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        關(guān)于5G室分低成本建設(shè)的研究

        2022-11-17 01:24:14楊敏強(qiáng)干大成楚科科
        江蘇通信 2022年5期
        關(guān)鍵詞:系統(tǒng)建設(shè)

        楊敏強(qiáng) 李 覲 干大成 楚科科

        中通服咨詢?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司

        0 引言

        根據(jù)行業(yè)預(yù)測(cè),5G時(shí)代85%的業(yè)務(wù)發(fā)生在室內(nèi),室分建設(shè)重要性進(jìn)一步提升。隨著5G宏站規(guī)?;ㄔO(shè)的增速放緩,網(wǎng)絡(luò)建設(shè)逐步由廣度覆蓋向深度覆蓋轉(zhuǎn)變,重點(diǎn)城市、重點(diǎn)區(qū)域的5G室分部署加快節(jié)奏,預(yù)測(cè)未來(lái)三年5G室分將進(jìn)入規(guī)?;渴饡r(shí)期。同時(shí)5G業(yè)務(wù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的時(shí)延、帶寬等性能提出了更高的要求,在5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)投資有限的條件下,通過(guò)低成本建設(shè)室分,可最大化實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)部署。

        1 現(xiàn)階段5G室分方案

        行業(yè)內(nèi)針對(duì)5G室內(nèi)覆蓋主要手段包括有源室分、多路無(wú)源室分、分布式MIMO(multiple-in multiple-out,多入多出)、廣角漏纜系統(tǒng),天線對(duì)打等方案。

        1.1 有源室分

        有源室分系統(tǒng)示意如圖1所示。有源室分是一種分布式皮基站,通過(guò)在室內(nèi)進(jìn)行光電復(fù)合纜布線的信源系統(tǒng),由基帶單元(BBU)、擴(kuò)展單元(HUB)及遠(yuǎn)端單元(PRRU)組成,架構(gòu)扁平,具有部署靈活,隱蔽性強(qiáng)、擴(kuò)容靈活方便、端到端透明可監(jiān)控、可維護(hù)性強(qiáng)的特點(diǎn)。有源室分設(shè)備市場(chǎng)采購(gòu)價(jià)格較高,不支持多運(yùn)營(yíng)商共享接入,無(wú)論是一家運(yùn)營(yíng)商獨(dú)建還是多家運(yùn)營(yíng)商重復(fù)建設(shè),建設(shè)成本對(duì)標(biāo)無(wú)源室分均有較大提升,而且所有設(shè)備均為有源設(shè)備,總體設(shè)備功耗大,維護(hù)電費(fèi)也呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。

        圖1 有源室分系統(tǒng)示意圖

        適用場(chǎng)景:隔斷少,內(nèi)部無(wú)線傳輸環(huán)境好、高話務(wù)、高容量場(chǎng)景。

        1.2 多路無(wú)源室分

        多路無(wú)源室分系統(tǒng)示意如圖2所示。由合路設(shè)備、功分器、耦合器、饋線及天線等無(wú)源器件組成的雙路或多路室分系統(tǒng),通過(guò)將天線、饋線、無(wú)源器件等產(chǎn)品頻段擴(kuò)展至700-3700MHz,可以支持5G多系統(tǒng)接入,網(wǎng)絡(luò)性能較穩(wěn)定、技術(shù)成熟度高、維護(hù)難度低。

        圖2 多路無(wú)源室分系統(tǒng)示意圖

        無(wú)源室分為實(shí)現(xiàn)更好的MIMO效果,多路建設(shè)中要求各支路天線間距需滿足1-1.5米,較高的安裝空間需求,提升了物業(yè)協(xié)調(diào)難度,同時(shí)無(wú)源室分系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)多,容易引入干擾,并且系統(tǒng)無(wú)法監(jiān)控。

        適用場(chǎng)景:業(yè)務(wù)速率要求一般,現(xiàn)場(chǎng)美化要求較低。

        1.3 分布式MIMO

        分布式MIMO即通過(guò)不同分布系統(tǒng)支路發(fā)射信號(hào)覆蓋至相同區(qū)域后形成MIMO區(qū)域,可提升峰值速率的效果。分為同樓層分布式MIMO及跨樓層分布式MIMO,其中同樓層分布式MIMO主要指將同一樓層覆蓋不同區(qū)域且相鄰的分布系統(tǒng)作為5G分布式MIMO使用;跨樓層分布式MIMO,主要指將相鄰樓層覆蓋相同對(duì)應(yīng)區(qū)域的分布系統(tǒng)作為5G分布式MIMO通道使用。MIMO覆蓋效果區(qū)域接收到的多通道信號(hào)電平差值需在一定范圍以內(nèi)(盡量小于20dB),差值越大效果將越差。同樓層分布式MIMO示意如圖3所示,跨樓層分布式MIMO示意如圖4所示。

        圖3 同樓層分布式MIMO示意圖

        圖4 跨樓層分布式MIMO示意圖

        適用場(chǎng)景:業(yè)務(wù)速率要求較低,同一平層需多路室分系統(tǒng)進(jìn)行覆蓋,且相鄰兩組分布系統(tǒng)間環(huán)境相對(duì)開(kāi)闊,具備一定的無(wú)線信號(hào)重疊覆蓋區(qū);或者相鄰兩層建筑建構(gòu)相同,分布系統(tǒng)部署方式相近,樓層間無(wú)線信號(hào)穿透損耗不大。

        1.4 廣角漏纜系統(tǒng)

        廣角漏纜系統(tǒng)示意如圖5所示。廣角漏纜系統(tǒng)作為傳統(tǒng)無(wú)源室分的衍生產(chǎn)品,將天線、饋線、無(wú)源器件功能集于一體,具備信號(hào)傳輸及信號(hào)收發(fā)功能,相比傳統(tǒng)室分,漏纜信號(hào)覆蓋更加均勻。方案具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、互調(diào)干擾低的特點(diǎn)。與傳統(tǒng)的室分天饋系統(tǒng)相比,適用場(chǎng)景比較受限,系統(tǒng)難以入室,且綁扎和固定較難,半徑僅能有效覆蓋10-15米,針對(duì)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)無(wú)法形成有效覆蓋。

        圖5 廣角漏纜系統(tǒng)示意圖

        適用場(chǎng)景:業(yè)務(wù)速率要求一般,房間進(jìn)深較短,無(wú)隔斷或墻體穿透損耗較小區(qū)域。

        1.5 天線對(duì)打

        針對(duì)住宅小區(qū)類(lèi)場(chǎng)景,業(yè)務(wù)需求一般、建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜,天線無(wú)進(jìn)房間可行性的特點(diǎn),行業(yè)內(nèi)推出室外天線對(duì)打方案,采用大張角射燈天線,通過(guò)低層上仰,高層下傾,中層交叉對(duì)打的方式,無(wú)線信號(hào)由窗戶進(jìn)入房間,完成室內(nèi)信號(hào)覆蓋。該方案可快速覆蓋、施工協(xié)調(diào)難度小、易美化,但也存在天饋系統(tǒng)易老化的不足。天線對(duì)打示意如圖6所示。

        圖6 天線對(duì)打示意圖

        適用場(chǎng)景:業(yè)務(wù)速率要求較低,外墻窗體較大或?yàn)椴A粔Y(jié)構(gòu)。

        1.6 方案投資效益

        根據(jù)工程實(shí)際情況,將上述方案的投資及下載數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)標(biāo)分析,數(shù)據(jù)如表1所示。

        表1 室分方案投資效益對(duì)標(biāo)表

        2 低成本室分建設(shè)

        經(jīng)過(guò)多年的室分建設(shè)發(fā)展,現(xiàn)有技術(shù)方案較成熟,新的可創(chuàng)新手段較匱乏,僅通過(guò)對(duì)現(xiàn)有方案的優(yōu)化演進(jìn)降低建設(shè)投資的空間有限,故根據(jù)各方案的優(yōu)缺點(diǎn),結(jié)合站點(diǎn)場(chǎng)景、建筑結(jié)構(gòu)、隔斷情況及業(yè)務(wù)需求合理選擇最佳建設(shè)方案已成為降低建設(shè)投資的一種有效手段。

        2.1 室分微場(chǎng)景劃分

        按覆蓋目標(biāo)的建筑特點(diǎn)、業(yè)務(wù)特點(diǎn)、覆蓋類(lèi)型細(xì)分功能區(qū),進(jìn)行微場(chǎng)景劃分。以高鐵車(chē)站為例可細(xì)分售票廳、候車(chē)廳、出站口、電梯、站臺(tái)區(qū)、辦公區(qū)等。微場(chǎng)景劃分原則指引如表2所示。

        表2 微場(chǎng)景劃分原則指引表

        2.2 建設(shè)方案評(píng)估模型

        微場(chǎng)景建設(shè)方案評(píng)估模型如表3所示。將微場(chǎng)景與建設(shè)方案按環(huán)境兼容-容量需求-覆蓋率優(yōu)先級(jí)判定方案可實(shí)施性,再根據(jù)方案的速率指標(biāo)及成本指標(biāo)評(píng)估各類(lèi)方案建設(shè)優(yōu)先級(jí),同時(shí)根據(jù)業(yè)主訴求、項(xiàng)目周期等設(shè)置修正因子,合理選擇最佳建設(shè)方案,推進(jìn)低成本建設(shè)。微場(chǎng)景擬建方案明細(xì)如表4所示。

        表3 微場(chǎng)景建設(shè)方案評(píng)估模型

        表4 微場(chǎng)景擬建方案明細(xì)表

        根據(jù)上述建設(shè)方案現(xiàn)場(chǎng)完工后測(cè)試,整個(gè)高鐵站場(chǎng)強(qiáng)集中在-10dBm到-65dBm之間,場(chǎng)強(qiáng)為-65dBm的覆蓋率為90.96%,滿足覆蓋需求。覆蓋效果測(cè)試如圖7所示。

        圖7 節(jié)點(diǎn)儀設(shè)備及測(cè)試場(chǎng)地

        圖7 覆蓋效果測(cè)試圖

        通過(guò)項(xiàng)目建設(shè)造價(jià)分析,細(xì)分微場(chǎng)景差異化建設(shè)方案比全量采用有源室分總資降低52.50%。建設(shè)投資對(duì)標(biāo)如表5所示。

        表5 建設(shè)投資對(duì)標(biāo)表

        3 結(jié)束語(yǔ)

        綜上所述,各方案均有自己的優(yōu)缺點(diǎn),部分方案覆蓋效果佳,但建設(shè)成本高,不適合全面推廣;部分方案建設(shè)成本低,但容量與下載速率又無(wú)法滿足現(xiàn)場(chǎng)需求;部分投資效益高的方案又因樓宇結(jié)構(gòu)布局的特殊性,現(xiàn)場(chǎng)不具備實(shí)施條件。因此根據(jù)建筑物的業(yè)務(wù)需求、結(jié)構(gòu)及功能的不同,進(jìn)行微場(chǎng)景的劃分,改變當(dāng)前室分建設(shè)同一物業(yè)點(diǎn)全量使用一種方案的建設(shè)方式,室分方案根據(jù)微場(chǎng)景擇優(yōu)建設(shè)是5G室分建設(shè)中降低建設(shè)成本的一種有效方案。

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