數字化室內分布系統發展探討

陳宜漂

中通服咨詢設計研究院有限公司

0 引言

5G時代，數字化室內分布系統因其自身的優點——容量部署靈活性和高頻適用性獲得廣泛使用。隨著中國廣電的掛牌成立，國內第四大運營商定將積極投入通信網絡建設。即使中國廣電與中國移動合作共建5G，但是隨著通信頻段邁向毫米波段，可以預見未來部署在室內的天線必然變得更加密集，影響室內美觀。這勢必讓室內有限的機房、橋架等配套資源及過道、頂棚等天面資源不堪重負。因此，未來數字化室內分布系統應該向著能夠合路的方向演進，只需要一套數字化室內分布系統設備，就能滿足多家運營商不同制式網絡需求。本文提出一套新型數字化室分模型，實現新型數字化室分共建共享，對降低建設難度，節約投資，縮短網絡建設周期具有重要意義。

1 數字化室分系統的特點

相比傳統傳統DAS，數字化室分具有遠端單元有源化、運維可視化、傳輸光纖化等特點，支持小區分裂擴容，支持4T4R和具備室內定位能力，在排除故障，容量設置及適應5G高頻信號方面具有重要優勢，現有數字化室分系統數字化室分系統采用BBU+RHUB+分布式的PRRU。

2 數字化室分系統的挑戰

2.1 當前室內覆蓋的問題

5G的頻段更高，穿透能力差，所以5G更加需要室內覆蓋。當前，無論是4G時代已經部署的分布式皮基站還是5G正在建設的數字化室分，都不支持合路共享，運營商需要各自建設自己的分布系統。多家運營商的電信設備“雜”且“多”，不僅信源端電信設備密集，占用多個弱電井或弱電機房等公共空間。分布系統端設備混雜，密集的天線不僅影響美觀，而且天線部署所需的隔離度要求因為天線密集難以滿足。由于下一代網絡建設無法利用現有室分網絡資源，導致下一代網絡建設均需部署一套新的室分系統，這讓室內有限的空間資源無法承載不斷新建的室分網絡。此外，下一代室分網絡的重新部署不僅會拖延網絡的建設周期，而且需要投入大量的人力、物力和財力，不利企業實現降本增效的目標。基于目前室內分布系統的覆蓋現狀，本文提出多運營商室內覆蓋解決方案，為數字化室內分布系統發展提供參考。

2.2 多運營商室內覆蓋解決方案

多運營商室內覆蓋解決方案的提出旨在解決當前室內覆蓋的問題，新方案要實現以下幾方面內容：

（1）具有合路功能，將多套系統合成一套系統；

（2）支持5G等不同制式的網絡；

（3）實現多運營商多網融合覆蓋；

（4）設備安裝簡單，施工方便；

（5）支持在線監控和定位。

相比現有運營商室內覆蓋解決方案，新方案具有以下幾個明顯優勢：

（1）節能高效：相比多套系統，現有方案能有效降低設備總功耗；

（2）頻段豐富：支持2G/3G/4G/5G頻段，滿足運營商對不同制式的網絡需求；

（3）多網融合：實現多家運營商多網絡融合覆蓋，運營商不再需要單獨重新部署網絡；

（4）節約投資：相比單獨建設多套室分系統，極大減少基礎建設投入，明顯節約投資；

（5）縮短工期：有利于縮短網絡建設周期，加快網絡部署。

3 新型數字化室分系統設計

3.1 設計原則

傳統DAS的合路是在射頻單元RRU側實現，新型數字室分合路選擇在基帶處理單元BBU側合路，在BBU和RHUB間設計合路節點設備，暫且命名為合路單元。各家運營商不同網絡的BBU通過該合路單元合路端口連接，經過該合路單元對不同BBU的基帶信號進行處理，再通過合路單元輸出口與RHUB連接，該RHUB能夠處理合路單元輸出的混合基帶信號，最后通過光纜或者超六類線將信號發送到PRRU，該PRRU支持不同頻段的信號。為方便描述，除了合路單元，其他單元的命名與現有數字室分系統的命名一致，但是性能不一樣，屬于新型設備，支持多家運營商的網絡信號，與合路單元共同實現數字室分的合路功能。新型數字化室分系統設計原則如下：

（1）支持的網絡覆蓋面廣：適用4/5G數字化室分系統，RHUB預留2G/3G RRU連接端口，兼顧2G/3G網絡；

（2）適用性強：合路單元預置端口豐富，除與BBU連接的合路接口和與RHUB連接的輸出端口外，還預置擴展接口，支持合路單元擴展級聯，滿足C-ran機房或者其他多BBU應用場景的合路需求；

（3）易擴展：設計合路單元擴展單元，適用于RHUB使用數量多的場景，通過合路單元的擴展單元，滿足不同場景不同覆蓋規模下的RHUB連接需求；

（4）新增中間節點少：在現有數字室分的結構上增加一級合路單元，對于大型場景增加合路單元擴展單元，對現有數字室分改動少，方便改造現有數字室分系統；

（5）使用靈活：合路單元適合安裝在機房綜合柜或者設備柜內，也可以安裝在樓宇側室內弱電間（井）內。

3.2 合路單元

合路單元屬于新型數字化室分系統的新增節點，是多運營商共系統覆蓋方案的關鍵設備。合路單元由設備擴展模塊，信號輸入模塊，信號處理模塊，信號輸出模塊組成。設備擴展模塊將多臺合路單元級聯，滿足C-ran機房等多BBU場景的使用需求。信號輸入模塊用于接收BBU的輸出信號，通過光纜與BBU的輸出端連接。信號處理模塊用于處理輸入模塊接收到的信號，不同網絡的BBU信號經過信號處理模塊后，輸出混合了各家運營商網絡的基帶信號。信號輸出模塊通過光纜將處理好后的信號通過光纜傳輸到遠端的RHUB，合路單元架構示意見圖1。

3.3 合路單元擴展單元

合路單元擴展單元主要應用于遠端RHUB部署數量規模大的情景，如大型酒店、醫院、高校等人流量密集區域，因PRRU布置較密集，RHUB數量將達到幾十臺甚至上百臺。擴展單元設計有設備擴展模塊，信號處理模塊及信號輸出模塊。設備擴展模塊承上啟下，實現設備級聯，信號處理模塊將接收到的信號進行降噪、校驗等數據處理，相比合路單元的信號處理模塊，功能更簡單。信號輸出模塊負責將信號通過光纜發送給RHUB。擴展單元屬于遠端單元，一般與RHUB安裝在同一位置，其框架如圖2所示。

圖1 合路單元框架圖

圖2 合路單元擴展單元框架圖

3.4 新型數字化室分系統拓撲

多運營商解決方案的新型數字化室分系統與現有的數字室分相比，增加了合路單元，總體架構由BBU、合路單元、RHUB及遠端PRRU組成。各個單元通過光纖和網線部署組成一個共享系統，實現對目標建筑物的網絡覆蓋。合路單元和合路擴展單元是新型數字化室分系統的重要組成部分，放大的面板示意圖如圖3和圖4所示，主要有設備擴展端口，BBU信號輸入端口及信號輸出端口。圖5是新型數字化室分系統網絡拓撲結構圖，不同BBU的信號通過合路單元處理，再傳送到RHUB，然后發送給PRRU，最后由PRRU將光電信號轉換成射頻信號發射，實現多網融合覆蓋。

圖3 合路單元總體樣式圖

圖4 合路單元擴展單元框架圖

圖5 新型數字化室分網絡拓撲結構圖

4 新型數字化室分系統應用

4.1 多運營商共機房場景

對于多運營商共機房的場景，如共用業主提供的機房，此時合路單元連接各家運營商BBU后再將整合后的信號傳送給RHUB，當RHUB數量大于合路單元提供的連接端口數時，通過擴展單元提供RHUB連接端口。由于是共機房，因此至少只需要1臺合路單元就能夠實現各家運營商合路需求。當合路單元的BBU接口數量小于機房內的BBU數量時，可以在機房內擴展合路單元實現，下圖是連接多運營商共機房場景應用示意圖，見圖6。

4.2 多運營商獨立機房場景

多運營商獨立機房的場景在室分建設中應用最為廣泛，BBU安裝在運營商自家機房。當合路單元安裝在機房側時，通過每家運營商機房安裝至少1臺合路單元實現信號在本機房的合路，最后通過其中一家運營商的機房將信號傳送到遠端的RHUB。圖7以電信機房做為最終的信號輸出機房。選擇有光纖資源到達覆蓋目標的運營商機房為信號輸出機房，充分利用各家運營商的傳輸資源。也可以將合路單元安裝在遠端RHUB側，不安裝在機房內，各家運營商各自部署光纜到遠端合路單元，實現合路功能。這種方法類似共機房場景的連接方式，相當于將共機房場景中合路單元由機房側放到遠端RHUB側。當端口數量不足時，處理辦法與共機房的場景一致。

4.3 新型數字室分與現有數字室分對比

通過一定的條件假設，定量分析對比兩者的投資和建設工期，可以得到新型室分在節約投資和加快工程進度具有明顯優勢。根據經驗值，新型設備從研發到最初產品定價，再到最后批量采購，價格從高到低，最終趨于穩定。當價格趨于穩定后，同種產品，新一代產品價格一般是現有產品價格的1.2～1.5倍。目前移動5G室分使用的頻段覆蓋能力與4G室分差別不大，電信、聯通的4G和5G室分系統信源的頻段相差很大，但對于同一運營商同一制式網絡，新型數字室分設備的數量與傳統數字室分設備數量相同。傳統數字室分的設備數量近似與運營商數量成正比，而新型室分設備數量不隨運營商數量增加而增多。對于無線主設備工程，工程投資金額近似跟設備數量成正比關系。在相同施工環境下，工程建設周期也可近似認為與設備數量成正相關。假設同一網絡下，建設一套現有數字室分主設備單位投資為1，單位周期為1，新型數字室分設備價格取1.5倍現有產品價格，則新型數字室分和現有數字室分的關于投資和建設周期的對比如表1所示。

圖6 多運營商共機房場景應用示意圖

圖7 多運營商獨立機房場景應用示意圖

表1只對4G和5G網絡做了量化對比，2G和3G網絡使用的基本是傳統DAS系統，因此未列入此次對比。且上表分析只計列數字室分系統設備的投資和安裝，不包括BBU的設備價格和安裝，從上表可以看出，新型數字室分在多家運營商室分解決方案上具有較大的經濟和社會效益。

表1 新型數字室分與現有數字室分對比表

5 結束語

本文在中國廣電誕生的背景下，結合現有室分系統在室分建設中存在的問題，探討了多運營商室內分布系統解決方案。文章提出了新型數字室分系統模型，描述了新型數字室分系統的拓撲結構，合路方案及應用場景，并在節約投資和縮短建設周期上與現有數字室分作對比，具有明顯的優勢。室內分布系統共建共享解決方案在一些特定場景具有重要的應用，截止目前，只有傳統DAS系統具備合路功能。本文提出新型數字室分合路方案，將合路共享擴展到數字室分領域，為數字室分更好地在5G及未來通信系統中應用提供思路，為數字化室分發展演進提供方向，為探索5G室分共建共享，降本增效提供參考意義。