鞏倩倩 段宗維 楊青青 張虎

摘 要：移動通信技術(shù)日新月異，從2G到3G，從LTE到5G商用，幾年時間已經(jīng)有了翻天覆地的變化。5G技術(shù)的商用，對室內(nèi)深度覆蓋解決能力提出了更高的要求。文章根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)存量室內(nèi)分布系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，充分考慮各運營商共建共享，結(jié)合當前主流新技術(shù)，優(yōu)化建設(shè)方案，按照不同場景，因地制宜制定建設(shè)方案，為運營商開展5G工程建設(shè)提供指導。

關(guān)鍵詞：5G技術(shù);深度覆蓋;建設(shè)方案;室內(nèi)分布系統(tǒng)

0? ? 引言

隨著當下用戶需求的發(fā)展及移動無線網(wǎng)通信技術(shù)的更新，越來越多的移動業(yè)務(wù)發(fā)生在室內(nèi)。4G時代室內(nèi)已是業(yè)務(wù)承載區(qū)和投訴重災(zāi)區(qū)，超過90%的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)生在室內(nèi)，因此建設(shè)一張優(yōu)質(zhì)的室內(nèi)分布網(wǎng)絡(luò)尤為重要。隨著5G牌照的發(fā)放，5G基于的高頻段勢必造成室內(nèi)信號盲區(qū)增加，各運營商解決室內(nèi)深度覆蓋已經(jīng)迫在眉睫。

為實現(xiàn)4G到5G的平滑升級，運營商及鐵塔公司都在積極尋求創(chuàng)新覆蓋方案、建設(shè)新型室內(nèi)分布系統(tǒng)。

1? ? 室內(nèi)分布系統(tǒng)現(xiàn)狀

在2G、3G時代，移動通信技術(shù)處于低頻段發(fā)展，傳統(tǒng)室內(nèi)分布DAS系統(tǒng)（Distribute Antenna System）是解決室內(nèi)覆蓋盲點的有效方案;4G時代傳統(tǒng)室內(nèi)分布DAS系統(tǒng)仍然可以作為有效的解決手段。4G時代后期運營商為了能夠解決故障實時監(jiān)控及站點協(xié)調(diào)難的問題，光分布室內(nèi)分布系統(tǒng)應(yīng)運而生。

1.1? 傳統(tǒng)DAS分布系統(tǒng)

傳統(tǒng)DAS室內(nèi)分布系統(tǒng)方案是4G時代各運營商室分建設(shè)中采用的主流建設(shè)方式，主要是由無源器件、同軸電纜和天線組成。通過合路器將不同制式的信號耦合入同一套分布系統(tǒng)中，使用耦合器和功分器鏈接電纜和天線，完成樓宇內(nèi)部信號覆蓋。

傳統(tǒng)DAS室內(nèi)分布系統(tǒng)雖然能夠滿足4G時代的覆蓋需求，但是其自身部署困難，需要對樓內(nèi)打眼穿線，經(jīng)常遭遇業(yè)主阻撓、饋線損耗較大，應(yīng)用于低業(yè)務(wù)密度場景，增加信源設(shè)備用量，均采用無源器件，無法監(jiān)控，故障排查困難[3]且后期改造復雜，信源及分布系統(tǒng)均需要二次施工。如果要實現(xiàn)MIMO功能，需要建設(shè)雙路室內(nèi)分布系統(tǒng)，投資將會大幅度增加。

傳統(tǒng)DAS室內(nèi)分布系統(tǒng)對于故障定位及后續(xù)維護相對困難，同時，對接頭制作、饋線布放的工藝要求較高，施工過程相對復雜，美觀性較差。因此各設(shè)備廠商相繼推出光纖分布系統(tǒng)，以彌補傳統(tǒng)分布系統(tǒng)的不足。

1.2? 光分布室內(nèi)分布系統(tǒng)

光分布室內(nèi)分布系統(tǒng)的主要組成部分有遠端單元、擴展單元、主控單元3個部分。與傳統(tǒng)室內(nèi)分布相比，采用光電轉(zhuǎn)換技術(shù)是數(shù)字光分布系統(tǒng)一大特點，同時提升了單個信源覆蓋面積，普通饋線被光電復合纜所代替，信源主設(shè)備不需就近安裝在物業(yè)點，設(shè)備可內(nèi)置天線，施工過程相對簡單、美化程度高，設(shè)備支持MIMO功能，不僅支持2/4G雙模工作方式，同時遠端設(shè)備可通過獨立網(wǎng)管進行監(jiān)控。

擴展單元與主控單元之間通過光纖的方式連接，遠端單元與擴展單元之間通過光電復合纜的方式連接。光纖及光電復合纜相對于饋線，節(jié)約資源，降低成本，可與寬帶一同進場施工，降低協(xié)調(diào)難度。主要組成單元均為有源設(shè)備，遠端設(shè)備可通過獨立的網(wǎng)管進行監(jiān)控，便于后續(xù)維護與故障排查。

4G時代以前各制式通信設(shè)備工作于低頻段（2.7 GHz以下），使得現(xiàn)網(wǎng)存量傳統(tǒng)DAS室內(nèi)分布系統(tǒng)的無源器件及天線不支持5G高頻段（3.5 GHz，4.9 GHz），因此5G時代合路現(xiàn)網(wǎng)存量傳統(tǒng)DAS室內(nèi)分布系統(tǒng)的方案無法實現(xiàn)4G到5G的平滑升級。

如果新建傳統(tǒng)DAS室內(nèi)分布系統(tǒng)，饋線對高頻段信號衰減較大，造成合路點增多，增加信源投資;同時要達到5G時代的速率要求，室內(nèi)分布系統(tǒng)天線側(cè)要滿足4T4R，就意味著要建設(shè)4路分布系統(tǒng)，不僅投資將成倍增加，多信道也會導致鏈路不平衡，造成性能差問題。

同時，由于光分布室內(nèi)分布系統(tǒng)同樣是由傳統(tǒng)RRU作為信源，也無法完成4G到5G的直接改造。所以，各設(shè)備廠商及鐵塔公司都在積極探索新的解決方案。

2 5G時代室內(nèi)分布系統(tǒng)發(fā)展趨勢

隨著人們對室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的需求越來越多，新業(yè)務(wù)應(yīng)用不斷更新，新技術(shù)部署日新月異，使5G室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)面對超大容量業(yè)務(wù)需求，網(wǎng)絡(luò)演進需求多樣化，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)復雜度高等問題。針對以上問題，5G室內(nèi)分布系統(tǒng)采用數(shù)字化有源的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，易于網(wǎng)絡(luò)演進，便捷實現(xiàn)MIMO，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擴容動態(tài)化，適配需求智能化。

2.1? 5G室分采用的關(guān)鍵技術(shù)

2.1.1? 超密組網(wǎng)

5G超密集組網(wǎng)是將控制和承載分離，并以簇化集中控制為主要技術(shù)特征的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。采用UDN網(wǎng)絡(luò)部署，增加單位面積內(nèi)站點密度，利用虛擬層技術(shù)，即單層實體網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建虛擬多層網(wǎng)絡(luò)（虛擬層和實體層），虛擬層承載控制信令，負責移動性管理，實體微基站承載數(shù)據(jù)傳輸。

實現(xiàn)簇內(nèi)小區(qū)間干擾協(xié)同、無線資源協(xié)同、移動性管理，提升了網(wǎng)絡(luò)容量;激活用戶數(shù)與站點數(shù)比率越來越大，每個用戶的服務(wù)節(jié)點數(shù)得到提高，以提升用戶體驗。

2.1.2? 虛擬nTnR

基于數(shù)字化技術(shù)的nTnR網(wǎng)絡(luò)，通過技術(shù)創(chuàng)新，在不增加硬件成本的條件下，利用多個4T4R pRRU覆蓋的交疊區(qū)組成一個8T8R/16T16R的虛擬網(wǎng)絡(luò)，從而為用戶帶來成倍的高速體驗。無須硬件改動，通過后臺軟件升級即可快速實現(xiàn)8T8R或16T16R，成倍提升用戶高速體驗;

2.1.3? Massive MIMO及大規(guī)模天線陣列

Massive MIMO技術(shù)能充分利用空間資源，通過多個天線實現(xiàn)多發(fā)多收，在不增加頻譜資源和天線發(fā)射功率的情況下，可以成倍的提高系統(tǒng)信道容量。同時采用空間自由度，最大限度地提高無線鏈路傳輸?shù)目煽啃裕瑥亩@得更廣的覆蓋范圍和更好的用戶體驗。區(qū)別于4G MIMO的最多8天線，5G MIMO中可實現(xiàn)16/32/64/128天線，甚至更多，形成大規(guī)模天線陣列，以滿足波束賦形根據(jù)特定場景自適應(yīng)的調(diào)整天線。

5G時代MIMO技術(shù)，通過大規(guī)模天線陣列負責在發(fā)送端和接收端將越來越多的天線聚合進越來越密集的數(shù)組，同時波束賦形負責將每個信號引導到終端接收器的最佳路徑上，提高信號強度，避免信號干擾。同時大大降低了四根天線同時經(jīng)歷深度衰落的概率，使組合接收信號的信噪比波動穩(wěn)定，提高了接收信號的質(zhì)量。能夠有效提升終端接收信號強度;同頻服務(wù)更多用戶，提高網(wǎng)絡(luò)容量;有效減少小區(qū)間的干擾。利用空間信道衰落的獨立性，向下4個空間信道的維度（四個并行數(shù)據(jù)流在同時頻率資源上傳輸），上行兩個空間信道的維度，空間重用增益，峰值率提高100%[2]。

2.2? 5G室內(nèi)覆蓋發(fā)展思路

在5G時代，主要工作頻段處于3.5GHz、4.9GHz及以上的高頻段網(wǎng)絡(luò)，以至室內(nèi)分布系統(tǒng)天線點位數(shù)量會有所增加[1]，隨著5G時代人們對網(wǎng)絡(luò)要求越來越高，手機終端各種應(yīng)用將爆炸式增多，要求5G室內(nèi)分布系統(tǒng)具有以下特點：（1）5G室內(nèi)分布設(shè)備要體積小、重量輕;（2）5G網(wǎng)絡(luò)具有高容量，低時延，提升用戶體驗;（3）施工簡便，改造升級無須二次進場;（4）實現(xiàn)4G、5G共摸平滑演進;（5）可視化運維，系統(tǒng)維護及故障排查簡單。

35G時代新型數(shù)字室分的運用

5G時代，隨著傳統(tǒng)DAS室內(nèi)分布系統(tǒng)暴露出不可協(xié)調(diào)的弊端，針對業(yè)務(wù)密集型重點場景（例如交通樞紐、大型場館等）各設(shè)備廠家推出新型數(shù)字室分系統(tǒng)，如華為的LampSite、中興的Qcell、愛立信的RDS等。和傳統(tǒng)DAS相比，新型數(shù)字化室分系統(tǒng)具有部署簡單、施工協(xié)調(diào)難度小、擴容靈活、運維可視等優(yōu)點，可以大大提高網(wǎng)絡(luò)容量，提升網(wǎng)絡(luò)運維效率。

新型數(shù)字室分主要由基帶單元（BBU）、擴展單元（p-Bridge）、遠端單元（pRRU）3級架構(gòu)組成。遠端單元將射頻單元和天線功能集成于一身，提高了美化程度，降低了天線尺寸，擴展單元與遠端單元之間采用網(wǎng)線或光電復合纜連接，降低了協(xié)調(diào)及施工難度。遠端單元內(nèi)置4T4R天線，可以實現(xiàn)Massive MIMO功能，提高用戶容量，增加用戶體驗。同時遠端單元為有源設(shè)備，可以實現(xiàn)多模開通，可實時對遠端設(shè)備進行監(jiān)控，使故障排查更加直觀簡單。

新型數(shù)字化室分系統(tǒng)部署簡單、運維可視、管理智能、維護方便，能夠跟隨標準，支持4G、5G各階段的業(yè)務(wù)、容量、用戶體驗等需求，可以平滑升級，最大程度縮減建設(shè)周期，將是5G時代重點場景室內(nèi)分布系統(tǒng)的主要解決方案?？紤]運營商投資成本，傳統(tǒng)DAS系統(tǒng)仍將占有一席之地，鐵塔公司積極探索創(chuàng)新型廣角泄露電纜設(shè)計方案，解決覆蓋問題的特殊場景。

4? ? 結(jié)語

5G時代，由于現(xiàn)網(wǎng)存量傳統(tǒng)DAS分布系統(tǒng)的無源器件和饋線不支持高頻段，不能對器件進行監(jiān)控，改造成本高，不能大規(guī)模擴容，因此傳統(tǒng)DAS分布系統(tǒng)在5G時代只能用于某些低頻段、低容量場景（例如隧道、地下停車場、電梯等）。而新型數(shù)字化室分系統(tǒng)由于部署簡單、運維可視化、支持大規(guī)模MIMO等優(yōu)點，更適合向5G平滑過渡，將是5G室內(nèi)分布系統(tǒng)的主角。

[參考文獻]

[1]陳武，劉金鳳.5G時代室內(nèi)分布系統(tǒng)發(fā)展趨勢[J].數(shù)字通信世界，2019（10）：139-140.

[2]王成文，孫鵬飛，王宏博.5G網(wǎng)絡(luò)在室內(nèi)分布系統(tǒng)中的發(fā)展趨勢[J].中國新通信，2019（16）：70-71.

[3]李民.淺析5G時代室內(nèi)分布系統(tǒng)發(fā)展趨勢研究[J].電子世界，2018（24）：42.

（編輯 何 琳）