数字化室内分布系统发展探讨

陈宜漂

中通服咨询设计研究院有限公司

0 引言

5G时代，数字化室内分布系统因其自身的优点——容量部署灵活性和高频适用性获得广泛使用。随着中国广电的挂牌成立，国内第四大运营商定将积极投入通信网络建设。即使中国广电与中国移动合作共建5G，但是随着通信频段迈向毫米波段，可以预见未来部署在室内的天线必然变得更加密集，影响室内美观。这势必让室内有限的机房、桥架等配套资源及过道、顶棚等天面资源不堪重负。因此，未来数字化室内分布系统应该向着能够合路的方向演进，只需要一套数字化室内分布系统设备，就能满足多家运营商不同制式网络需求。本文提出一套新型数字化室分模型，实现新型数字化室分共建共享，对降低建设难度，节约投资，缩短网络建设周期具有重要意义。

1 数字化室分系统的特点

相比传统传统DAS，数字化室分具有远端单元有源化、运维可视化、传输光纤化等特点，支持小区分裂扩容，支持4T4R和具备室内定位能力，在排除故障，容量设置及适应5G高频信号方面具有重要优势，现有数字化室分系统数字化室分系统采用BBU+RHUB+分布式的PRRU。

2 数字化室分系统的挑战

2.1 当前室内覆盖的问题

5G的频段更高，穿透能力差，所以5G更加需要室内覆盖。当前，无论是4G时代已经部署的分布式皮基站还是5G正在建设的数字化室分，都不支持合路共享，运营商需要各自建设自己的分布系统。多家运营商的电信设备“杂”且“多”，不仅信源端电信设备密集，占用多个弱电井或弱电机房等公共空间。分布系统端设备混杂，密集的天线不仅影响美观，而且天线部署所需的隔离度要求因为天线密集难以满足。由于下一代网络建设无法利用现有室分网络资源，导致下一代网络建设均需部署一套新的室分系统，这让室内有限的空间资源无法承载不断新建的室分网络。此外，下一代室分网络的重新部署不仅会拖延网络的建设周期，而且需要投入大量的人力、物力和财力，不利企业实现降本增效的目标。基于目前室内分布系统的覆盖现状，本文提出多运营商室内覆盖解决方案，为数字化室内分布系统发展提供参考。

2.2 多运营商室内覆盖解决方案

多运营商室内覆盖解决方案的提出旨在解决当前室内覆盖的问题，新方案要实现以下几方面内容：

（1）具有合路功能，将多套系统合成一套系统；

（2）支持5G等不同制式的网络；

（3）实现多运营商多网融合覆盖；

（4）设备安装简单，施工方便；

（5）支持在线监控和定位。

相比现有运营商室内覆盖解决方案，新方案具有以下几个明显优势：

（1）节能高效：相比多套系统，现有方案能有效降低设备总功耗；

（2）频段丰富：支持2G/3G/4G/5G频段，满足运营商对不同制式的网络需求；

（3）多网融合：实现多家运营商多网络融合覆盖，运营商不再需要单独重新部署网络；

（4）节约投资：相比单独建设多套室分系统，极大减少基础建设投入，明显节约投资；

（5）缩短工期：有利于缩短网络建设周期，加快网络部署。

3 新型数字化室分系统设计

3.1 设计原则

传统DAS的合路是在射频单元RRU侧实现，新型数字室分合路选择在基带处理单元BBU侧合路，在BBU和RHUB间设计合路节点设备，暂且命名为合路单元。各家运营商不同网络的BBU通过该合路单元合路端口连接，经过该合路单元对不同BBU的基带信号进行处理，再通过合路单元输出口与RHUB连接，该RHUB能够处理合路单元输出的混合基带信号，最后通过光缆或者超六类线将信号发送到PRRU，该PRRU支持不同频段的信号。为方便描述，除了合路单元，其他单元的命名与现有数字室分系统的命名一致，但是性能不一样，属于新型设备，支持多家运营商的网络信号，与合路单元共同实现数字室分的合路功能。新型数字化室分系统设计原则如下：

（1）支持的网络覆盖面广：适用4/5G数字化室分系统，RHUB预留2G/3G RRU连接端口，兼顾2G/3G网络；

（2）适用性强：合路单元预置端口丰富，除与BBU连接的合路接口和与RHUB连接的输出端口外，还预置扩展接口，支持合路单元扩展级联，满足C-ran机房或者其他多BBU应用场景的合路需求；

（3）易扩展：设计合路单元扩展单元，适用于RHUB使用数量多的场景，通过合路单元的扩展单元，满足不同场景不同覆盖规模下的RHUB连接需求；

（4）新增中间节点少：在现有数字室分的结构上增加一级合路单元，对于大型场景增加合路单元扩展单元，对现有数字室分改动少，方便改造现有数字室分系统；

（5）使用灵活：合路单元适合安装在机房综合柜或者设备柜内，也可以安装在楼宇侧室内弱电间（井）内。

3.2 合路单元

合路单元属于新型数字化室分系统的新增节点，是多运营商共系统覆盖方案的关键设备。合路单元由设备扩展模块，信号输入模块，信号处理模块，信号输出模块组成。设备扩展模块将多台合路单元级联，满足C-ran机房等多BBU场景的使用需求。信号输入模块用于接收BBU的输出信号，通过光缆与BBU的输出端连接。信号处理模块用于处理输入模块接收到的信号，不同网络的BBU信号经过信号处理模块后，输出混合了各家运营商网络的基带信号。信号输出模块通过光缆将处理好后的信号通过光缆传输到远端的RHUB，合路单元架构示意见图1。

3.3 合路单元扩展单元

合路单元扩展单元主要应用于远端RHUB部署数量规模大的情景，如大型酒店、医院、高校等人流量密集区域，因PRRU布置较密集，RHUB数量将达到几十台甚至上百台。扩展单元设计有设备扩展模块，信号处理模块及信号输出模块。设备扩展模块承上启下，实现设备级联，信号处理模块将接收到的信号进行降噪、校验等数据处理，相比合路单元的信号处理模块，功能更简单。信号输出模块负责将信号通过光缆发送给RHUB。扩展单元属于远端单元，一般与RHUB安装在同一位置，其框架如图2所示。

图1 合路单元框架图

图2 合路单元扩展单元框架图

3.4 新型数字化室分系统拓扑

多运营商解决方案的新型数字化室分系统与现有的数字室分相比，增加了合路单元，总体架构由BBU、合路单元、RHUB及远端PRRU组成。各个单元通过光纤和网线部署组成一个共享系统，实现对目标建筑物的网络覆盖。合路单元和合路扩展单元是新型数字化室分系统的重要组成部分，放大的面板示意图如图3和图4所示，主要有设备扩展端口，BBU信号输入端口及信号输出端口。图5是新型数字化室分系统网络拓扑结构图，不同BBU的信号通过合路单元处理，再传送到RHUB，然后发送给PRRU，最后由PRRU将光电信号转换成射频信号发射，实现多网融合覆盖。

图3 合路单元总体样式图

图4 合路单元扩展单元框架图

图5 新型数字化室分网络拓扑结构图

4 新型数字化室分系统应用

4.1 多运营商共机房场景

对于多运营商共机房的场景，如共用业主提供的机房，此时合路单元连接各家运营商BBU后再将整合后的信号传送给RHUB，当RHUB数量大于合路单元提供的连接端口数时，通过扩展单元提供RHUB连接端口。由于是共机房，因此至少只需要1台合路单元就能够实现各家运营商合路需求。当合路单元的BBU接口数量小于机房内的BBU数量时，可以在机房内扩展合路单元实现，下图是连接多运营商共机房场景应用示意图，见图6。

4.2 多运营商独立机房场景

多运营商独立机房的场景在室分建设中应用最为广泛，BBU安装在运营商自家机房。当合路单元安装在机房侧时，通过每家运营商机房安装至少1台合路单元实现信号在本机房的合路，最后通过其中一家运营商的机房将信号传送到远端的RHUB。图7以电信机房做为最终的信号输出机房。选择有光纤资源到达覆盖目标的运营商机房为信号输出机房，充分利用各家运营商的传输资源。也可以将合路单元安装在远端RHUB侧，不安装在机房内，各家运营商各自部署光缆到远端合路单元，实现合路功能。这种方法类似共机房场景的连接方式，相当于将共机房场景中合路单元由机房侧放到远端RHUB侧。当端口数量不足时，处理办法与共机房的场景一致。

4.3 新型数字室分与现有数字室分对比

通过一定的条件假设，定量分析对比两者的投资和建设工期，可以得到新型室分在节约投资和加快工程进度具有明显优势。根据经验值，新型设备从研发到最初产品定价，再到最后批量采购，价格从高到低，最终趋于稳定。当价格趋于稳定后，同种产品，新一代产品价格一般是现有产品价格的1.2～1.5倍。目前移动5G室分使用的频段覆盖能力与4G室分差别不大，电信、联通的4G和5G室分系统信源的频段相差很大，但对于同一运营商同一制式网络，新型数字室分设备的数量与传统数字室分设备数量相同。传统数字室分的设备数量近似与运营商数量成正比，而新型室分设备数量不随运营商数量增加而增多。对于无线主设备工程，工程投资金额近似跟设备数量成正比关系。在相同施工环境下，工程建设周期也可近似认为与设备数量成正相关。假设同一网络下，建设一套现有数字室分主设备单位投资为1，单位周期为1，新型数字室分设备价格取1.5倍现有产品价格，则新型数字室分和现有数字室分的关于投资和建设周期的对比如表1所示。

图6 多运营商共机房场景应用示意图

图7 多运营商独立机房场景应用示意图

表1只对4G和5G网络做了量化对比，2G和3G网络使用的基本是传统DAS系统，因此未列入此次对比。且上表分析只计列数字室分系统设备的投资和安装，不包括BBU的设备价格和安装，从上表可以看出，新型数字室分在多家运营商室分解决方案上具有较大的经济和社会效益。

表1 新型数字室分与现有数字室分对比表

5 结束语

本文在中国广电诞生的背景下，结合现有室分系统在室分建设中存在的问题，探讨了多运营商室内分布系统解决方案。文章提出了新型数字室分系统模型，描述了新型数字室分系统的拓扑结构，合路方案及应用场景，并在节约投资和缩短建设周期上与现有数字室分作对比，具有明显的优势。室内分布系统共建共享解决方案在一些特定场景具有重要的应用，截止目前，只有传统DAS系统具备合路功能。本文提出新型数字室分合路方案，将合路共享扩展到数字室分领域，为数字室分更好地在5G及未来通信系统中应用提供思路，为数字化室分发展演进提供方向，为探索5G室分共建共享，降本增效提供参考意义。