5G室內深度覆蓋規劃解決方案

摘要：室內無線通信網絡的覆蓋問題日益重要，本文對5G時代下室內如何規劃深度覆蓋進行了詳細分析研究，提出了5G室內深度覆蓋規劃面臨的問題及解決方案，對5G網絡規劃建設有一定指導意義。

關鍵詞：5G? 室內深度覆蓋;5G網絡規劃

一、背景

自2020年5G元年到如今，我國5G網絡建設已有2年，國內主要城市的城區已基本完成廣覆蓋目標，5G網絡已形成大規模覆蓋趨勢，5G手機終端用戶已達4.9億。借力于國家 “揚帆”行動及“雙千兆”的推動，5G網絡建設及應用得到了進一步加速發展。從目前5G十大應用場景來分析，5G網絡應用場景室內外各占一半。所以在近幾年來5G網絡建設的重點為室內深度覆蓋建設。如圖1所示。

二、室內場景無線網絡環境特點分析

室內場景的無線網絡環境較為惡劣，普遍存在建筑物內部結構復雜，墻體等不可視障礙物較多的特點，因此無線信號傳播損耗較大。國內5G商用的網絡均屬于高頻段，其信號穿透能力更差，無線信號傳播損耗更大。目前5G宏基站的站間距大約在300-400米左右，室外信號最多穿透一面墻體，對室內只能形成淺層覆蓋， 室內5G網絡上行邊緣速率1Mbps、下行邊緣速率93Mbps左右，深度覆蓋嚴重不足。另一方面，5G的室外宏基站比4G網絡更加密集，網絡的鄰區干擾切換等問題也更嚴重。綜上所述，室內的5G網絡覆蓋無法完全依靠室外宏基站覆蓋來解決，室內5G網絡深度覆蓋還需要有獨立的規劃及解決方案。

三、5G室內深度覆蓋建設方式

當前室內深度覆蓋主要有室外基站覆蓋室內、建設無源DAS類室內分布系統覆蓋和建設數字化室內分布系統覆蓋三種方式。詳見圖2。

（一）室外基站覆蓋室內

室外基站覆蓋室內可采用目標建筑物附近宏基站AAU對其進行5G網絡的覆蓋，也可利用目標建筑物附近的路燈桿等安裝微站對目標建筑物室內進行5G網絡的深度覆蓋。

此種覆蓋方式要求目標建筑物與附近宏基站有較好的可視空間環境或附近有路燈桿等可供安裝微站的資源，主要應用場景為低密度的住宅小區、大型工業園區、小型商業街、小型體育場館、小型辦公樓及小型酒店等。此種覆蓋方式在5G室內深度覆蓋中應用較少。主要應用于對5G網絡要求不高，又需要5G網絡覆蓋的場景。

（二）無源DAS室內分布系統

無源DAS室分在2G網絡時代已有大量應用，發展至今無源DAS室分占據了國內室分存量的絕大部分，顯而易見，從5G建網成本方面而言，我們不能忽視無源DAS室分，所以如果可以利舊原有的無源DAS室分，是5G室內深度覆蓋最快速、最有效、成本最低的組網方案。

無源DAS室分目前有單路和雙路兩種，根據實驗測試數據分析單路情況下升級5G后其5G網絡性能與4G對比，無源DAS室分單路升級5G后，下行峰值速率是未升級之前的8倍，可達400 Mbit/s;邊緣區域的下行速率是未升級之前的6倍，可達150 Mbit/s;上行峰值速率是未升級之前的6倍，可達60 Mbit/s。由此可見，無源DAS室分單路升級5G后，網絡速率得到了巨幅提高，5G室內覆蓋效果良好。

根據實驗測試數據分析，雙路情況下升級5G后其5G網絡性能與4G對比，無源DAS室分雙路升級5G后，下行峰值速率是未升級之前的8倍，可達800 Mbit/s;邊緣區域的下行速率是未升級之前的4倍，可達200 Mbit/s;上行峰值速率是未升級之前的6倍，可達120 Mbit/s。由此可見，無源DAS室分雙路升級5G后，網絡速率也與單路系統一樣得到了巨幅提高，5G室內覆蓋效果良好。

根據以上分析來看，無源DAS室分直接合路升級5G后網絡覆蓋性能良好，然則無源DAS室分中所使用的器件普遍的工作頻段為800 -2700 MHz，對主流的商用5G網絡頻段并非都支持。所以5G網絡能否使用存量的無源DAS室分進行網絡升級需要對每套系統進行測試評估，需要我們根據情況來合理規劃設計。

另外，我們還需要考慮器件和線纜的損耗問題，無源器件在不同頻段的損耗差異不大，可忽略不計，但無源DAS室分所常用的兩種線纜在不同頻段的損耗差異確是非常大的，如表1所示，頻段越高，線纜的傳播損耗越高，所以在進行合路之前我們需要進行鏈路預算，確保邊緣場強符合網絡性能指標。例如5G采用2.6GHz頻段直接合路時，我們想確保5G覆蓋效果良好需滿足該無源DAS室分4G網絡覆蓋RSRP>-105dBm的采樣點比例在90%以上。重點場景和高價值區域建議4G網絡覆蓋RSRP指標提高到-95dBm。

對于無源DAS室分雙路進行5G合路升級的站點，我們還要考慮其雙路平衡問題。原則上無源DAS室分雙路的天線要間距0.5米以上且天線口輸出功率的差異需≤5dB。根據實驗測試分析我們得知當無源DAS室分雙路天線口輸出功率相差大于5dB時，5G網絡的性能下降可達30%以上。因此，為保證合路后5G網絡的性能，我們要對無源DAS室分雙路系統進行評估，以達到我們的標準，如不符合則需先對雙路系統改造，達到標準后再進行5G合路。

對無源DAS室分雙路評估時我們可以參考4G網絡指標，當4G網絡中Rank2 占比≤60%時，我們可以判定無源DAS室分雙路系統不均衡，此時需要先對雙路系統進行改造后再5G合路。

（三）數字化室內分布系統

數字化室分內分布系統最早應用于4G網絡。數字化室分較無源DAS室分優勢在于組網構成均數字化，所有節點所有數據均可查可控，易于維護;采用3級結構精簡了無源DAS室分的繁復構造，施工便捷且系統穩定性更高;集成度高，一套系統可支持多頻段網絡且支持多路MIMO功能，可以提供更高的速率。

我們從數字化室分對比無源DAS室分下行速率實驗測試結果分析可得出，數字化室分在近點下行峰值速率可到850 Mbit/s，是無源DAS室分的4倍，測試平均下行速率為420Mbit/s，是無源DAS室分的3倍。由此可見，數字化室分在下行速率上的優勢是較為明顯的。

新型數字化新產品設備雖優點眾多且性能卓越，非常適用于5G網絡室內深度覆蓋場景建設。但數字化室分的建設成本較高，目前5G數字化室分的設備價格還是很高的，在寫字樓等建筑物內結構較復雜，墻體較多的場景使用，其成本在每平米造價20-40元之間，為無源DAS室分的2-3倍左右;空曠區域場景成本在每平米造價5-15元之間，是無源DAS室分的1倍左右。考慮到全國5G室內深度覆蓋所需建設的室分體量，這個高昂的組網成本是運營商無法承受的。只能有所側重的選取一些場景進行數字化室分的建設。當然，如今5G數字化室分設備剛上市，未來其價格會如4G設備一樣持續走低。

另外，各設備廠商的數字化室分設備兼容問題還無法解決，2G-5G網絡必須使用同一設備廠商的產品才可以兼容。這種情況無論是從成本上還是后續網絡維護方面考慮都會帶來極大的問題。

四、室內外協同組網性能

在5G網絡規劃建設過程中，5G網絡采用室內外同頻組網建設方式，室內外同頻干擾問題在5G網絡規劃過程中是必須考慮的問題。

根據實驗測試數據分析，室內外同頻組網，室外宏站加擾對5G 室內覆蓋影響不是很大，在合理區間內，因此5G室內深度覆蓋還是有其必要性和可行性的，我們不能因噎廢食。5G室內深度覆蓋規劃時要充分考慮到室外宏站的加擾影響，室內外協同組網覆蓋，以達到5G網絡覆蓋的最佳效果。降低室外干擾我們可以從以下幾個方面入手：

首先，室內外RF規劃要合理，在同頻組網的情況下，相鄰小區的信號隔離度是關鍵。在室外宏站RF規劃時，合理設置天線下傾角，降低室內干擾信號強度，室內RF規劃根據室外宏站干擾信號強度調整，保證室內信號強度高于室外宏站信號，建議信號差在10dB以上。

其次，可以調高室內小區優先級，保證用戶駐留室內小區，吸收話務量。為了降低室外宏基站對室內小區的干擾可以將室內外相鄰小區基站的廣播波束配置統一降低相互間干擾。

最后，可以通過物理資源塊分配方法來降低小區間干擾，當小區物理資源塊利用率不高的時候，相鄰干擾小區間的頻域資源由于資源分配方式不同而相互錯開，從而提高了小區吞吐量，降低了小區間干擾問題。另外，還可以通過COMP及虛擬多T多R等聯合調度方式把干擾變成增益，來降低干擾。

五、5G室內深度覆蓋規劃建設原則

5G室內深度覆蓋規劃要從覆蓋、價值、成本、重點場景等因素綜合考慮，按需建設。對高價值、高需求的場景如：重要大型交通樞紐、高校、三甲醫院、大型場館、to B重點垂直行業，應優先考慮新建5G數字化室分覆蓋;而一般場景則應從存量無源DAS室分改造或合路覆蓋來著手，保護存量無源DAS室分投資，節省成本的同時還可實現5G快速建網覆蓋。這里需注意to B場景的覆蓋原則，有些特殊場景可能流量需求不高，但對網絡安全性穩定性要求非常高，此種情況下我們要優先考慮建設數字化室分，其可以保證5G網絡的99%以上的穩定性，而無源DAS室分的安全性及穩定性較差，無法滿足業務需求，如出現問題或造成較大損失，得不償失。如地下礦井，港口碼頭，大型自動化生產線，一旦出現網絡故障就會危及人身安全及造成大額損失。

室外宏站可以覆蓋室內的原則上不進行5G室內深度覆蓋規劃，室外宏基站無法覆蓋的樓宇，結合業務需求、投資效益，合理選擇室分建設方式。在規劃過程中，可充分利用現有數據及資源，結合4G MR、溯源問題、熱點投訴、5G用戶長期駐留、長期頻發高流量等覆蓋需求進行區域精準覆蓋規劃。各場景室分建設指導原則如表2所示：

六、結束語

5G應用大多發生于室內場景，室內深度覆蓋建設勢在必行。隨著to B等業態的成熟，5G室內熱點會井噴式爆發。本文詳細分析了5G室內深度覆蓋的三種方式，其中最常見的是無源DAS室分和數字化室分，數字化室分無疑更符合5G網絡的高要求，但成本較高，建議選取高價值重點場景建設，無源DAS室分以其龐大存量的優勢，可以快速實現5G網絡室內深度覆蓋，對一般場景而言可以應對解決5G室內深度覆蓋問題。兩種方式我們做5G室內深度覆蓋規劃時要結合實際情況選擇最適合的建設方式，同時還要提前考慮室內外協同組網的影響，實現精準合理規劃。

作者單位：李新章? ? 中國移動通信集團遼寧有限公司

參? 考? 文? 獻

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李新章，碩士研究生，高級工程師，研究方向：通信網絡規劃、建設和維護工作。