5G室内覆盖网络需精细化建设智能化演进

曾俞玮

山东广电网络有限公司青岛分公司 山东青岛 266000

中国5G室分网络频段划分已经明确，中国移动：5G频段在2．6GHz；中国联通和中国电信：5G频段在3．3GHz。三大运营商及铁塔公司存在大量传统无源分布系统，分布系统无源设备（POI）、天线、无源器均不支持3．3GHz频段。对那些存量的传统无源分布系统需要改造，如何改造才能既满足5G网络覆盖需要，又能最大限度的降低改造成本是5G室分改造首要目标[1]。

1 室内数字化网络覆盖的现状

室内应用是未来5G的主要应用场所，因此如何实现室内5G网络的覆盖成为各大通信运营商重点探究的课题之一。最为快速有效的方式是结合当前已有的室内覆盖方案进行改制，已有的覆盖方案主要有：室外覆盖室内、DAS系统（DistributedAntennaSystem，DAS）。下面分别进行说明。（1）室外覆盖室内：这个方案的关键在于信号的传播损耗不能太大，所以5G如果采用这种覆盖方式的话，效果将大打折扣。因为5G采用的是C-Band频段，穿透墙体的损耗大于4G采用的Sub-3GHz的频段，在链路的损耗上将多上8～13dB。这个方案对实现5G的室内覆盖是很困难的，需要结合其他的系统来进行弥补。（2）DAS系统：现有的DAS系统主要使用功分器、合路器、耦合器、天线等无源器件来进行组网设计，它的工作频段为800M～2．7GHz，无法支持5G网络的主流频段3．5G及以上的要求。在这个架构上要想建设5G室内系统，需要更换全部器件，成本和建设难度特别大。除此之外，3．5GHz和4．8GHz这两个频段的链路损耗更高，需要通过增加信源的功率和数量来完成室内的深度覆盖。另一方面，传统的EAS系统实现的是2x2MIMO，而且存在两通道不平衡情况下的吞吐量下降问题。5G将主流采用4x4MIMO的形式，这种部署的方案以及成本也是需要详细评估的[2]。

2 5G室内覆盖网络需精细化建设智能化演进

2.1 大型场馆网络覆盖技术

大型场馆场景单一，主要为室内覆盖场景，人员密集，属于上行受限场景，需重点解决容量需求。大型场馆内重要设施多，需要保障目标多，该场景往往较为开阔且范围较广。场景内的用户多，整体业务使用量大，尤其对于上行业务需求量较为迫切。大型场馆场景为干扰和上行受限场景。大型场馆的部署方案为5G室内分布皮基站覆盖，平层采用PRRU覆盖，看台区域采用赋形天线覆盖。采用小型赋形天线模式满足高容量和多小区配置，解决密集赛事时流动性强和容量需求大的问题，保证5GNR和LTE多频多模协同组网下实现4T4R标准[3]。

2.2 有源室分覆盖方案

5G有源室分覆盖方案具有高容量（支持4T4R）、部署快速、运维可视化、故障定位准确、运维便利等优点。5G有源室内覆盖方案采用三级架构，由基带处理单元BBU、汇聚单元（集中/扩展单元）以及远端射频单元pRRU组成。其中，BBU多部署于建筑物中心机房或者运营商综合机房，汇聚单元部署于建筑物弱电井，远端射频单元内置天线，通过光电复合缆或网线分布到覆盖区域，实现5G覆盖。当前华为Lampsite、中兴Qcell、爱立信Dot为代表的主流5G有源室分覆盖方案，均支持在汇聚单元和远端射频单元采用光电复合缆连接，最远距离可达300m，能够满足绝大多数覆盖场景。5G有源室分覆盖方案细分的话，可分为一体化皮站和分布式皮站。

2.3 SmallCell覆盖技术

SmallCell是一种低效率的无线接入节点，在频谱内能实现10～200m范围的覆盖，通过在建筑内外增加SmallCell，能够提高信号在室内的覆盖率，并且吸收更多的热点数据流量。SmallCell覆盖技术与FemtoCell与室外站相结合的覆盖技术相比较，SmallCell效果更好，不需要建设机房等配套设备，同时集成度较高，在放置位置及应用场景的选择上更为灵活，能够有效满足室内用户对通信移动信号的需求。在5G网络建设初始阶段，SmallCell还不会发生急剧增加，当前国内主流设备厂所生产的SmallCell设备与传统室内通信分布系统相比较，成本要高1．3倍左右，但是对着室内5G移动通信用量的爆发式增长，设备价格就会随着使用基数的增加而降低。为此从技术性与经济性角度考虑，SmallCell都是解决5G移动通信信号在室内覆盖的最佳技术方案[4]。

2.4 室内5G覆盖数字化的方案设计

室内5G覆盖数字化的方案优选采用扁平化的架构，目的是为了简化当前室内的分布式系统的结构，方便快速建设和维护，符合5G发展和未来网络应用的趋势[5]。本文提供一种室内5G覆盖数字化的设计实例，采用三层网络架构的模式，由基带单元（BBU）、集线设备（RHUB）和射频远端单元（PRRU）三大部分组成。各部分间采用实用性最好的连接方式，具体做法是使用光纤来连接基带单元和集线设备，使用网线来连接集线设备和射频远端单元。相比较于传统的EAS系统，这种扁平化的室内5G覆盖数字化的方案具有以下优点。（1）引入了有源的射频远端单元，作为一个小型的基站设备，它有功耗低但覆盖范围广的优点，还支持即插即用，对于安装和维护来说非常友好。这种设计还为集中管理提供了可靠的基础。（2）使用网线和光纤同时对数据进行传输，可以弥补传统DAS系统不支持5G频段且无法支撑4x4MIMO模式的缺陷，这种组网模式代替了传统的射频，很好的实现了室内5GNR和LTE的融合[6]。

3 结语

5G业务大部分发生于室内，5G室内深度覆盖面临挑战。本文对5G网络室内深度覆盖存在问题进行了总结和分析。根据工程经验总结了5G室内深度建设方案，提出了针对5G不同场景差异化覆盖建设思路，并讨论了未来5G室内深度覆盖的研究方向，对5G室内深度覆盖工程建设具有一定的指导意义。