基于業務需求的精細5G室內覆蓋建設方案探討

趙亞鋒　劉博光　薛云山

【摘要】? ? 首先介紹了5G室內覆蓋技術，包括數字室分、傳統室分及其它形式，以及各種技術方案的系統架構、特點和性能;其次討論了室內覆蓋技術的三個關鍵要素，頻率小區、空口通道和射頻功率，其中頻率小區主要影響覆蓋策略和容納用戶數量、空口通道主要影響峰值速率和小區吞吐率，射頻功率主要影響點位及后期擴容方案，詳細分析了三要素對5G室內覆蓋方案的具體影響方面;再次從業務場景及需求分類對5G業務需求進行了分析討論;最后基于5G關鍵要素與業務需求分析的基礎上提出了一種基于精細業務細分的5G室內覆蓋站點方案選取與技術選型的建設方案。

【關鍵詞】? ? 5G? ? 業務需求? ?室內覆蓋

引言：

中國移動5G網絡建網初期，以2.6GHz室外宏基站覆蓋為主，嚴控室分規模，但是宏站設備受限頻段，初期可部分實現對建筑物的淺層覆蓋[1，2，3]，并部分解決室內深度覆蓋問題，對于容量需求或結構復雜的高容量、高價值物業點仍需室內方式建設，下一階段需要完善深度覆蓋、熱點覆蓋，打造全球領先的精品5G網絡。因此對寫字樓、商業樓宇、醫院等相對封閉的室內覆蓋是下一階段5G網絡建設的一個重要組成部分。借鑒4G網絡深度覆蓋的建設經驗，在網絡建設初期需要精細化分析業務需求，按需完成5G網絡的室內深度覆蓋，減少后期大規模改造的問題，保護投資，提升網絡效益，促進5G網絡的良好運營。

一、5G室內覆蓋技術

室內覆蓋經歷了4G建設，從以傳統無源器件、天線等組成的室內無源分布式天饋系統為主的建設方式，過渡到分布式皮基站、一體化皮基站等數字室分技術為主的形式。5G建設時期，受限頻段和容量等因素，數字室分成為高業務熱點的主要技術解決方案，傳統室分成為較低低業務的技術解決方案。

1.1傳統室分

傳統室分方式采用室內全向吸頂天線、壁掛式定向天線或射燈天線等，在空間內合理放置天線，通過饋線和功分器、耦合器等無源器件將天線連接到信源設備處，使信號均勻的分布到建筑的各個角落，從而吸收業務，解決覆蓋的盲區、切換區以及業務熱點區域相關問題，移動目前5G采用2.6GHz頻段，此頻段與現有4G中E頻段覆蓋能力相當，故可饋入傳統DAS系統完成5G覆蓋，因此現存傳統DAS分布系統的合路改造是一種低成本快速部署5G覆蓋的方式。對于業務需求較少、價值偏低站點可先采用合路改造完成5G覆蓋。目前5G設備與4G設備相比MIMO時其雙通道信號差異范圍擴大，使部分特定單路分布系統可升級為雙路分布系統或采用錯層方式。

1.2其它方案

除了數字室分方式和傳統方式外，還有變頻室分、微站和層層通特型天線等技術進行深度覆蓋。其中變頻室分除了使用傳統RRU作為射頻信源外，還出現了使用分布式皮基站作為射頻信源的新型變頻室分方案;微站作為介于宏站與室分之間的補盲補熱重要組成部分，5G時代在深度覆蓋中的應用愈來愈廣泛，在對打適用場景和某些室內、井下均有廣泛應用;層層通天線作為一種8通道D頻段天線，可進行美化安裝，其支持8通道MIMO，可提供更好的峰值速率，用戶體驗更好。

二、5G室內覆蓋關鍵要素

室內覆蓋技術發展到5G時代，室內覆蓋技術關鍵要素從之前僅有頻率小區資源之外，增加了空口通道數與射頻功率兩個要素。

2.1空口通道

空口通道直接決定小區吞吐量，直接影響用戶的峰值速率，是影響用戶體驗的重要因素。且一旦部署完畢后，后期改造難度巨大，因此需在建設時從用戶業務出發，合理規劃，選擇恰當的空口通道數量。空口通道與小區支持用戶能力非強相關，主要決定用戶峰值速率。因此空口通道部署需考慮以下因素。①通道數與峰值速率、邊緣速率、平均吞吐率等網絡性能指標有關，主要影響用戶體驗。②數字室分與傳統室分通道數相同差異不大，目前數字室分設備通道最大4T4R，傳統室分設備通道最大2T2R。③需根據應用場景部署，建議后期分布系統盡量不改動。通道數與峰值速率關系見表1。

2.2射頻功率

5G射頻設備功率選擇比其他網絡射頻設備略多，并且其功率不僅是影響覆蓋能力，還會影響容量與反開能力。目前數字室分一般由250mW和400mW兩種發射功率設備，傳統室分一般由200W和320W兩種發射功率設備。且首先設備放大電路限制，功率只能為線性分配，比如320W傳統室分設備，前100M分配功率上限為200W，后60M在開啟時才會用到120W剩余部分。具體功率與容量反開關系見表2。

三、5G室內業務需求

3.1 5G室內業務場景

5G網絡的三大核心業務包括增強移動寬帶業務（eMBB），超高可靠性低時延連接業務（uRLLC），大物聯業務（mMTC）。5G網絡初期主要應用的業務類型為eMBB，考慮到高清視頻（如1080p、2k等）、VR、AR等高速數據業務類型相比室外來說，在室內覆蓋場景中具有更多概率發生，5G室分建設初期需重點考慮滿足上述eMBB業務需求，具體空口速率要求見表3。

后期如有低時延高可靠等場景需求，只要無線側滿足接入要求，只需部署MEC等設備至基站等邊緣機房即可。

3.2 5G室內需求網絡分類

傳統業務已過渡到流量業務，流量經營轉變為用戶經營，用戶是收入的核心，用戶體驗及需求滿足是爭取用戶的關鍵，也是提升單用戶資費的前提，因此網絡建設需采用網絡技術指標以及用戶經分數據指標、行為特征指標等進行更精細化分析規劃，實現降本增效，精準建設。

1.大網部分（ToC）需求，滿足普通用戶的通話、應用業務等需求。與前期3G、4G網絡覆蓋需求一致：①覆蓋類需求，宏站等無法到達的區域的需求，比如層高較高的建筑物、縱深較深的建筑物等。主要特征為弱覆蓋;②容量類需求，已有覆蓋不能滿足業務需求，無法通過宏站疊加載波資源，如高校等高話務建筑物。主要特征為高話務。

2.垂直行業部分（ToB）需求，滿足特定用戶除基本通信外對通信網絡的特殊需求。與前期3G、4G網絡覆蓋需求區別較大：①非異型需求，對特殊區域的覆蓋、容量需求，比如建筑物基本覆蓋等。主要特征與大網建設基本一致、但對端到端需求、網絡切片、邊緣計算等應用資源存在特點要求;②特異型需求，異于常規的網絡覆蓋、容量或非常規需求，比如對機械廠房覆蓋、室內定位等。主要特征為特異性、物體目標性等。

四、基于業務細分的5G室內覆蓋建設方案

4.1 5G業務需求評估

從經濟與網絡兩方面進行價值與業務兩方面分析，結合各覆蓋技術的造價與能力完成技術、設備選型，進而編制5G覆蓋方案。

經濟評估：挖掘數據業務經濟特征，基于價值建網、提升網絡投資效益。包括用戶價值、場景價值、流量價值和競對價值四個維度。

①用戶價值 ：以用戶為核心的運營下，對高資費用戶聚集建筑物優先建設，保障用戶體驗。②場景價值：物業點價值分析，對品牌場景、高價值場景優先建設。③流量價值：對流量單價高的物業點優先建設。④競對價值：對電聯等運營商覆蓋對標評估，進行相應物業點優先建設。

網絡評估：提升覆蓋容量能力，全面支撐業務需求。包括覆蓋能力、容量能力兩個維度。

①覆蓋能力：MR數據、投訴數據，覆蓋差投訴多物業點優先建設。②容量能力：對高容量需求物業點優先建設。

4.2 基于業務細分的室內建設方案

4.2.1 站點選取

通過細分業務需求，建立業務評價體系，從而在識別5G建設需求編制建設清單、選擇技術方案確定實施方案等關鍵環節實現精細規劃設計與實施等。具體見下公式。

其中α與β為對應經濟、網絡權值修正系數，通過計算站點權值，按計算結果選擇站點進行5G建設。

4.2.2 技術選型

結合3章節的頻段、容量、功率等三要素在對應經濟價值與網絡需求評估雙重標準下，確定相匹配的技術方案。

1.網絡能力與業務需求充分匹配：對清單方案物業點5G室內業務需求進行量化分析，兼顧物業點5G室內業務、用戶、容量發展需求，確定業務需求對網絡能力（峰值速率、邊緣速率、吞吐率等業務指標）要求。2.網絡后續演進能力與業務目標需求充分匹配：對清單方案物業點5G室內業務、用戶、容量發展需求進行量化分析，確定網絡后續演進能力（小區分裂、5G加厚100M+60M）預留，減少二次改造，降低投資成本。3.競對匹配：網絡能力優于電信、聯通競對。4.建設投資和運維成本統籌考慮：建設投資統籌考慮工程實施難度。5.確定技術方案及設備選型：網絡性能及成本造價相當情況下，優選數字室分，各室分技術總結。

五、結束語

室內無線網絡覆蓋建設進入了5G網絡建設的新時期，本文將業務需求細分為經濟評估與網絡評估兩個方面，并進一步細化為6個子項，精細化分析業務需求，合理編制室內覆蓋站點清單;并結合頻段、容量與功率三要素將技術選型與業務需求精確匹配，從而形成以用戶為核心基于業務需求的精細室內覆蓋方案。

參? 考? 文? 獻

[1]許長峰，劉淑凡.5G特殊場景數字化室分建設方案研究[J].中國勘察設計，2020，9：90-92.

[2]干衛紅.5G室內覆蓋方案分析與研究[J].中國電信業，2020，9：78-80.

[3]張鋒.5G網絡特點及工程建設[J].數字通信世界，2020，9：155-156.

趙亞鋒（1979.04.30），男，漢族，河北保定，高級工程師，碩士研究生，研究方向：移動通信網絡。