一種改進的5G雙路室內(nèi)分布系統(tǒng)

陳坤鵬，蔡 彤，寇新忠

（1.中國移動通信集團設(shè)計院有限公司，北京 100080；2.中國移動通信集團江蘇有限公司 鎮(zhèn)江分公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212000）

0 引 言

自5G商用牌照發(fā)放以來，中國移動已經(jīng)進行了多期2.6 GHz 5G室外工程的建設(shè)。室內(nèi)覆蓋是5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的重要內(nèi)容，良好的室內(nèi)覆蓋水平在確保網(wǎng)絡(luò)競爭優(yōu)勢和用戶業(yè)務(wù)體驗方面發(fā)揮著極其重要的作用，中國移動已計劃規(guī)模開展重點場景下的5G室內(nèi)覆蓋。現(xiàn)階段，大規(guī)模室分建設(shè)疊加資本性支出（Capital Expenditure，CAPEX）端的壓力，中國移動5G室內(nèi)覆蓋高度注重投資控制，力求平衡好用戶感知與投資收益。

室內(nèi)覆蓋一直是無線網(wǎng)絡(luò)工程建設(shè)的重點和難點[1,2]。不同于室外宏站覆蓋方案的相對可復(fù)制性，室分站點建設(shè)方案需一站一策。室內(nèi)環(huán)境相對復(fù)雜，覆蓋建設(shè)協(xié)調(diào)困難、造價較高，需綜合考慮業(yè)務(wù)需求、建筑物特點、實施難度以及投資效益等因素，遵循一定的規(guī)劃設(shè)計流程，分場景逐點制定合理的建設(shè)方案，并通過后續(xù)的測試數(shù)據(jù)對設(shè)計方案加以驗證和修正[3,4]。

本文梳理和研究了現(xiàn)行2.6 GHz 5G網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)覆蓋常用方案，在此基礎(chǔ)上提出了一種改進的基于錯室覆蓋的5G雙路室內(nèi)分布系統(tǒng)覆蓋方案，并在江蘇大學(xué)學(xué)生宿舍樓進行了實際部署。站點開通后，進行了網(wǎng)絡(luò)測試和成本分析，以驗證網(wǎng)絡(luò)性能、評估建設(shè)成本。

1 5G室內(nèi)覆蓋方案研究

1.1 常用5G室內(nèi)覆蓋方案

室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)按照建設(shè)方式分為分布系統(tǒng)覆蓋、室內(nèi)蜂窩覆蓋兩大類。綜合比較不同5G室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)建設(shè)方案的容量能力、建設(shè)成本、維護難度以及可監(jiān)控度等因素，如表1所示。分布系統(tǒng)覆蓋是指信源電磁信號按照一定的路由分布式地覆蓋到各個覆蓋單元，每個覆蓋單元內(nèi)并沒有信源設(shè)備存在，主要建設(shè)方式包括單路同軸電纜分布系統(tǒng)、泄漏電纜分布系統(tǒng)、變頻分布系統(tǒng)、光纖分布系統(tǒng)等，在現(xiàn)網(wǎng)中占比較大。室內(nèi)蜂窩覆蓋是指在每個覆蓋單元都有信源設(shè)備存在，并形成蜂窩形的覆蓋效果，屬于新型室分覆蓋方案，造價相對較高[5]。

表1 室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)方案比較

在雙路平衡度得到滿足的情況下，即兩支路分布系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、線纜同路由相同，雙路功率差不大于5 dB時，雙路傳統(tǒng)室分系統(tǒng)可提供理論上約兩倍于單路傳統(tǒng)室分系統(tǒng)的業(yè)務(wù)容量。從天線選擇上來說，雙路系統(tǒng)可以使用兩路單極化天線，或者一路雙極化天線[6]。中國移動現(xiàn)網(wǎng)傳統(tǒng)室分主要以單路型為主，因此在5G室分的建設(shè)中，單路改雙路或新建5G雙路是出現(xiàn)比較多的建設(shè)場景。

1.2 高校場景5G室分建設(shè)

高校的建筑功能區(qū)復(fù)雜多樣，宿舍樓、餐廳以及體育場館等區(qū)域相對人員密度高、容量需求大，教學(xué)樓和圖書館等容量需求相對較低。需綜合考慮業(yè)務(wù)需求、工程實施難度，合理選擇5G室分系統(tǒng)建設(shè)方式。一般來說，高校屬于高價值場景，通常建設(shè)雙路的傳統(tǒng)或新型室分，對于高容量需求場景，可采用4T4R新型室分進行建設(shè)[7]。

2 一種改進的雙路室內(nèi)分布系統(tǒng)設(shè)計方案

2.1 方案設(shè)計

江蘇大學(xué)的學(xué)生人數(shù)多，移動用戶滲透率高，業(yè)務(wù)需求量大。本次需覆蓋的是其中的6棟宿舍樓，每棟宿舍樓均為6層，樓高約20 m，每層約30間房間，房間寬度為3 m，過道兩側(cè)均勻?qū)ΨQ分布，過道寬度為2.2 m。墻體為普通磚墻，厚度為24 cm，墻體穿透損耗約為8～12 dB[6]。考慮到業(yè)務(wù)需求，新建雙路型室分系統(tǒng)進行覆蓋[8]。常規(guī)的雙路分布系統(tǒng)天線點位方案如圖1所示，每個房間有兩路信號進行覆蓋。由于宿舍房間數(shù)量大，此種方案將帶來較高的建設(shè)成本和工程施工難度。

圖1 常規(guī)的雙路分布系統(tǒng)天線點位分布

為降低建設(shè)成本，針對江蘇大學(xué)宿舍樓房間大小相當(dāng)、布局均勻、墻體穿透損耗不太高的特點，考慮一種改進方案。間隔的兩個房間使用同一路5G信源輸出進行覆蓋，相鄰的房間使用另一路信源輸出進行覆蓋，對門的兩個房間使用不同路信源輸出進行覆蓋，并將整個樓層所有房間設(shè)置為同一個小區(qū)，如圖2所示。一個室分小區(qū)內(nèi)有兩個通道的信號輸出，通過合理設(shè)置天線點位，可實現(xiàn)一個雙路覆蓋系統(tǒng)，并節(jié)約一半的天線資源[9]。本方案與常規(guī)的單路室內(nèi)分步系統(tǒng)的區(qū)別也顯而易見，常規(guī)的傳統(tǒng)單路分布系統(tǒng)在一個室分小區(qū)內(nèi)只會有一個通道的信源信號。

圖2 改進的雙路分布系統(tǒng)天線點位分布

2.2 工程實施

根據(jù)上述改進的雙路分布系統(tǒng)錯室覆蓋方案，對江蘇大學(xué)D09—D10、E01—E04宿舍樓進行了分布系統(tǒng)工程建設(shè)。主設(shè)備使用華為的BBU5900和2T2R的RRU5150-d，相鄰的2—3個樓層劃分為一個小區(qū)，信源設(shè)備數(shù)量及小區(qū)設(shè)置如表2所示。

表2 信源設(shè)備數(shù)量及小區(qū)配置

3 覆蓋效果測試

RRU5150-d 支持的工作頻段為 2 515 ～ 2 675 MHz，共160 MHz，單通道發(fā)射功率最大為100 W。為避免與室外宏站產(chǎn)生同頻干擾，本次宿舍樓5G室分采用2 515 ～ 2 575 MHz共 60 MHz帶寬模式，單通道發(fā)射功率設(shè)置為10 W。站點開通后，選取江蘇大學(xué)E02棟宿舍樓1F進行現(xiàn)場遍歷測試，現(xiàn)場測試的同步信號參考信號接收功率（Synchronization Signal Reference Signal Received Power，SS-RSRP）電平數(shù)據(jù)如圖3所示。

圖3 E02棟宿舍樓1F遍歷測試SS-RSRP示意

表3給出了現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)分析結(jié)果，測試數(shù)據(jù)顯 示，95%的SS-RSRP高 于 -81 dBm，95%的 同步信號干擾加噪聲比（Synchronization Signal Signal to Interference plus Noise Ratio，SS-SINR）高于 11 dB，滿足中國移動高價值高業(yè)務(wù)需求室分場景下的覆蓋電平指標(biāo)要求。單用戶上、下行平均速率分布為310 Mb/s、35 Mb/s，95%的下載速率測試值高于190 Mb/s，95%的上行速率測試值高于21 Mb/s，均滿足中國移動2T2R的室內(nèi)覆蓋基站速率指標(biāo)要求[10]。

表3 遍歷測試數(shù)據(jù)分析表

4 建設(shè)成本分析

傳統(tǒng)雙路室分使用兩路天饋，每個房間需要安裝2個天線，改進后，每個房間只需安裝1個天線，一方面減少了天線、器件、饋線的使用量以及甲供材使用量，另一方面隨著工作量的減少，三費等也同步減少。本次采用傳統(tǒng)室分2.6 GHz制式進行覆蓋，6棟宿舍樓總覆蓋面積約為 57 600 m2，主設(shè)備造價約為 270 000元（其中設(shè)備費用為247 200元，工程費及其他費用為22 800元），分布系統(tǒng)造價約為282 000元（其中材料費用為121 400元，工程費及其他費用為160 600元），合計552 000元。無線網(wǎng)造價約為9.6元/m2，低于常規(guī)新建雙路室分12～15元/m2的工程造價。

5 結(jié) 論

本文對5G室分建設(shè)方案進行了分析，提出了一種錯室覆蓋的雙路室內(nèi)分布系統(tǒng)，并在江蘇大學(xué)學(xué)生宿舍樓進行了工程實施，測試數(shù)據(jù)顯示網(wǎng)絡(luò)覆蓋電平和上下行速率均滿足常規(guī)雙路室分的指標(biāo)要求，而該方案節(jié)約了約一半的分布系統(tǒng)天線資源，降低了施工難度，縮短了建設(shè)工期。