關于5G室分低成本建設的研究

楊敏強 李 覲 干大成 楚科科

中通服咨詢設計研究院有限公司

0 引言

根據行業預測，5G時代85%的業務發生在室內，室分建設重要性進一步提升。隨著5G宏站規模化建設的增速放緩，網絡建設逐步由廣度覆蓋向深度覆蓋轉變，重點城市、重點區域的5G室分部署加快節奏，預測未來三年5G室分將進入規模化部署時期。同時5G業務對網絡的時延、帶寬等性能提出了更高的要求，在5G網絡建設投資有限的條件下，通過低成本建設室分，可最大化實現5G網絡部署。

1 現階段5G室分方案

行業內針對5G室內覆蓋主要手段包括有源室分、多路無源室分、分布式MIMO（multiple-in multiple-out，多入多出）、廣角漏纜系統，天線對打等方案。

1.1 有源室分

有源室分系統示意如圖1所示。有源室分是一種分布式皮基站，通過在室內進行光電復合纜布線的信源系統，由基帶單元（BBU）、擴展單元（HUB）及遠端單元（PRRU）組成，架構扁平，具有部署靈活，隱蔽性強、擴容靈活方便、端到端透明可監控、可維護性強的特點。有源室分設備市場采購價格較高，不支持多運營商共享接入，無論是一家運營商獨建還是多家運營商重復建設，建設成本對標無源室分均有較大提升，而且所有設備均為有源設備，總體設備功耗大，維護電費也呈指數級增長。

圖1 有源室分系統示意圖

適用場景：隔斷少，內部無線傳輸環境好、高話務、高容量場景。

1.2 多路無源室分

多路無源室分系統示意如圖2所示。由合路設備、功分器、耦合器、饋線及天線等無源器件組成的雙路或多路室分系統，通過將天線、饋線、無源器件等產品頻段擴展至700-3700MHz，可以支持5G多系統接入，網絡性能較穩定、技術成熟度高、維護難度低。

圖2 多路無源室分系統示意圖

無源室分為實現更好的MIMO效果，多路建設中要求各支路天線間距需滿足1-1.5米，較高的安裝空間需求，提升了物業協調難度，同時無源室分系統節點多，容易引入干擾，并且系統無法監控。

適用場景：業務速率要求一般，現場美化要求較低。

1.3 分布式MIMO

分布式MIMO即通過不同分布系統支路發射信號覆蓋至相同區域后形成MIMO區域，可提升峰值速率的效果。分為同樓層分布式MIMO及跨樓層分布式MIMO，其中同樓層分布式MIMO主要指將同一樓層覆蓋不同區域且相鄰的分布系統作為5G分布式MIMO使用；跨樓層分布式MIMO，主要指將相鄰樓層覆蓋相同對應區域的分布系統作為5G分布式MIMO通道使用。MIMO覆蓋效果區域接收到的多通道信號電平差值需在一定范圍以內（盡量小于20dB），差值越大效果將越差。同樓層分布式MIMO示意如圖3所示，跨樓層分布式MIMO示意如圖4所示。

圖3 同樓層分布式MIMO示意圖

圖4 跨樓層分布式MIMO示意圖

適用場景：業務速率要求較低，同一平層需多路室分系統進行覆蓋，且相鄰兩組分布系統間環境相對開闊，具備一定的無線信號重疊覆蓋區；或者相鄰兩層建筑建構相同，分布系統部署方式相近，樓層間無線信號穿透損耗不大。

1.4 廣角漏纜系統

廣角漏纜系統示意如圖5所示。廣角漏纜系統作為傳統無源室分的衍生產品，將天線、饋線、無源器件功能集于一體，具備信號傳輸及信號收發功能，相比傳統室分，漏纜信號覆蓋更加均勻。方案具有結構簡單、維護方便、互調干擾低的特點。與傳統的室分天饋系統相比，適用場景比較受限，系統難以入室，且綁扎和固定較難，半徑僅能有效覆蓋10-15米，針對復雜的結構無法形成有效覆蓋。

圖5 廣角漏纜系統示意圖

適用場景：業務速率要求一般，房間進深較短，無隔斷或墻體穿透損耗較小區域。

1.5 天線對打

針對住宅小區類場景，業務需求一般、建筑內部結構復雜，天線無進房間可行性的特點，行業內推出室外天線對打方案，采用大張角射燈天線，通過低層上仰，高層下傾，中層交叉對打的方式，無線信號由窗戶進入房間，完成室內信號覆蓋。該方案可快速覆蓋、施工協調難度小、易美化，但也存在天饋系統易老化的不足。天線對打示意如圖6所示。

圖6 天線對打示意圖

適用場景：業務速率要求較低，外墻窗體較大或為玻璃幕墻結構。

1.6 方案投資效益

根據工程實際情況，將上述方案的投資及下載數據進行對標分析，數據如表1所示。

表1 室分方案投資效益對標表

2 低成本室分建設

經過多年的室分建設發展，現有技術方案較成熟，新的可創新手段較匱乏，僅通過對現有方案的優化演進降低建設投資的空間有限，故根據各方案的優缺點，結合站點場景、建筑結構、隔斷情況及業務需求合理選擇最佳建設方案已成為降低建設投資的一種有效手段。

2.1 室分微場景劃分

按覆蓋目標的建筑特點、業務特點、覆蓋類型細分功能區，進行微場景劃分。以高鐵車站為例可細分售票廳、候車廳、出站口、電梯、站臺區、辦公區等。微場景劃分原則指引如表2所示。

表2 微場景劃分原則指引表

2.2 建設方案評估模型

微場景建設方案評估模型如表3所示。將微場景與建設方案按環境兼容-容量需求-覆蓋率優先級判定方案可實施性，再根據方案的速率指標及成本指標評估各類方案建設優先級，同時根據業主訴求、項目周期等設置修正因子，合理選擇最佳建設方案，推進低成本建設。微場景擬建方案明細如表4所示。

表3 微場景建設方案評估模型

表4 微場景擬建方案明細表

根據上述建設方案現場完工后測試，整個高鐵站場強集中在-10dBm到-65dBm之間，場強為-65dBm的覆蓋率為90.96%，滿足覆蓋需求。覆蓋效果測試如圖7所示。

圖7 節點儀設備及測試場地

圖7 覆蓋效果測試圖

通過項目建設造價分析，細分微場景差異化建設方案比全量采用有源室分總資降低52.50%。建設投資對標如表5所示。

表5 建設投資對標表

3 結束語

綜上所述，各方案均有自己的優缺點，部分方案覆蓋效果佳，但建設成本高，不適合全面推廣；部分方案建設成本低，但容量與下載速率又無法滿足現場需求；部分投資效益高的方案又因樓宇結構布局的特殊性，現場不具備實施條件。因此根據建筑物的業務需求、結構及功能的不同，進行微場景的劃分，改變當前室分建設同一物業點全量使用一種方案的建設方式，室分方案根據微場景擇優建設是5G室分建設中降低建設成本的一種有效方案。