从LampSite看5G时代室分的演进

吴健航 张晶微

摘要：传统分布系统所使用的器件及采用的频段决定其无法向5G顺利过渡，一种新型的覆盖方式即将取代旧的技术成为室内分布建设的主流。本文以华为lampsite系统为例，解析新型室分技术的利与弊。

关键词：5G网络;室分演进;新老技术的优劣对比

1、应运而生的LampSite

传统室内分布系统受到其使用元器件耦合器、功分器等无源器件工作频段限制，并且由于其末端分布系统是由RRU通过馈线连接至分布天线的方式，注定了传统室分系统无法满足5G网络的技术及速率需要。如此便产生了LampSite这种无线点状阵列网络系统产品，其组网结构如图：

其组网的特点： LampSite系统主要满足LTE网覆盖需求，LTE网信源直接采用LTE-BBU（放置在通信机房内），光纤连接至RHUB（放置在站点交换节点），从RHUB通过5类网线或6类网线连接至PRRU，PRRU集成天线和信源的双重功能，位于分布系统的末端提供用户信号接入。

2、LampSite系统的优点

2.1、相比于传统室分系统的优势：LampSite系统是从传统室分DAS系统演化而来的，因此它具备DAS无可比拟的优点，特别是在网络末端采用的全新一代无线覆盖体制，与DAS相比在技术体制上进行了根本的变革。

2.1.1、LampSite系统末端设备pRRU自带天線，同时具备传统室分的RRU+天线功能，模数转换在末端完成，系统内部全数字信号。而数字信号相较模拟信号，有着数据带宽高并且带宽易控制、保密性好、容错（纠错）性能强、扩容方便、信号抗干扰性强等优点。

2.1.2、LampSite系统使用的传输介质是光纤+CAT5/CAT6电缆，这类介质接头统一，设备兼容性强，有利于系统扩容。并且使用光纤+CAT5/CAT6电缆传送的方式可以满足5G网络室内频段（3.3GHZ-3.4GHZ）需要，彻底摆脱了传统室分馈线系统受制于可用频段较低无法提供大容量数据通过的瓶颈。并且由于使用CAT5/CAT6电缆作为末端设备传送介质，以电缆线序将上下行信号隔离，有效消除传统室分上下行信号干扰问题。

2.1.3、末端设备通过POE方式供电，使得LampSite系统全网设备均具备操作维护管理功能，这不仅使得全网可见可查可维护性强大，还为LampSite系统提供了灵活分区的能力：一个BBU下划分1-36个小区，相对于传统室分的每个RRU占1个小区，最大分裂为两个小区不同，这些小区可以灵活划分给pRRU，除此外还可与宏站BOOK产品共小区，实现室内外协同，减少切换，降低网络优化难度。

2.1.4、LampSite系统没有了耦合器、功分器等无源器件，网络结构变得扁平化，并且由于使用光纤+CAT5/CAT6电缆作为传送介质，这使得该系统在前期工程阶段及后期维护阶段具有优势：

2.1.4.1、由于使用了CAT5/CAT6电缆作为末端设备传送介质，相比传统室分的馈线传送方式而言，CAT5/CAT6电缆采购方便，线材更轻、更细（便于敷设隐藏）、更柔软（便于弯折）、受使用环境影响较低、成端制作成本低且工艺难度大大降低。其施工入场协调难度小、施工周期短、用工量低、项目投产快速;

2.1.4.2、系统无耦合器、功分器等无源器件，转接点大大减少，障碍点也随之降低，并且不像传统室分馈线系统对于水份、粉尘等杂质敏感，所有转接点需要特殊工艺捆扎做密闭处理，否则一旦进入杂物很难清理干净并且故障点定位困难。

2.2、Lampsite可以作为FTTX接入网系统的补充：当代形势下，人们越来越不满足受制于有线宽带网络的区域局限性，越来越追求智能产品的互联和信息交互能力。如此来说，室分系统相比传统FTTX而言有着无线网覆盖的先天优势，并且对智能产品的支持更加友好，使用了4GLTE/5G技术的LampSite更是克服了传统室分末端传送速率低的劣势，相较传统FTTX网络优势更加明显。

2.2.1、LampSite室分系统采用微型化的pRRU设备，具备强大的MIMO天线系统，系统目前可支持3个频段。单个pRRU工作在1.8Ghz～2.1Ghz频段时试验场景下酒店公寓楼场景（阻隔物最多）覆盖范围达10米、办公写字楼场景（较少阻隔物）覆盖范围达20米、空旷场景（无阻隔）覆盖范围可达50米，采用4级级联时一个Rhub接口支链延伸的4级pRRU最大覆盖半径达到300米（不同场景）。在极端追求覆盖的场景中设备可切换至800M频段，覆盖半径超过500米。

由于信号覆盖面积不仅较传统FTTX方式广阔，并且摆脱了传统室分技术带宽瓶颈，LampSite系统使得无线接入终端可以实现无方位限制、无操控距离要求、无延迟、不必时时干预的强大物联物控功能。

2.2.2、作为LTE宏站的有效补充，LampSite室分系统不仅满足了带宽速率需求，还使得用户从传统接入网或FTTX+Wifi的空间限制中释放出来，由于室分系统和宏站统一鉴权的性质（室分系统和宏站使用的BBU是相同的，鉴权信息可复用）并且无线连接方式为智能产品的提供连接便利，为各种场景的智能化实现（如智能家居（商场）中的运动洒扫设备、调光设备、商场园区运动导览设施、家庭可控式智能卫浴及餐饮设施）铸建数字化基础。

2.2.3、室分系统采用无线方式与实际用户进行交互，可以将本系统的所有设备架设于楼房竖井或楼道，线缆不再入户，业务开通及维护不再受制于用户室内条件，受外界影响因素大大减少。

3、LampSite系统的应用案例

某商业楼某公司办公区LampSite应用实例：对于一个67m*13m（871平方米）空间进行室内分布覆盖（人员分布为密集、阻隔较多（但走道畅通）），如图2.1所示，传统方案中需要楼层RRU带7副无源天线（图中红色ANT字母为无源天线）进行布设。

3.1、故障现象：在使用过程中发现靠边墙的办公室信号不稳定，偶尔还会与楼外宏站发生乒乓切换效应，靠中部偏左的3个办公室反馈自从有一次楼上漏水后该区域网速较差，并且该项目从施工开始一直受到物业公司干涉，原因是在扣板棚顶施工后不久出现异响，经查是由于有一段馈线经过货运电梯井，楼下货运电梯与楼外不隔离，由于馈线孔封堵不牢导致风从馈线孔灌入造成异响。

信号不稳定及网速差原因经過维护人员现场钻入棚顶检查后发现ANT6-2F天线上方房间于某日漏水，水渗透入天馈系统产生低噪故障。维护人员认为需要更换整条馈线，但是被物业公司以影响美观为由阻挠。

3.2、替代为LampSite系统的过程：如图2.2所示，经过与楼内物业及具体用户协商，为其搭建新的LampSite室分系统，拆除所有馈线系统及全向天线，改由Rhub+CAT5+pRRU方式架设新型室分系统。

3.2.1、施工过程中发现由于pRRU较原无源天线数量减少，网线布放条数少而且穿透孔洞小，封堵简单;

3.2.2、Rhub可以直接替代原RRU的位置，Rhub上行结构可以直接利用不必重复建设;

3.2.3、使用CAT5电缆几乎不受粉尘、凝露的影响，并且供电电压电流都较低，无人身伤害风险;

3.2.4、pRRU接近1.8公斤较原无源天线重，需要挂墙安装不能直挂棚顶，但pRRU的散热鳍片能有效对设备进行冷却，不会产生过热着火隐患;

3.3、本案例的经济分析：

3.3.1、从施工费角度来看，使用新型LampSite室分系统的施工费仅为传统室分方式施工费的40%左右，施工难度的降低及布线用量的减少使得此部分工程建设成本大大降低;

3.3.2、从设备采购费用来看，使用新型LampSite室分系统的设备采购费相比传统室分方式设备采购费高10%左右，主要原因是pRRU设备费用较高，用量也较多导致;

3.3.3、考虑到元器件及线缆受外部因素影响降低，以及全网元器件可控性强，后期维护成本核算使用新型室分技术的维护成本要比使用传统室分系统低。

4、LampSite系统的不足及改进方向

在实际应用案例实施过程中LampSite存在着结构不完善、设备组成造价高、单位pRRU覆盖面还不够广、施工费造价不合理等缺点需要改进。

4.1、结构不够完善：虽然在Rhub+pRRU搭建过程中，理论上使用CAT6电缆是足以满足5G通信带宽需要的，但是在5G实验网中发现CAT6在应用中无法达到5G通信需要的峰值速率，这种情况受CAT6线材质量及跨度距离的影响特别明显。

改进建议：为解决这种问题，需要在兼顾速率带宽、接口适用性强、线材不能太粗并且柔韧性好，可以考虑技术成熟的G.657皮线光缆+阻燃多股电缆的方式，由皮线光缆负责数据传送，电缆负责POE供电。

4.2、系统设备成本较高：由于pRRU用量相比较传统室分而言大大增加，并且单价比传统全向无源天线昂贵许多，这一情况使得LampSite系统成本投资大大增加。加上考虑到今后使用皮线光缆+电缆方式接入pRRU设备，其施工费用及材料费用还需增加，如何能将LampSite系统建设成本降低已经成为此系统能否大面积铺开的关键因素。

改进建议：一方面，我们要坚持将此类高成本设备列入集中采购产品，通过集中采购方式降低售价;另外一方面，需要提高设计人员规划能力和优化人员技术水平，能使用尽量少的pRRU产品实现目标区域覆盖、满足容量需求。

4.3、在LampSite室分系统天线功能还不够强大，单位pRRU天线覆盖面有限，特别在密集场景下布点依然过多，小区间切换频繁，还不足以成为公寓、小区等宽带接入网用户的最优选择。

改进建议：天线技术一直是困扰着无线网发展的瓶颈，并且在其他条件一定的前提下覆盖面和速率容量是一对互为矛盾的指标，即便是发射功率强大的宏站也会在阻隔密集区域存在盲区死角。LampSite的天线微型化、节能化已经做的很好，如果增加天线体积，虽然对信号覆盖有效提升，但是重量的增加就挑战安装的牢固性需求，并不利于施工安装美观性;如果片面地通过增加功率的方式，由于受到线材较细考虑到压降等原因就对布线长度有限制，还有可能引起设备散热不足引发火灾的隐患。所目前普遍使用的办法是仔细研究覆盖区域特点，统计流量需求和用户接入数量，并且由于LampSite的pRRU设备支持CAT5/CAT6电缆四级级联方式扩容，可以在后期有针对性的进行扩容满足需求，甚至于对用户数量及带宽容量较小的区块可以采取pRRU+拉远无源天线的方式，即节省了成本，又对盲区做到有效覆盖。

5、结语

5G时代已经到来，传统分布系统退出历史舞台是大势所趋，新型室分在特定场合下甚至对FTTX网络都具有较强的竞争力。

然而，初出茅庐的LampSite还需要不断地从传统技术中汲取营养，取其精华，去其糟粕。达到最终使命：为用户提供更快更好的使用体验。这也是所有通信人共同的使命：面向5G，面向勇敢的未来。

参考文献

[1]胡应添，李伟丹，郝秀娟.新型室分系统定位方法研究[J].移动通信，2016，40（14）：56-59;

[2]付利峰.TD-LTE室内分布系统设计方法[J].内蒙古科技与经济，2014（8）：68-69;

[3]洪康.5G网络室内覆盖解决方案的分析[J].信息通信，2017（8）：259-260.

作者简介：吴健航，福建省邮电工程有限公司分公司总经理助理兼技术总监，有15年通信工程施工及管理工作经验，工程师职称，国家一级建造师;

张晶微，上海邮电设计咨询研究院有限公司，8年通信工程设计施工工作经验。