應用于5G 智能電網的移動網絡室內深度覆蓋研究與實踐

郭釗杰 秦潔 丁智 彭海燕

背景

智能電網是我國電力網絡在新時代的升級，集合了當前大量通信、傳感器、測量等先進的技術與設備[2]。

5G是第五代移動通信網絡，自2013年由歐盟提出，經過多年的持續發展，2019年我國三大運營商中國移動、中國聯通、中國電信的5G網絡正式商用。5G作為高潛力的通用技術，其最大價值是在垂直行業的應用，結合電網發、輸、變、配、用各生產環節對通信的需求，可實現5G大帶寬、低時延、大連接三大類場景的全覆蓋[3]，二者的結合是互相成就、互相賦能。

據報道，截至目前，我國5G基站已超300萬個，用戶已超7億，5G網絡的好壞是其應用好壞的必要條件，且目前5G網絡已從廣域覆蓋走向深度覆蓋階段[4]。本文將結合智能電網需求場景，重點進行5G深度覆蓋相關研究與實踐。

一、5G室內深度覆蓋存在問題及解決方案

（一）5G室內深度覆蓋問題概述

室內場景因無線環境復雜，普遍存在建筑物內部結構復雜，墻體等不可視障礙物較多，對無線信號傳播衰減較大，國內5G頻段又普遍為高頻，信號穿透能力更差，導致室內5G普遍存在深度覆蓋問題。

對大量弱覆蓋場景進行分析總結，引起5G室內深度覆蓋原因有以下7大類：

（1）5G普遍為高頻，傳播損耗大，穿透能力低；（2）室內封閉，建筑物墻體阻擋多；（3）站間距大，缺少站點；（4）設備故障（主設備、分布系統等）導致信號輸出異常；（5）室外天饋工參（站高、方向角、下傾角等）設置不合理；（6）室分規劃設計不合理，天線分布不足；（7）參數（切換、功率等）設置不合理；

（二）5G室內深度覆蓋解決方案

室內覆蓋增強主要的技術手段有故障處理、優化參數、RF天饋調整、天饋整改、新增小快靈設備（5G一體化微功率放大器）、規劃新建站點等。整體優化的流程如下：

圖1 室內深度覆蓋不足優化流程

1.故障處理

通過后臺OMC網管統計弱覆蓋小區的當前告警及歷史告警，在定位到故障信息后，通過運營商內部的運維流程，安排對應的工作人員遠程或者現場對故障問題進行解決，從而保障信號恢復正常。

2.優化參數

通過后臺OMC網管可導出參數配置表，檢查弱覆蓋問題點關聯小區的相關參數設置，比如室內外切換參數不合理、RS功率不合理等。

AAU的模塊，建議LTE占用的總功率不要超過120W，單小區最好不要超過40W（RS參考信號功率配置為1），NR功率則小于或等于200W；2T的模塊，建議LTE單小區功率不超過20W，NR功率小于或等于160W。

功率算法：

目前移動5G覆蓋網頻段為2.6G和700M頻段，700M只有30M帶寬，低頻深度覆蓋能力強，作為5G基礎覆蓋層，主要使用場景為室外[5]；2.6G頻段共有160M帶寬，目前60M用于TD-LTE，100M用于5G，2.6GHZ兼顧低頻和大帶寬優勢，作為中國移動5G覆蓋和容量主力頻段、數據業務的主力承載網，使用場景為室外、室內。

基于目前定位思路，整體切換重選參數設置策略如下：

空閑態：700M優先級低于2.6G，終端優先在空閑態占用2.6G；數據業務態：（1）700M往2.6G方向，采用基于覆蓋和基于頻率優先級的兩類切換類型，一般采用A1/A2+A4事件，切換整體策略，700M容易切換到2.6G；（2）2.6G往700M方向，采用基于覆蓋的切換，一般采用A5事件，只有當2.6G信號惡化到一定程度時，且700M鄰區優于某個門限，切換到700M，2.6G較難切換到700M。（3）室內外均為2.6G時，采用同頻A3切換事件。

3.RF天饋調整

（1）調整天線下傾角：下傾角包括機械和電子傾角，通過調整站點天線下傾角，使得天線的主瓣正向覆蓋問題區域，這是一種常用的解決覆蓋問題手段之一。下傾角調整優先級：先設計合理的預置電下傾，再調整可調電下傾，最后調整機械下傾，在調整過程中，需注意機械下傾角一般不超過12度。

（2）調整天線方位角：通過調整站點天線的方位角，使得天線的主瓣（半功率角30°內）正向覆蓋問題區域，也是一種常用的優化覆蓋問題的手段之一。但如果問題區域周邊阻擋嚴重，則效果不是太明顯。在調整過程中，需注意避免顧此失彼，形成新的弱覆蓋區域，或與其他小區重疊覆蓋形成干擾。

（3）5G優化天線權值及賦形權值：Massive MIMO作為5G的主要特性之一，實現波束賦形，形成極精確的用戶級超窄波束，并隨用戶位置的不同而不同，將能量定向投放到用戶位置，相對傳統寬波束天線可提升信號覆蓋，同時降低小區間用戶干擾[6]。

4.新增小快靈設備

5G一體化微功率放大器，該技術方案采用無線回傳方案，通過微功率放大方式，將室外5G信號引導至室內，實現一臺5G一體化微功率放大器即可解決覆蓋盲區，達到節省主設備資源，大幅度降低覆蓋成本、快速提升覆蓋面積的目的。一套5G一體化微功率放大器主要組件有：主機1臺、接收天線1副、發射天線1根、10米饋線1根。

二、5G智能電網場景移動網絡深度覆蓋實踐

（一）新增5G一體化微功率放大器解決深度覆蓋實踐

電網用戶反映某電房位于SZ市某區八卦四路10號1F，存在5G信號差，導致差動保護器對時不成功。

核實5G主覆蓋小區的性能指標情況，結合表1可以看到，主占用5G小區無故障、無干擾、無擁塞，各項指標良好。

現場測試，電房門口（室外）主要小區占用SZ八卦美居D-HRH-3（PCI=572），RSRP=-77dbm，SINR=16dB，信號良好。但電房室內主要占用小區SZ泥崗D-HRH-3（PCI=314），RSRP=-102dbm，SINR=6dB，下載速率67.9mbps，上傳速率16.43mbps，存在深度覆蓋差問題。

因SZ八卦美居D-HRH-3站點位于中浩大廈東邊，而電房位于中浩大廈最西邊1樓，室內存在阻擋，占用到北面站點SZ泥崗D-HRH-3，且覆蓋較弱，導致電網5G CPE獲取信號較弱，從而導致差動保護器對時不成功。在電房內，設備中5G CPE終端顯示占用小區信號SZ泥崗D-HRH-3（PCI314），信號強度-102dbm。現場勘察后，評估無法通過現網站點優化或整改改善，而且最近站點距離問題區域不超過200m，室外信號良好，主要因室內墻體阻擋，導致信號差，確定解決方案為在電房內新增5G一體化微功率放大器，引用室外較好信號SZ八卦美居D-HRH-3（PCI=572）作為信源。

經現場施工，完成5G一體化微功率放大器安裝，安裝后電房內移動5G信號強度提升明顯。經現場測試驗證，終端穩定占用5G小區為SZ八卦美居D-HRH-3（PCI=572），電房內信號強度為-68dbm，SINR值為18，下行速率為100Mbps，上行速率為40 Mbps，信號感知良好。電房內供電局5G CPE終端信號良好，5G CPE占用小區（SZ八卦美居D-HRH-3）穩定、信號提升明顯，RSRP=-75dbm，SINR=17dB。

電房內差動保護器對時成功且接收數據正常，其中顯示面板中5G同步品質A為0，表示對時成功，1#SV接收幀數A網數值有增加，表示能夠正常接收數據。

（二）天饋整改解決深度覆蓋實踐

電網用戶反饋某電網智能柜位于SZ市某區南灣實驗小學B1F電房內，存在5G信號差。經過現場勘察測試，問題電房位于SZ龍崗區南灣實驗小學B1F，建筑物無室分系統，電房4/5G脫網（無信號），存在深度覆蓋不足問題，室外5G占用周邊距離約210m宏站小區SZ丹翠欣苑D-HRH-2，SS-RSRP=-95dbm，SINR=3dB；4G占用SZ丹翠欣苑GS-HFH-3，RSRP=-89dbm,SINR=6dB。

因投訴電房位于SZ龍崗區南灣實驗小學B1F，環境封閉，存在室內深度覆蓋不足問題，導致無線信號差。另外南灣實驗小學未做室分系統，但已有移動傳輸寬帶到位，可通過整改新增拉遠皮飛解決，整改平面圖如下所示。

圖2 室分整改示意圖

整改施工完成后，電房內占用SZ南方電網布瀾小學皮飛[SZ友聯花園D-HRH]D-HRW-1，現場覆蓋信號良好，RSRP值在-65dBm左右，SINR值為30，感知下行速率為642Mbps，感知上行速率為195Mbps。

結語

本文通過對5G室內深度覆蓋不足的原因進行分析，總結出成體系的室內深度覆蓋不足的解決方案，并結合5G智能電網的電房場景，實踐了5G一體化微功率放大器快速且低成本、因地制宜利用現有網絡條件新建皮飛等方式解決電網深度覆蓋問題。綜上所述，以上方式方法在解決5G智能電網的移動網絡深度覆蓋方面具有推廣意義。