(shù)字化室內(nèi)分布系統(tǒng)因其自身的優(yōu)點——容量部署靈活性和高頻適用性獲得廣泛使用。隨著中國廣電的掛牌成立，國內(nèi)第四大運營商定將積極投入通信網(wǎng)絡建設。即使中國廣電與中國移動合作共建5G，但是隨著通信頻段邁向毫米波段，可以預見未來部署在室內(nèi)的天線必然變得更加密集，影響室內(nèi)美觀。這勢必讓室內(nèi)有限的機房、橋架等配套資源及過道、頂棚等天面資源不堪重負。因此，未來數(shù)字化室內(nèi)分布系統(tǒng)應該向著能夠合路的方向演進，只需要一套數(shù)字化室內(nèi)分布系統(tǒng)設備，就能滿足多家運營商不同制式網(wǎng)絡需求。本文提出一套新型數(shù)字化室分模型，實現(xiàn)新型數(shù)字化室分共建共享，對降低建設難度，節(jié)約投資，縮短網(wǎng)絡建設周期具有重要意義。

1 數(shù)字化室分系統(tǒng)的特點

相比傳統(tǒng)傳統(tǒng)DAS，數(shù)字化室分具有遠端單元有源化、運維可視化、傳輸光纖化等特點，支持小區(qū)分裂擴容，支持4T4R和具備室內(nèi)定位能力，在排除故障，容量設置及適應5G高頻信號方面具有重要優(yōu)勢，現(xiàn)有數(shù)字化室分系統(tǒng)數(shù)字化室分系統(tǒng)采用BBU+RHUB+分布式的PRRU。

2 數(shù)字化室分系統(tǒng)的挑戰(zhàn)

2.1 當前室內(nèi)覆蓋的問題

5G的頻段更高，穿透能力差，所以5G更加需要室內(nèi)覆蓋。當前，無論是4G時代已經(jīng)部署的分布式皮基站還是5G正在建設的數(shù)字化室分，都不支持合路共享，運營商需要各自建設自己的分布系統(tǒng)。多家運營商的電信設備“雜”且“多”，不僅信源端電信設備密集，占用多個弱電井或弱電機房等公共空間。分布系統(tǒng)端設備混雜，密集的天線不僅影響美觀，而且天線部署所需的隔離度要求因為天線密集難以滿足。由于下一代網(wǎng)絡建設無法利用現(xiàn)有室分網(wǎng)絡資源，導致下一代網(wǎng)絡建設均需部署一套新的室分系統(tǒng)，這讓室內(nèi)有限的空間資源無法承載不斷新建的室分網(wǎng)絡。此外，下一代室分網(wǎng)絡的重新部署不僅會拖延網(wǎng)絡的建設周期，而且需要投入大量的人力、物力和財力，不利企業(yè)實現(xiàn)降本增效的目標?；谀壳笆覂?nèi)分布系統(tǒng)的覆蓋現(xiàn)狀，本文提出多運營商室內(nèi)覆蓋解決方案，為數(shù)字化室內(nèi)分布系統(tǒng)發(fā)展提供參考。

2.2 多運營商室內(nèi)覆蓋解決方案

多運營商室內(nèi)覆蓋解決方案的提出旨在解決當前室內(nèi)覆蓋的問題，新方案要實現(xiàn)以下幾方面內(nèi)容：

（1）具有合路功能，將多套系統(tǒng)合成一套系統(tǒng)；

（2）支持5G等不同制式的網(wǎng)絡；

（3）實現(xiàn)多運營商多網(wǎng)融合覆蓋；

（4）設備安裝簡單，施工方便；

（5）支持在線監(jiān)控和定位。

相比現(xiàn)有運營商室內(nèi)覆蓋解決方案，新方案具有以下幾個明顯優(yōu)勢：

（1）節(jié)能高效：相比多套系統(tǒng)，現(xiàn)有方案能有效降低設備總功耗；

（2）頻段豐富：支持2G/3G/4G/5G頻段，滿足運營商對不同制式的網(wǎng)絡需求；

（3）多網(wǎng)融合：實現(xiàn)多家運營商多網(wǎng)絡融合覆蓋，運營商不再需要單獨重新部署網(wǎng)絡；

（4）節(jié)約投資：相比單獨建設多套室分系統(tǒng)，極大減少基礎建設投入，明顯節(jié)約投資；

（5）縮短工期：有利于縮短網(wǎng)絡建設周期，加快網(wǎng)絡部署。

3 新型數(shù)字化室分系統(tǒng)設計

3.1 設計原則

傳統(tǒng)DAS的合路是在射頻單元RRU側(cè)實現(xiàn)，新型數(shù)字室分合路選擇在基帶處理單元BBU側(cè)合路，在BBU和RHUB間設計合路節(jié)點設備，暫且命名為合路單元。各家運營商不同網(wǎng)絡的BBU通過該合路單元合路端口連接，經(jīng)過該合路單元對不同BBU的基帶信號進行處理，再通過合路單元輸出口與RHUB連接，該RHUB能夠處理合路單元輸出的混合基帶信號，最后通過光纜或者超六類線將信號發(fā)送到PRRU，該PRRU支持不同頻段的信號。為方便描述，除了合路單元，其他單元的命名與現(xiàn)有數(shù)字室分系統(tǒng)的命名一致，但是性能不一樣，屬于新型設備，支持多家運營商的網(wǎng)絡信號，與合路單元共同實現(xiàn)數(shù)字室分的合路功能。新型數(shù)字化室分系統(tǒng)設計原則如下：

（1）支持的網(wǎng)絡覆蓋面廣：適用4/5G數(shù)字化室分系統(tǒng)，RHUB預留2G/3G RRU連接端口，兼顧2G/3G網(wǎng)絡；

（2）適用性強：合路單元預置端口豐富，除與BBU連接的合路接口和與RHUB連接的輸出端口外，還預置擴展接口，支持合路單元擴展級聯(lián)，滿足C-ran機房或者其他多BBU應用場景的合路需求；

（3）易擴展：設計合路單元擴展單元，適用于RHUB使用數(shù)量多的場景，通過合路單元的擴展單元，滿足不同場景不同覆蓋規(guī)模下的RHUB連接需求；

（4）新增中間節(jié)點少：在現(xiàn)有數(shù)字室分的結(jié)構(gòu)上增加一級合路單元，對于大型場景增加合路單元擴展單元，對現(xiàn)有數(shù)字室分改動少，方便改造現(xiàn)有數(shù)字室分系統(tǒng)；

（5）使用靈活：合路單元適合安裝在機房綜合柜或者設備柜內(nèi)，也可以安裝在樓宇側(cè)室內(nèi)弱電間（井）內(nèi)。

3.2 合路單元

合路單元屬于新型數(shù)字化室分系統(tǒng)的新增節(jié)點，是多運營商共系統(tǒng)覆蓋方案的關(guān)鍵設備。合路單元由設備擴展模塊，信號輸入模塊，信號處理模塊，信號輸出模塊組成。設備擴展模塊將多臺合路單元級聯(lián)，滿足C-ran機房等多BBU場景的使用需求。信號輸入模塊用于接收BBU的輸出信號，通過光纜與BBU的輸出端連接。信號處理模塊用于處理輸入模塊接收到的信號，不同網(wǎng)絡的BBU信號經(jīng)過信號處理模塊后，輸出混合了各家運營商網(wǎng)絡的基帶信號。信號輸出模塊通過光纜將處理好后的信號通過光纜傳輸?shù)竭h端的RHUB，合路單元架構(gòu)示意見圖1。

3.3 合路單元擴展單元

合路單元擴展單元主要應用于遠端RHUB部署數(shù)量規(guī)模大的情景，如大型酒店、醫(yī)院、高校等人流量密集區(qū)域，因PRRU布置較密集，RHUB數(shù)量將達到幾十臺甚至上百臺。擴展單元設計有設備擴展模塊，信號處理模塊及信號輸出模塊。設備擴展模塊承上啟下，實現(xiàn)設備級聯(lián)，信號處理模塊將接收到的信號進行降噪、校驗等數(shù)據(jù)處理，相比合路單元的信號處理模塊，功能更簡單。信號輸出模塊負責將信號通過光纜發(fā)送給RHUB。擴展單元屬于遠端單元，一般與RHUB安裝在同一位置，其框架如圖2所示。

圖1 合路單元框架圖

圖2 合路單元擴展單元框架圖

3.4 新型數(shù)字化室分系統(tǒng)拓撲

多運營商解決方案的新型數(shù)字化室分系統(tǒng)與現(xiàn)有的數(shù)字室分相比，增加了合路單元，總體架構(gòu)由BBU、合路單元、RHUB及遠端PRRU組成。各個單元通過光纖和網(wǎng)線部署組成一個共享系統(tǒng)，實現(xiàn)對目標建筑物的網(wǎng)絡覆蓋。合路單元和合路擴展單元是新型數(shù)字化室分系統(tǒng)的重要組成部分，放大的面板示意圖如圖3和圖4所示，主要有設備擴展端口，BBU信號輸入端口及信號輸出端口。圖5是新型數(shù)字化室分系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)圖，不同BBU的信號通過合路單元處理，再傳送到RHUB，然后發(fā)送給PRRU，最后由PRRU將光電信號轉(zhuǎn)換成射頻信號發(fā)射，實現(xiàn)多網(wǎng)融合覆蓋。

圖3 合路單元總體樣式圖

圖4 合路單元擴展單元框架圖

圖5 新型數(shù)字化室分網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)圖

4 新型數(shù)字化室分系統(tǒng)應用

4.1 多運營商共機房場景

對于多運營商共機房的場景，如共用業(yè)主提供的機房，此時合路單元連接各家運營商BBU后再將整合后的信號傳送給RHUB，當RHUB數(shù)量大于合路單元提供的連接端口數(shù)時，通過擴展單元提供RHUB連接端口。由于是共機房，因此至少只需要1臺合路單元就能夠?qū)崿F(xiàn)各家運營商合路需求。當合路單元的BBU接口數(shù)量小于機房內(nèi)的BBU數(shù)量時，可以在機房內(nèi)擴展合路單元實現(xiàn)，下圖是連接多運營商共機房場景應用示意圖，見圖6。

4.2 多運營商獨立機房場景

多運營商獨立機房的場景在室分建設中應用最為廣泛，BBU安裝在運營商自家機房。當合路單元安裝在機房側(cè)時，通過每家運營商機房安裝至少1臺合路單元實現(xiàn)信號在本機房的合路，最后通過其中一家運營商的機房將信號傳送到遠端的RHUB。圖7以電信機房做為最終的信號輸出機房。選擇有光纖資源到達覆蓋目標的運營商機房為信號輸出機房，充分利用各家運營商的傳輸資源。也可以將合路單元安裝在遠端RHUB側(cè)，不安裝在機房內(nèi)，各家運營商各自部署光纜到遠端合路單元，實現(xiàn)合路功能。這種方法類似共機房場景的連接方式，相當于將共機房場景中合路單元由機房側(cè)放到遠端RHUB側(cè)。當端口數(shù)量不足時，處理辦法與共機房的場景一致。

4.3 新型數(shù)字室分與現(xiàn)有數(shù)字室分對比

通過一定的條件假設，定量分析對比兩者的投資和建設工期，可以得到新型室分在節(jié)約投資和加快工程進度具有明顯優(yōu)勢。根據(jù)經(jīng)驗值，新型設備從研發(fā)到最初產(chǎn)品定價，再到最后批量采購，價格從高到低，最終趨于穩(wěn)定。當價格趨于穩(wěn)定后，同種產(chǎn)品，新一代產(chǎn)品價格一般是現(xiàn)有產(chǎn)品價格的1.2～1.5倍。目前移動5G室分使用的頻段覆蓋能力與4G室分差別不大，電信、聯(lián)通的4G和5G室分系統(tǒng)信源的頻段相差很大，但對于同一運營商同一制式網(wǎng)絡，新型數(shù)字室分設備的數(shù)量與傳統(tǒng)數(shù)字室分設備數(shù)量相同。傳統(tǒng)數(shù)字室分的設備數(shù)量近似與運營商數(shù)量成正比，而新型室分設備數(shù)量不隨運營商數(shù)量增加而增多。對于無線主設備工程，工程投資金額近似跟設備數(shù)量成正比關(guān)系。在相同施工環(huán)境下，工程建設周期也可近似認為與設備數(shù)量成正相關(guān)。假設同一網(wǎng)絡下，建設一套現(xiàn)有數(shù)字室分主設備單位投資為1，單位周期為1，新型數(shù)字室分設備價格取1.5倍現(xiàn)有產(chǎn)品價格，則新型數(shù)字室分和現(xiàn)有數(shù)字室分的關(guān)于投資和建設周期的對比如表1所示。

圖6 多運營商共機房場景應用示意圖

圖7 多運營商獨立機房場景應用示意圖

表1只對4G和5G網(wǎng)絡做了量化對比，2G和3G網(wǎng)絡使用的基本是傳統(tǒng)DAS系統(tǒng)，因此未列入此次對比。且上表分析只計列數(shù)字室分系統(tǒng)設備的投資和安裝，不包括BBU的設備價格和安裝，從上表可以看出，新型數(shù)字室分在多家運營商室分解決方案上具有較大的經(jīng)濟和社會效益。

表1 新型數(shù)字室分與現(xiàn)有數(shù)字室分對比表

5 結(jié)束語

本文在中國廣電誕生的背景下，結(jié)合現(xiàn)有室分系統(tǒng)在室分建設中存在的問題，探討了多運營商室內(nèi)分布系統(tǒng)解決方案。文章提出了新型數(shù)字室分系統(tǒng)模型，描述了新型數(shù)字室分系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)，合路方案及應用場景，并在節(jié)約投資和縮短建設周期上與現(xiàn)有數(shù)字室分作對比，具有明顯的優(yōu)勢。室內(nèi)分布系統(tǒng)共建共享解決方案在一些特定場景具有重要的應用，截止目前，只有傳統(tǒng)DAS系統(tǒng)具備合路功能。本文提出新型數(shù)字室分合路方案，將合路共享擴展到數(shù)字室分領(lǐng)域，為數(shù)字室分更好地在5G及未來通信系統(tǒng)中應用提供思路，為數(shù)字化室分發(fā)展演進提供方向，為探索5G室分共建共享，降本增效提供參考意義。