5G室內(nèi)覆蓋分場景建設(shè)方案分析

王瞳瞳，曹金威，楊 磊

（遼寧郵電規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，遼寧 沈陽 110179）

1 室內(nèi)覆蓋分場景建設(shè)方案分析

1.1 分場景室內(nèi)覆蓋方案對比

（1）可選設(shè)備方案對比。5G室內(nèi)覆蓋可選的方案有5G純有源、5G有源+無源、5G無源、5G皮基站等四大類。

（2）分場景技術(shù)方案對比。室分覆蓋的典型場景包括：寫字樓、賓館酒店、大型商場、醫(yī)院、高校、大型交通樞紐（機(jī)場、高鐵、地鐵站臺等）、大型場館、高鐵/地鐵隧道、高密度住宅小區(qū)、工業(yè)園、電梯停車場等。5G有源室分方案可以應(yīng)用于大型商場、醫(yī)院、高校、大型交通樞紐等場景，對于寫字樓、賓館酒店，可以根據(jù)站點(diǎn)的實(shí)際情況選擇，高流量樓宇采用5G有源室分方式；而低流量的可以采用5G有源室分+無源天線的覆蓋方式；對于地下停車場、工業(yè)園區(qū)采用5G有源室分+無源天線的覆蓋方式來降低建設(shè)的成本。

1.2 有源室分方案分析

1.2.1 5G有源室分方案介紹

采取有源室分方案是5G室分覆蓋的主要手段。在分析目標(biāo)區(qū)域4G覆蓋情況的基礎(chǔ)上，在有新建5G室分需求的場景，可選擇新建5G單模或5G雙模有源室分方案兩種方式。而對于某些場景現(xiàn)場已建設(shè)有源室分，則可以選擇不同的覆蓋方案。

對于已具有4G有源室分設(shè)備的場景，如業(yè)主同意新增安裝設(shè)備，并且具備安裝條件，建議新增5G單模有源室分設(shè)備；如采用替換方案，在替換為4G/5G雙模有源室分設(shè)備時，在地標(biāo)性樓宇、高鐵站臺、地鐵站臺、機(jī)場、會展、大型MALL等場景，為降低對用戶的感知影響，可以采用先同點(diǎn)位部署4G/5G雙模有源室分設(shè)備，待設(shè)備開通后再優(yōu)化拆除原有的4G有源室分設(shè)備。

1.2.2 覆蓋能力分析

5G鏈路預(yù)算影響的因素和4G的基本一樣，確定的因素有輸出功率、天線增益、噪聲系數(shù)、解調(diào)門限、穿透損耗、人體損耗等，不確定的因素有慢衰落余量、干擾余量等。路徑損耗可由下列算式表示：

路徑損耗（dB）=基站發(fā)射功率（dBm）-10×lg10（子載波數(shù)）+基站天線增益（dBi）- 基站饋線損耗（dB）-穿透損耗（dB）-人體遮擋損耗（dB）-干擾余量（dB）- 慢衰落余量（dB）-人體損耗（dB）+UE天線增益（dB）-熱噪聲功率（dBm）-UE噪聲系數(shù)（dB）-解調(diào)門限 SINR（dB）

關(guān)于5G室內(nèi)覆蓋的鏈路預(yù)算，采用3GPP 38.901 I2I_office NLOS傳播模型進(jìn)行覆蓋能力分析，傳播模型的公式如下：

根據(jù)不同材質(zhì)在2.1 GHz和3.5 GHz的穿透損耗值情況，利用室內(nèi)傳播模型和各介質(zhì)在不同頻段的穿透損耗，可分別計(jì)算出4G和5G有源設(shè)備單個遠(yuǎn)端單元在穿透不同介質(zhì)時的覆蓋能力。經(jīng)過計(jì)算有源室分4G設(shè)備覆蓋能力和5G設(shè)備覆蓋能力并分析結(jié)果可得出，5G有源室分設(shè)備的覆蓋能力在開闊環(huán)境下與4G一致，在復(fù)雜多隔斷場景下僅略低于4G的覆蓋能力。5G有源室分設(shè)備基本滿足與4G有源室分設(shè)備同點(diǎn)位部署的要求。

1.2.3 分場景設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（1）寫字樓設(shè)計(jì)要點(diǎn)：①大廳、會議室、開放式辦公區(qū)等大開間、結(jié)構(gòu)簡單的場景。此類場景空間大、遮擋少，遠(yuǎn)端單元一般布放于中央的位置，設(shè)備間距可按 20～23米考慮。對于小型會議室場景，設(shè)備可選擇安裝在走廊區(qū)域。再根據(jù)辦公區(qū)域的大小和縱深，選擇是否在室內(nèi)和走廊區(qū)域都安裝遠(yuǎn)端單元進(jìn)行覆蓋。②走廊、套間、隔斷式辦公區(qū)等間隔障礙較多的場景。一般寫字間的縱深在10米以內(nèi)，室內(nèi)信號覆蓋通過將天線安裝在門口的走廊就可基本解決。但是當(dāng)房間縱深超過15米或房間建筑復(fù)雜、間壁墻較多，設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮墻體的阻隔效應(yīng)，必要時需在室內(nèi)增加安裝遠(yuǎn)端單元。

（2）賓館酒店設(shè)計(jì)要點(diǎn)：①普通客房。普通客房面積一般較小，且對稱分布在走廊兩側(cè)，遠(yuǎn)端單元可選擇放置在走廊區(qū)域進(jìn)行覆蓋。根據(jù)遠(yuǎn)端單元的覆蓋能力計(jì)算，單邊可覆蓋 2至3個房間，覆蓋半徑一般為7～10米。②豪華客房。豪華客房面積大，且一般為套間，阻隔墻較多，且墻面貼有隔音材料，導(dǎo)致穿透損耗增大，建議將遠(yuǎn)端單元安裝在房間內(nèi)進(jìn)行覆蓋，但應(yīng)盡量靠近走廊布放，兼顧走廊覆蓋。③大堂。大堂一般比較空曠，覆蓋單元考慮布放至前臺、商務(wù)中心等人流量比較集中的區(qū)域，根據(jù)遠(yuǎn)端單元不同的輸出功率，設(shè)置遠(yuǎn)端布放間距為 20～23米。同時，大堂往往有較大的玻璃門墻，應(yīng)控制好信號外泄。④會議室。會議室比較開闊，大小不一，用戶業(yè)務(wù)需求比較集中，容量需求大，一般將覆蓋單元布放于靠中間位置進(jìn)行覆蓋。⑤餐廳。餐廳一般也較開闊，但可能有包間。如果包間較大（ 300 m2），應(yīng)在包間中布放覆蓋單元。

（3）醫(yī)院設(shè)計(jì)要點(diǎn)：在設(shè)計(jì)上一般按大廳、門診部、住院部（一般病房）、住院部（VIP 病房）等幾個模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)。對于1樓大廳空曠區(qū)域的覆蓋可采用遠(yuǎn)端單元吸頂安裝，因人員較多，可適當(dāng)縮小覆蓋半徑，根據(jù)遠(yuǎn)端單元不同的輸出功率，布放間距宜選擇為20～23米。假如門診部中央?yún)^(qū)域采用中空式設(shè)計(jì)，且該區(qū)域采用了分區(qū)覆蓋，各樓層靠近中空區(qū)域的遠(yuǎn)端單元應(yīng)注意保持一定的距離，避免各樓層信號外泄至一樓。在掛號、收費(fèi)、藥房等功能房間附近，需考慮是否存在庫房、休息室等小房間，如果存在，則該區(qū)域的遠(yuǎn)端單元覆蓋半徑需適當(dāng)縮短。

（4）IT賣場、小商品市場設(shè)計(jì)要點(diǎn)：在覆蓋IT賣場、小商品市場時，穿透損耗主要參考石膏墻和一般磚墻來確定PRRU的覆蓋半徑，較為空曠的市場，遠(yuǎn)端布放間距一般按27～34米。較為密集的市場，遠(yuǎn)端布放間距一般按20～23米考慮。另因小商鋪均為半開放式結(jié)構(gòu)，面朝走廊開門，設(shè)計(jì)時盡量保證每條走廊均有遠(yuǎn)端單元布放[1]。

（5）體育場館/會展中心設(shè)計(jì)要點(diǎn)：①出入口大廳PRRU安裝位置建議。出入口大廳一般為空曠無遮擋區(qū)域，且外墻多為玻璃幕墻結(jié)構(gòu)。為避免信號外泄，PRRU的安裝位置應(yīng)盡量遠(yuǎn)離出入口位置。此區(qū)域“潮汐效應(yīng)”顯著，在規(guī)劃設(shè)時應(yīng)結(jié)合容量分析。②走廊。走廊為狹長空曠區(qū)域，考慮隧道效應(yīng)，遠(yuǎn)端布放間距一般可保持為27～34米，在拐角、轉(zhuǎn)角等連接區(qū)域應(yīng)優(yōu)先考慮布放設(shè)備。③展廳PRRU安裝位置建議。展廳天花挑高較高，可考慮將PRRU外接定向天線掛在四周墻上或馬道上進(jìn)行覆蓋。各展位之間的隔斷，其穿透損耗應(yīng)處于玻璃墻和石膏墻之間。展廳一樣具有“潮汐效應(yīng)”，在規(guī)劃設(shè)計(jì)時應(yīng)考慮容量，遠(yuǎn)端單元布放間距一般選擇為37～45米，且必要時可選用窄波束天線以控制覆蓋范圍，從而避免多小區(qū)信號干擾。④辦公區(qū)。會展中心辦公區(qū)縱深一般在10米以內(nèi)，房間內(nèi)信號可通過在門外走廊安裝PRRU來解決，布放間距一般選擇為20～23米。房間縱深超過15米的，可根據(jù)房屋結(jié)構(gòu)確定是否需要入室覆蓋。

（6）體育場設(shè)計(jì)要點(diǎn)。①體育館看臺。場景空曠無遮擋，“潮汐效應(yīng)”顯著，需結(jié)合容量分析進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)。PRRU的布放密度應(yīng)嚴(yán)格控制，必要時縮小。PRRU安裝位置可選擇在頂棚上面向看臺區(qū)域進(jìn)行定向覆蓋，也可選擇安裝在看臺座位后進(jìn)行覆蓋。第一種方式，施工難度較大，但是結(jié)合窄波束天線能達(dá)到很好的覆蓋效果。第二種方式，施工簡單方便維護(hù)，但在場地中間和交叉區(qū)域會產(chǎn)生干擾，而且需要高密度布放，導(dǎo)致建設(shè)成本增加。建議覆蓋半徑控制在8～10米。②體育館媒體區(qū)/VIP區(qū)、看臺VIP座位區(qū)。可考慮直接在室內(nèi)布放PRRU對凹進(jìn)去的VIP看臺區(qū)進(jìn)行覆蓋。

（7）機(jī)場設(shè)計(jì)要點(diǎn)：①值機(jī)大廳。值機(jī)大廳若層高低于24米，且可以吸頂安裝時，可以采用掛頂覆蓋；若層高高于24米，則需要在側(cè)面安裝進(jìn)行覆蓋。一般遠(yuǎn)端布放間距可按37～45米進(jìn)行考慮，另需優(yōu)先將遠(yuǎn)端單元貼近衛(wèi)生間等功能性房間。為有效控制覆蓋范圍，可選擇外接高增益窄波束天線。②安檢口。設(shè)計(jì)上將安檢口直接劃入候機(jī)廳進(jìn)行整體覆蓋考慮。但需注意該處有較多用戶停留，值機(jī)大廳和候機(jī)廳的切換區(qū)不能設(shè)置在安檢等待區(qū)。③候機(jī)廳。候機(jī)廳建議分為兩部分考慮設(shè)計(jì)，根據(jù)遠(yuǎn)端單元不同的輸出功率，商鋪區(qū)（一般考慮石膏墻）遠(yuǎn)端布放間距按20～23米進(jìn)行布放；登機(jī)口附近，遠(yuǎn)端布放間距一般按27～34米布放。④VIP休息室。VIP休息室一般需要結(jié)合物業(yè)需求選擇設(shè)備安裝方式和位置，應(yīng)作為重點(diǎn)覆蓋場景來單獨(dú)解決。⑤通道。走廊為狹長空曠區(qū)域，考慮隧道效應(yīng)，遠(yuǎn)端布放間距一般可保持在27～34米，在拐角、轉(zhuǎn)角等連接區(qū)域應(yīng)優(yōu)先考慮布放設(shè)備。必要時可連接高增益窄波束天線來控制覆蓋。⑥行李區(qū)。行李區(qū)一般為空曠區(qū)域，遠(yuǎn)端單元可根據(jù)設(shè)備不同輸出功率，選擇間距為37～45米進(jìn)行布放，但需注意在立柱較多的地方，各個遠(yuǎn)端單元不要完全平行，需交錯存在，以保證任何一個立柱后均能直視到某個遠(yuǎn)端單元。遠(yuǎn)端單元的安裝可采用吸頂或者掛墻兩種方式，一般24米掛高以上需考慮掛在側(cè)面墻上進(jìn)行覆蓋。必要時可連接高增益窄波束天線來控制覆蓋范圍。⑦辦公區(qū)。辦公區(qū)根據(jù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度和縱深，選擇是否入室安裝，遠(yuǎn)端單元布放間距建議選擇為 20～23米。

（8）高鐵/地鐵站臺設(shè)計(jì)要點(diǎn)：①售票廳和候車廳。售票廳和候車廳屬于高業(yè)務(wù)需求區(qū)域，通過分析容量和覆蓋的關(guān)系，并結(jié)合車站人流密度，調(diào)整遠(yuǎn)端單元的覆蓋半徑，其布放間距一般按27～34米設(shè)計(jì)。必要時可外接高增益窄波束天線控制覆蓋。②辦公區(qū)/商場。辦公區(qū)隔間較多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。根據(jù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度和縱深，選擇是否入室安裝，遠(yuǎn)端單元布放間距建議選擇為20～23米。

（9）停車場設(shè)計(jì)要點(diǎn)：停車場內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單，無明顯遮擋物，遠(yuǎn)端單元布放間距可按37～45米考慮，如果停車場層高比較低且有排風(fēng)管阻擋，遠(yuǎn)端單元布放間距可按27～34米考慮；需注意所有遠(yuǎn)端單元需交錯布放，不要呈一條水平線放置，以便繞過內(nèi)部立柱，充分利用遠(yuǎn)端單元的功率實(shí)現(xiàn)廣覆蓋。應(yīng)嚴(yán)格控制遠(yuǎn)端設(shè)備數(shù)量，降低建設(shè)成本；在車庫出入口處應(yīng)注意與室外基站信號的銜接。

有源遠(yuǎn)端單元外接無源天線的覆蓋方案在測試中，后期根據(jù)結(jié)果考慮是否采用以便減少室分投資。

（10）電梯設(shè)計(jì)要點(diǎn)：電梯場景，根據(jù)造價及效益評估，合理采用有源遠(yuǎn)端單元隨廂覆蓋、有源遠(yuǎn)端外接無源天線或RRU外接天線覆蓋。

2 分場景造價分析

對北方某城市5G數(shù)字化室分方案造價進(jìn)行分析，平均每平米造價43.84元，因方案數(shù)目較少，且均為面積較小的站點(diǎn)，每平米造價不一定具有典型代表性[5]。

表1 分場景造價

3 結(jié)束語

5G室內(nèi)覆蓋是5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的重中之重，本文通過對不同場景下設(shè)備方案和技術(shù)方案的對比分析，提出設(shè)計(jì)建議，并分場景闡述了設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)，以期在5G室內(nèi)覆蓋建設(shè)方案的選擇時采用差異化的部署策略，從而有針對性地提升5G室內(nèi)覆蓋效果。