基于3.5GHz NR無源室分與有源室分覆蓋及造價比對分析

楊珂

中國電信股份有限公司云南分公司

0 引言

2018年12月 和2020年2月，國 家 工 信 部 分 別 把3400～3600MHz和3300～3400MHz分配給中國電信和中國聯(lián)通，作為5G室內(nèi)外建設(shè)頻段。雖然3.5GHz頻段可以滿足5G三大應(yīng)用場景（eMBB、mMTC、uRLLC）的業(yè)務(wù)需求，但是由于3.5GHz 的頻段高、穿透損耗和傳播損耗都較大，并且室內(nèi)傳統(tǒng)無源分布系統(tǒng)（DAS）不支持3.5GHz頻段，室分系統(tǒng)新建、改造演進和實施難度都比較大，因此在5G時代，室內(nèi)分布的主流將采用有源室分系統(tǒng)進行覆蓋。

有源室分初期建設(shè)成本較高，制約了5G室內(nèi)深度覆蓋的建設(shè)進程，5G之前的室分系統(tǒng)多采用2.1GHz頻段，而原室分系統(tǒng)的無源器件不支持3.5GHz頻段，需要新增或替換支持3.5GHz頻段的無源器件，而關(guān)于3.5GHz的無源室分系統(tǒng)的覆蓋效果、造價的研究較少，因此本研究通過在某多隔斷場景試點3.5GHz無源室分，分析3.5GHz無源室分建設(shè)的可行性，為后續(xù)的5G室分建設(shè)提供參考。

1 多隔斷場景分析

1.1 站點描述及實施

某醫(yī)院行政辦公樓7層，長約60米，寬12米左右，建筑面積約5000平方米，采用新建雙路3.5GHz NR DAS（由于1/2"饋線在3.5G頻段下，損耗較大，而7/8"饋線柔韌性不佳，實施難度比較大，站點實施采用3/4"饋線，損耗和柔韌性介于兩者之間），驗證覆蓋性能和成本，如圖1和圖2所示。

圖1 3F 2T2R NR DAS單極化天線點位布放示意圖

圖2 2T2R NR DAS系統(tǒng)示意圖

1.2 站點3.5GHz NR DAS天線口功率理論分析

在3.5GHz NR DAS天線布放中盡量保證與原4G DAS天線同點位布放（可有效降低整體DAS造價），由于3.5GHz NR和LTE的傳播損耗和分布系統(tǒng)損耗差異較大，則3.5GHz NR天線口功率必然高于LTE DAS天線口功率，如表1所示。

表1 NR與LTE天線口功率差異分析

現(xiàn)網(wǎng)LTE的天線口功率一般在-10 ～ -15 dBm,根據(jù)上表天線口功率差異分析，3.5GHz NR天線口功率保持在-5.5 ～ -10.5 dBm之間，可以滿足與LTE天線同點位覆蓋要求。

1.3 站點性能評估

依據(jù)理論推導(dǎo)的NR天線口功率取值范圍，按照LTE覆蓋半徑要求，設(shè)計醫(yī)院行政樓DAS方案，如點位布放并進行實施，之后對平層采用CQT定點測試、DT遍歷測試、Ping包測試，分別如表2、表3、表4所示。

表2 平層CQT定點測試

表3 平層DT遍歷測試

表4 Ping包測試

從上述三表測試可知，3.5GHz NR DAS覆蓋和速率滿足建網(wǎng)指標要求，時延在10ms左右，可以滿足大部分5G業(yè)務(wù)場景需求。

2 無源與有源室分性價比比對

2.1 站點有源方案設(shè)計概述

該站點也可以采用有源室分進行覆蓋，為了保證與無源2T2R NR DAS的可比性，其設(shè)計方法可分為三種形態(tài)，如圖3、圖4、圖5所示。

圖3 方法1：3F有源內(nèi)置天線（4T4R）放裝布放示意圖

由于5G NR有源室分內(nèi)置型在通道數(shù)、功率和天線增益都有所增強，彌補了與4G端到端的鏈路損耗差異，因此與4G有源室分可以保持同點位覆蓋，而無需額外增加點位。

圖4 方法2：3F有源外置型+無源單極化天線（2T2R）布放示意圖

方法2在滿足容量，保證覆蓋要求的前提下，可以有效降低有源內(nèi)置型天線的使用數(shù)量，降低建設(shè)成本。

圖5 方法3：3F有源外置型+外置功分器+無源單極化天線（2T2R）布放示意圖

方法3在滿足方法2的基礎(chǔ)上，盡量壓縮有源型天線的使用量，降低建設(shè)成本。

2.2 站點無源與有源天線對比

依據(jù)2.1節(jié)的方法，對比數(shù)據(jù)如表5所示。

從表5可知，方案3天線數(shù)量和功率均為最低，依據(jù)試點對3.5G NR DAS的實測結(jié)果和表6的鏈路估算，有源分布系統(tǒng)的3個方案設(shè)計都可以滿足實際覆蓋要求。

表5 天線數(shù)比對

表6 室內(nèi)理論鏈路預(yù)算估算

2.3 站點無源與有源造價及吞吐率對比

從表7可知，方案2的造價最高，容量最高，方案1的造價最低，而方案4和方案1的價格較為接近，需要說明的是，考慮后期隨著5G室內(nèi)建設(shè)思路變化和規(guī)模增加，器件或設(shè)備價格調(diào)整等因素，方案的排名也會有所調(diào)整。

表7 有源與無源造價及吞吐率比對

3 結(jié)束語

通過本研究試點站點測試和分析，3.5GHz NR DAS點位布放在滿足覆蓋指標的前提下，可滿足多隔斷場景單邊覆蓋2房間（雙邊4房間）的目標；3.5GHz NR DAS（2T2R）容量相對于有源室分較低，能夠滿足中低容量樓宇的需求，部署成本相對較低，可在后期的5G室分建設(shè)中在中低流量場景采用此方法。依據(jù)文中對造價及性能對比，建議根據(jù)不同的場景適配不同的方案。