[李木榮 陳思翰]
室內(nèi)分布系統(tǒng)是室內(nèi)覆蓋重要建設(shè)手段,其中傳統(tǒng)DAS 系統(tǒng)發(fā)展最早、最為成熟,成為2G/4G 室內(nèi)覆蓋最為主要的建設(shè)方式。以國(guó)內(nèi)某運(yùn)營(yíng)商為例,現(xiàn)網(wǎng)4G 室內(nèi)分布系統(tǒng)物業(yè)點(diǎn)超50 萬(wàn),其中采用傳統(tǒng)DAS 建設(shè)的比例達(dá)88%。到了5G 時(shí)代,基于視頻、監(jiān)控、VR 等高速率業(yè)務(wù)的興起,對(duì)室內(nèi)覆蓋性能提到更高要求。如何對(duì)存量大規(guī)模的傳統(tǒng)DAS 系統(tǒng)進(jìn)行改造引入5G 的同時(shí)提升網(wǎng)絡(luò)性能,是5G 室內(nèi)覆蓋重點(diǎn)探討并解決的問(wèn)題。
5G 定義了eMBB、URLLc 及mMTC 三大典型應(yīng)用場(chǎng)景,其中eMBB 面向高速率業(yè)務(wù)應(yīng)用,如高清視頻、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí),相應(yīng)速率要求如表1 所示,滿足2 K 高清視頻或準(zhǔn)VR 業(yè)務(wù)需要的基本速率要求約為13 Mbit/s 或25 Mbit/s,滿足4K 高清視頻或基本VR 業(yè)務(wù)需要的基本速率要求約為48 Mbit/s 或68 Mbit/s。隨著業(yè)務(wù)等級(jí)越高所需速率要求也就越高,因此室內(nèi)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)速率的提升是影響未來(lái)業(yè)務(wù)發(fā)展的重要因素之一。
表1 5G 室內(nèi)業(yè)務(wù)速率要求
業(yè)務(wù)速率提升最常用的方式就是大帶寬和多天線。以國(guó)內(nèi)某運(yùn)營(yíng)商5G 室內(nèi)覆蓋2.6 GHz 網(wǎng)絡(luò)為例,根據(jù)室內(nèi)部署分布系統(tǒng)天線情況,多天線的性能分為1T1R、2T2R、4T4R 三種。對(duì)于4T4R 場(chǎng)景,在100 MHz 帶寬下5G 單用戶(hù)上、下行峰值速率最高可達(dá)250 Mbit/s、1 700 Mbit/s,如下表2 所示。為達(dá)到更高速率的業(yè)務(wù)體驗(yàn),在室內(nèi)覆蓋網(wǎng)絡(luò)部署的過(guò)程中需充分考慮多天線組網(wǎng)。
表2 5G 室內(nèi)站單用戶(hù)峰值速率
從結(jié)構(gòu)上,傳統(tǒng)DAS 系統(tǒng)作為室內(nèi)無(wú)線基站的天饋系統(tǒng),用于將射頻信號(hào)傳輸?shù)綐怯顑?nèi)部各個(gè)區(qū)域并通過(guò)天線進(jìn)行發(fā)送實(shí)現(xiàn)室內(nèi)覆蓋,它一般由耦合器、功分器、無(wú)源天線、饋線及合路器(多信號(hào)源時(shí)使用)組成,如圖1所示。作為最常用的室內(nèi)覆蓋技術(shù),具有設(shè)備性能穩(wěn)定、可靠性高、多系統(tǒng)支持能力強(qiáng)、造價(jià)低等特點(diǎn),但其設(shè)計(jì)復(fù)雜度高、使用器件饋線多、施工難度大、維護(hù)難度大,因此一定程度上也限制了它的使用。
圖1 傳統(tǒng)DAS 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖
從多天線角度,傳統(tǒng)DAS 系統(tǒng)可通過(guò)建設(shè)多路實(shí)現(xiàn)多天線聯(lián)合收發(fā)性能,但是隨著建設(shè)分布系統(tǒng)通路越多,所需的饋線、器件就越多,其建設(shè)難度將呈指數(shù)上升,因此,目前最為常用的是單路傳統(tǒng)DAS 系統(tǒng)和雙路傳統(tǒng)DAS 系統(tǒng)。單路傳統(tǒng)DAS 直接饋入5G 后,上、下行用戶(hù)峰值速率為125 Mbit/s、425 Mbit/s;雙路傳統(tǒng)DAS 系統(tǒng)直接饋入5G 后,上、下行用戶(hù)峰值速率為250 Mbit/s、850 Mbit/s。如國(guó)內(nèi)某運(yùn)營(yíng)商4G 室內(nèi)分布系統(tǒng)物業(yè)點(diǎn)中,單路傳統(tǒng)DAS 系統(tǒng)的比例高達(dá)77%、雙路傳統(tǒng)DAS 系統(tǒng)比例僅為11%,因此在做5G 室內(nèi)覆蓋建設(shè)時(shí),為了實(shí)現(xiàn)更高速率及用戶(hù)體驗(yàn),需要單路傳統(tǒng)DAS 系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造。從4K/8K 高清視頻或良好VR 業(yè)務(wù)的需求上,至少要實(shí)現(xiàn)雙路傳統(tǒng)DAS 系統(tǒng)的性能。
單路傳統(tǒng)DAS 系統(tǒng)改造為雙路系統(tǒng)或者雙路傳統(tǒng)DAS 系統(tǒng)改造為四路系統(tǒng),在建設(shè)上需按原系統(tǒng)1:1 建設(shè)1套或2套饋線與器件,如圖2所示為單路改雙路的示意圖。它的問(wèn)題在于需重新沿著原理的線路進(jìn)行布線,同點(diǎn)位安裝天線,因此改造施工難度較大,特別對(duì)于運(yùn)行多年的系統(tǒng),線路的排查難度更大。
圖2 單路傳統(tǒng)DAS 改造為雙路示意圖
因此,考慮傳統(tǒng)DAS 系統(tǒng)改造多路的施工難度,積累多年室內(nèi)覆蓋經(jīng)驗(yàn)的廣東移動(dòng)創(chuàng)新性提出了5G 增速器的解決方案,以更簡(jiǎn)便的施工及成本解決傳統(tǒng)DAS 系統(tǒng)多路改造問(wèn)題。
5G 增速器技術(shù)融合了變頻及無(wú)線MIMO 的理念,在原傳統(tǒng)DAS 系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)易改造,使單路傳統(tǒng)DAS 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)雙流、雙路傳統(tǒng)DAS 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)四流的性能。從結(jié)構(gòu)上,5G 增速器分為近端單元和遠(yuǎn)端單元兩級(jí)結(jié)構(gòu),近端單元主要安裝信源側(cè),在下行傳輸時(shí)它將RRU 的一通道2.6 GHz 信號(hào)變頻為中頻信號(hào)與RRU 其他通道2.6 GHz 信號(hào)同時(shí)饋入同一饋線上,使得同一饋線可傳輸RRU 多通道信號(hào);在上行傳輸時(shí)它將其中的中頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為2.6 GHz傳輸?shù)皆O(shè)備側(cè)。遠(yuǎn)端單元是一個(gè)無(wú)線接收設(shè)備,在下行傳輸時(shí)它接收傳統(tǒng)DAS 系統(tǒng)的中頻信號(hào)并然后變頻為2.6 GHz發(fā)給用戶(hù);在上行傳輸時(shí)它接收用戶(hù)2.6 GHz 通過(guò)變頻為中頻信號(hào)發(fā)給傳統(tǒng)DAS 系統(tǒng)。
5G 增速器實(shí)現(xiàn)多天線的原理在于通過(guò)變頻使遠(yuǎn)端單元發(fā)射接收2.6 GHz 信號(hào)與原傳統(tǒng)DAS 系統(tǒng)天線發(fā)射接收2.6 GHz 信號(hào)形成多天線收發(fā)的能力。以單路改雙路為例,5G 信源RRU A/B 兩通道同時(shí)接入近端單元,并將B通道2.6 GHz 信號(hào)變頻為中頻信號(hào),與A 通道2.6 GHz 信號(hào)進(jìn)行合路,饋入到原單路傳統(tǒng)DAS 分布系統(tǒng)并經(jīng)原室內(nèi)天線發(fā)射兩個(gè)信號(hào),通過(guò)遠(yuǎn)端單元接收中頻信號(hào)并還原為2.6 GHz 信號(hào),與原分布系統(tǒng)天線2.6 GHz 信號(hào)形成多天線收發(fā),從而實(shí)現(xiàn)多流性能,如圖3 所示。
圖3 5G 增速器改造原理示意圖
5G 增速器最大的亮點(diǎn)在于不需對(duì)原分布系統(tǒng)做過(guò)多的改造,僅需將5G 信源RRU 接入近端單元的輸入端,然后將原饋線連接輸出端即可,類(lèi)似增加異頻合路器的改造工作量。另外,為了達(dá)到多流效果,遠(yuǎn)端單元進(jìn)行靠近原傳統(tǒng)DAS 系統(tǒng)的天線安裝即可,不需對(duì)原傳統(tǒng)DAS 系統(tǒng)天線進(jìn)行施工改造,遠(yuǎn)端單元是一個(gè)即插即用、靈活部署的設(shè)備,更貼近用戶(hù)需求。因此,在整個(gè)改造過(guò)程中,原來(lái)整個(gè)傳統(tǒng)DAS 系統(tǒng)近視不動(dòng)。但是,5G 增速器也有其問(wèn)題,該設(shè)備為有源設(shè)備需單獨(dú)供電,近端單元就近RRU 安裝供電問(wèn)題易于解決,但是遠(yuǎn)端單元如設(shè)備量多,其需要取電點(diǎn)位也就多。考慮遠(yuǎn)端單元取電問(wèn)題,目前提供就近取電、遠(yuǎn)程供電兩種確定方式,就近取電即在用戶(hù)側(cè)找一個(gè)220 V 插座即可、遠(yuǎn)程供電可在弱電井外拉電線對(duì)遠(yuǎn)端單元進(jìn)行供電。
為驗(yàn)證5G 增速器的實(shí)際性能,以單路傳統(tǒng)DAS 系統(tǒng)為例,對(duì)比5G 增速器建設(shè)前后網(wǎng)絡(luò)性能的變化。
4.2.1 定點(diǎn)測(cè)試情況
測(cè)試上看,5G 增速器對(duì)傳統(tǒng)DAS 系統(tǒng)的性能效果提升顯著,下行速率達(dá)632 Mbit/s,較未采用5G 增速器的單流性能提升80%;上行速率達(dá)96 Mbit/s,較未采用5G增速器的單流性能提升95%。如圖4 所示。
圖4 單路傳統(tǒng)DAS 引入5G 增速器定點(diǎn)測(cè)試情況
4.2.2 遍歷測(cè)試情況
從試點(diǎn)的遍歷測(cè)試來(lái)看,引入5G 增速器后也對(duì)室內(nèi)覆蓋整體的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量有了顯著的提升,不僅提升了用戶(hù)速率、而且也提升網(wǎng)絡(luò)覆蓋質(zhì)量。
(1)用戶(hù)速率提升情況:采用5G 增速器后,遍歷平均下行速率達(dá)531 Mbit/s,速率提升了86%;上行速率達(dá)59 Mbit/s,速率提升了84%。
(2)覆蓋提升情況:采用5G 增速器后,網(wǎng)絡(luò)覆蓋場(chǎng)強(qiáng)SSB-RSRP 提升5 dB、信噪比SSB-SINR 提升4 dB。如表3 所示。
表3 5G 增速器遍歷測(cè)試情況
5G 增速器不僅對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能有顯著的提升,而且相比常規(guī)的單路傳統(tǒng)DAS 系統(tǒng)改造雙流從施工及造價(jià)上都有一定優(yōu)勢(shì),5G 增速器綜合建設(shè)造價(jià)約是常規(guī)的單路傳統(tǒng)DAS 系統(tǒng)改造雙流的90%。因此,可廣泛用于現(xiàn)有單路傳統(tǒng)DAS 系統(tǒng)改造雙路需求的場(chǎng)景,如寫(xiě)字樓、醫(yī)院、餐飲娛樂(lè)場(chǎng)所、工廠、酒店、政府機(jī)關(guān)等。如圖5 所示。
圖5 5G 增速器應(yīng)用場(chǎng)景
傳統(tǒng)DAS 系統(tǒng)作為發(fā)展最早、應(yīng)用最廣的室內(nèi)覆蓋建設(shè)手段,在面向5G 高速率要求的eMBB 業(yè)務(wù)場(chǎng)景時(shí),傳統(tǒng)DAS 系統(tǒng)的業(yè)務(wù)滿足度顯然略有不足,特別是單路傳統(tǒng)DAS 系統(tǒng)性能更弱。為激活傳統(tǒng)DAS 系統(tǒng)的性能、充分盤(pán)活現(xiàn)有資源及投資,可通過(guò)引入5G 增速器提升網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量,在進(jìn)行簡(jiǎn)單改造后,使單路傳統(tǒng)DAS 系統(tǒng)具備雙流性能、使雙路傳統(tǒng)DAS 系統(tǒng)具備四流性能,為打造高品質(zhì)5G 室內(nèi)覆蓋網(wǎng)絡(luò)提供了更豐富及靈活的手段。