5G網絡中有源室分系統擴容建設方案

王迎輝，劉 波

（吉林吉大通信設計院股份有限公司，吉林 長春 130012）

0 引 言

隨著4G用戶數量的急劇增長、移動網絡技術的不斷創新以及流量資費的持續降低，近年來移動網絡流量持續增長，越來越多的流量使用出現在室內，這就要求運營商加強網絡的室內覆蓋。傳統的室分系統由于部署困難和器件鏈路復雜等原因，實際施工操作難度大。有源室分系統具有網線部署簡單、施工難度小以及端到端可控等優勢，成為運營商解決擴容等問題的首選方案[1]。

1 室分系統現狀分析

目前，傳統室內分布系統依舊是三大運營商解決室內覆蓋問題的主要方式。以無源器件為主，產業鏈比較成熟，不易發生故障，系統穩定且效果顯著，還可以實現多系統擴容等。但是，隨著網絡技術的發展及運營商業務的變化，傳統室內分布系統面臨的困境越來越明顯。

1.1 工程建設復雜，升級改造難度大

傳統室分系統的建設對無源器件的需求量大，工程建設環節復雜，雖然故障率低，但存在很多其他隱患。對LTE室分進行雙路建設改造時，有的區域可改造的空間很小，且一些器件已經老化，在具體改造時需要采用不同工藝來解決，很難保證LTE雙路建造的平衡，基本無法支撐大規模MIMO[2]。

1.2 故障排查難度大

傳統室分系統由于器件數量多，無法做到監控到位，很難及時維護和檢修，多數故障情況通過用戶投訴才發現。大型室分系統的巡檢難以有效展開，不僅每個端口很難排查，而且有的室分系統做了隱蔽處理，更難發現問題[3]。此外，天線布局過多，很難一一排查故障點，加上樓宇改造導致圖紙不能及時更新，要全面檢修故障點難上加難，成本也隨之增加。

1.3 當前無源器件不支持高頻段

傳統室內分布系統中，無源器件支持的最高頻段一般為2.7 GHz左右，頻段在3.5 GHz及以上將面臨無法使用的情況。電纜的傳輸損耗隨頻段的升高而增加，3.5 GHz以上頻段所造成的損耗對于工程而言是難以承受的[4]。

2 有源室分系統介紹

有源室分系統由基帶控制單元、通用無線電接口匯聚單元以及微型射頻拉遠單元3部分構成。基帶控制單元的主要作用是集中管理整個基站，處理上、下行數據，提供通信端口；通用無線電接口匯聚單元主要是接收來自基帶單元的數據，將數據處理后傳送給微型射頻拉遠單元，然后在微型射頻拉遠單元處理數據后發送給基帶控制單元[5]；微型射頻拉遠單元主要是接收基帶信號進而轉換信號，通過零中頻技術將處理后的信號經過天線發射。

有源室分系統中，BBU與RHUB通過光纖實現連接，RHUB通過網線連接PRRU。將來5G網絡的分布需要的是六類線或超六類線，且每臺RHUB最多可以連接8個PRRU[6]。

3 有源室分系統的優勢

有源室分系統在高密度場景中的優勢更明顯。目前，在三大運營商手機不限流量的帶動下，高人流量和高密度地區需要重新建室分系統，原有的室分系統要進行擴容建設。相比這種傳統室分系統，有源室分系統能夠輕松解決困擾。

3.1 簡化室分網絡結構

有源室分系統主要由BBU、RHUB以及PRRU組成。傳統室分系統由信源、天線、電橋以及合路器等單元組成，網絡結構比較復雜，且器件繁多。從實施性成本方面來說，有源室分系統網絡線路部署簡單，施工方便，價格便宜；傳統的室分系統網絡結構部署繁雜，改造起來難度大，成本更高[7]。

3.2 支持小區合并、分裂，擴容靈活

有源室分系統可以滿足樓宇的各種容量需求，只需要在后臺控制PRRU就可以實現小區的合并和裂分。有源室分系統的這種靈活性可以應用于高密度和高人流區域，滿足對容量的多種需求[8]。傳統室分系統不具備這種靈活性，如果要減少或增加小區，就需要安裝或拆除分布系統和信源。這個過程周期較長，施工難度也較大。

3.3 端到端所有器件可監控

在監控器件方面，有源室分系統可以實現可視化管理，方便維護網絡結構，降低成本。它可直觀監控全網設備的運行狀況，準確統計各區域的模塊分布，協助網絡規劃順利開展。傳統室分系統的各個器件都無法在后臺監控，對障礙的排查和改造等造成了困難。如果高密樓宇中的室分系統出現問題，需要去現場測試才能排查障礙[9]。

3.4 支持長期演進

5G網絡是第5代移動通信網絡，是4G網絡的升級。傳統室分系統頻段范圍在800～2 500 MHz，不屬于5G的頻段范圍，無法支持5G網絡的建設規劃。有源室分系統通過增加板件和模塊的方式支持5G網絡，對于高密樓宇的網絡布局，只需在放六類網線或超六類網線時多放一根即可，以方便使用5G-PRRU[10]。有源室分系統結構如圖1所示。

圖1 有源室分系統結構

4 提升容量的關鍵技術

4.1 增加工作頻段和提升信噪比

以香農定理為依據，由工作頻段和信噪比決定容量。對于增加工作頻段，中國電信采用宏基站和微基站協同的方式解決擴容難題。宏基站可以提供比較廣的覆蓋面，微基站保證區域百分百覆蓋。遇到頻率不夠的情況，可能會對宏基站和微基站的同頻造成干擾，出現跨區域覆蓋等狀況。此時可采取異頻組網，調整下傾角、方位角以及相關參數等優化網絡運行狀態[11]。

4.2 多數據發送和接收的MIMO技術

MIMO技術通過多天線實現多數據的發送和接收，實現充分覆蓋。MIMO技術可以在不改變頻譜資源和天線功率的前提下，優化完善通信質量，提升室分系統的信道容量。如今，4T和4R技術已經全面啟用，通過4×4的MIMO技術可以實現4個發射天線和4個接收天線。從理論上來說，智能手機也可以實現4個接收天線，從而成倍提升網絡傳輸速率。

5 有源室分系統擴容建設方案

有源室分系統可以大大提高運營商的數據能力，對室內空間進行精準定位。結合精準定位能力，可以開拓和優化智能停車等業務。室內分布和室外覆蓋不同，室內的場景比較復雜，不同場景有不同的訴求。目前來看，室內覆蓋場景大致可以歸類為3種場景類型。

5.1 高校、體育場、機場等交通樞紐場景

高校、體育場、機場等交通樞紐場景，對流量和網絡質量的要求較高。這些場景是運營商重點建設的目標，主要采用新型室分。

5.1.1 高校體育場等室外場景

高校體育場等室外場景主要通過校園內的3個室外宏基站實現覆蓋，采用大量1.8 GHz和2.1 GHz微基站來對室內進行分流。1.8 GHz微基站的頻段和室外宏基站頻段一致時，容易造成嚴重的同頻干擾，所以需要關閉學校室外1.8 GHz的宏基站，改用800 MHz宏基站來對區域進行覆蓋，這樣宏基站和微基站形成異頻，以減少同頻造成的干擾。此外，需要優化高校周邊的宏基站，整體優化PCI、方位角以及下傾角等相關參數。優化后，體育場等道路的RSRP和SINR值會有明顯提升，網絡傳輸速率也會明顯提升[12]。

5.1.2 機場等交通樞紐場景

這類場景一般比較空曠，建筑以鋼結構為主，對應的施工要求也較高，且人群流動性強，高端用戶比重較大，在節假日易發生超大容量需求的問題。這類場景的建設方案要基于不同業務區的功能設計，對容量擴充和小區覆蓋等可通過鏈路預算和仿真來實現。建設過程中，根據場景業務流動性強的特點，采取合理的施工方案，同時預測未來的容量增長情況，考慮小區分裂后的邊緣區域，以減少干擾情況。

5.2 寫字樓、大型場館、酒店類場景

寫字樓、大型場館以及酒店類場景占比是最大的。這類場景是高價值用戶聚集最多的場景，對這些區域采用新型數字化室分是未來的發展趨勢。

5.2.1 大型場館

這類場景面積廣，功能區劃分較多，因此業務類型繁多，對容量需求大，易出現突發性超大容量，且話務高峰也隨著時間和功能區的變化而變化。這種場景的擴容建設方案要根據人流情況對小區進行規劃和切換，盡可能防止切換落到別的區域業務區。根據不同區域的建筑結構制定傳播模式，充分利用設備功率降低成本。此外，要盡可能降低小區邊緣的干擾情況，并嚴格控制場景內的信號，以免對室外造成干擾。

5.2.2 商場、酒店等場景

這類場景包括休閑區、餐飲區、停車場以及電梯等眾多區域，話務高峰隨功能區人流量變化。這類場景普遍話務密度較高，用戶體驗要求高，所以這類場景的擴容建設要根據人流情況確定，規劃小區，控制切換。小區邊緣也要納入擴容范圍，可通過平層垂直分區方式確保邊緣區域的擴容建設，防止信號對外泄露，避免對室外造成干擾[13]。

5.3 居民區

居民區的人們在家大多使用WiFi。這種場景對運營商而言收益有限，因此對這種場景實施室外加室內的覆蓋方式。隨著未來5G網絡的全面覆蓋、網絡速率的大幅度提升以及不限量套餐的普及，居民區可能會更多地使用數據流量，從而改變目前的網絡覆蓋情況。

此外，地鐵隧道等場景也有擴容需求。對于這些場景，運營商普遍使用有源和無源結合的方式確保網絡的覆蓋。

6 結 論

傳統室內分布系統的器件和饋線均不支持高頻段，無法監控器件且無法有效擴容，給施工改造帶來了難度。有源室分系統支持高頻段，網線部署簡單，且可視化監控，更適合目前用戶的需求。在擴容建設方面不僅滿足各種場景的功能區覆蓋和小區邊緣的擴容，還最大限度降低了室外干擾。目前，有源室分系統是5G室內分布系統的最佳選擇。