居民区场景下基于分布式Book的5G立体组网解决方案

魏强 朱海琦

摘要：本文分析了居民区场景下5G网络建设的现状、问题和挑战，提出了一种基于分布式Book的居民区解决方案。该方案能够根据不同场景和需求灵活规划和调整，实现居民区由远及近、由浅入深的5G连续立体组网。与传统的大功率RRU接射灯天线方案相比，该方案还具有功耗节能、上行覆盖提升、灵活部署、运维监控等优势，能够提高网络性能、增加可靠性。本文通过绍兴历史街区的DRS新型分布系统试点项目，验证了该方案的有效性和价值，为5G网络在居民区的深度覆盖提供了一种创新思路和实践经验。

关键词：5G；居民区；分布式BookRRU

一、引言

5G网络建设是中国数字经济发展和新型基础设施建设的重要组成部分。然而，5G网络建设也面临着一些问题和挑战，尤其是在居民区这一重点场景。居民区涉及大量用户和多样化的应用需求，但在5G网络建设方面仍存在着弱覆盖比例大、5G驻留比低、倒流流量、获取站址资源难、物业业主和居民反对强烈等问题。这些问题影响了用户体验和满意度，限制了5G应用的发展。居民区5G立体组网解决方案能够根据不同场景和需求灵活调整，实现居民区5G网络的深度覆盖和服务优化，从而解决上述难题。该方案通过因地制宜的覆蓋方法，实现居民区由远及近，由浅入深的5G连续组网：

①远处打，利用宏站提供基础面覆盖，宏站可兼顾覆盖底层楼宇；

②近处打，使用杆站实现合围覆盖，小区外围楼宇可以基于周围杆站站址进行覆盖合围；

③进小区，在小区内部中心楼顶部署微站，对弱覆盖楼层区域进行精准覆盖；

④进楼宇，使用室分系统对地下停车场或楼宇室内深层区域提供室内滴灌覆盖。

该方案基于分布式Book关键技术（Distributed Residential Solution，简称DRS）关键技术，与传统的大功率RRU接射灯天线方案相比，DRS方案具有以下优势：

①降低功耗，提高能效。能耗降低40%以上，每年可节省约两千度电，符合双碳、节能减排的环保要求；

②提升上行覆盖，改善用户体验。上行覆盖提升6至9dB，有效解决居民区上行弱覆盖的问题；

③具备可管控能力，运维监控便捷，可靠性高。

二、居民区5G覆盖分析

5G网络自建设以来，面临着居民区覆盖的种种挑战。由于建筑物遮挡，信号产生弱覆盖，导致终端从5G回落至建设完善的4G网络[1]。以杭州移动为例，在5G网络建设与4G网络存在差距的情况下，居民区的驻留仍然不佳，5G低驻留栅格占比30%，居民区低驻留问题突出，见图1。5G驻留比指的是终端用户在5G中的驻留时长和在整个移动网络（3G/4G/5G）内总驻留时长的比值[2]。图2显示居民区弱覆盖样本占比50.41%，与场景低驻留占比具有高度的相关性，这说明居民区场景下由于5G网络深度覆盖不足，严重影响了用户代际感知体验，容易引起用户投诉风险。

以浙江绍兴历史街区为例，国家将其列为全国重点文物保护单位，周边建设宏站困难，景区内纵横交错的居民区弱覆盖现象较为严重，投诉时常发生。投诉内容主要为无信号、信号弱、上网断线、网速慢，其中无信号和信号弱共16起，占比43.24%，见表1。

结合网络KPI、话务数据、用户反馈等多维度数据综合分析表明，城市密集居民区场景为主要的弱覆盖区域。因此，需要考虑一种灵活性高、低运营成本、易部署实施和运维的解决方案。

三、居民区立体组网解决方案

在5G网络建设中，为了实现居民区的高速、高质量、高效率的网络覆盖，主要采用了O2I（Outdoor to Indoor）的部署方案，即利用室外的宏站和微站向室内提供信号，同时结合室内分布系统，形成宏微室混合组网的立体覆盖模式。

（一）大功率RRU外接射灯天线方案

在居民区场景下，除了宏站提供基本覆盖外，还可以采用大功率RRU加射灯天线的方式进行覆盖补充。具体来说就是将一个RRU劈裂或使用功分器分成2～4个信号输出口，通过馈线分别连接射灯天线，部署在楼顶的不同覆盖方向。RRU一般放在顶楼弱电井，馈线长度在20～100米之间，一般为30～60米。

射灯方案的优势是成本低，环境友好，适用场景广；劣势是由于馈线拉远而损耗大，覆盖性能相同情况下需要大功率RRU，且能耗高，下行功率损耗大，系统能效低。发射功率每提升1dB，站点能耗增加大约15% OPEX支出增加，与“双碳”节能理念不符。同时，由于用户设备（User equipment，UE）最大发射功率恒定，拉远馈损导致2.6G上行覆盖收缩6～9dB@40米，上行覆盖收缩严重，需要控制RRU馈线到射灯天线的拉远距离。

另外，RRU外接的天线一般为无源天线，无源射灯头端无法维测监管，设备和施工质量参差不齐，需要例行上站巡检，将带来额外的潜在运维支出。

（二）分布式居民区解决方案（DRS）

为了实现居民区深度覆盖，采用分布式居民区解决方案（Distributed Residential Solution，DRS），该方案以分布式BookRRU为基础，采用RRU母端和射频拉远子端的组合。

在该方案中，子端的中频信号集中在母端处理，射频信号通过超柔馈线传输至子端进行放大，从而消除拉远馈损，实现低功耗和高下行覆盖；上行信号通过LNA级联消除馈损，覆盖提升6至9dB，大幅提升上行性能。子端通过线缆接收射频信号和控制信号，同时获得电源供电，无需外接电源，部署方式灵活。母端支持2T/4T灵活配置，配置4通道收发可拉远部署2子端，配置2通道收发支持拉远部署3子端，以满足居民区多点位部署需求。

DRS还具有场景化灵活波束设计的能力，能够根据居民区场景的多样性，提高覆盖效果和控制干扰。针对不同特征的居民楼宇覆盖，传统射灯方案需要提前规划需求，定制不同规格的天线。而DRS内置了可变波束创新天线，一款天线同时支持垂直/水平大张角等四种波束，可以按需软配，以适应不同的覆盖场景和干扰场景。例如，在高楼覆盖场景下，DRS可以软配H30V60垂直大张角波束，满足垂直维覆盖；在干扰场景下，DRS可以软配H30V30窄波束，提升覆盖质量，控制干扰水平。DRS不仅节省了天线适配成本，也提高了部署灵活性和网络性能。

此外，DRS还具备可管控能力，支持子端拓扑显示及故障定位，以提升运维效率和可靠性。相比传统射灯方案，DRS可以在拓扑管理界面增加子端拓扑节点，用于显示子端的工作状态和制式信息，以便运维人员监控和管理。

综上所述，创新DRS方案是一种分布式Book创新方案，采用BookRRU母端和射频拉远子端的组合，实现室内覆盖的高性能、低成本、灵活部署和可管控。该方案具有以下价值：

①功耗节能：通过小信号拉远和线缆供电，实现低功耗和高下行覆盖，功耗下降超过40%，每年可节省约2000度电。

②上行覆盖：通过LNA级联消除馈损，覆盖提升5至9dB，大幅提升上行性能。

③灵活部署：内置可变波束创新天线，一款天线同时支持垂直/水平大张角等四种波束，可以按需软配，适应不同的覆盖场景和干扰场景。

④运维监控：支持子端拓扑显示及故障定位，提升运维效率和可靠性。

四、项目规划与实施

（一）绍兴居民区覆盖创新项目

由于绍兴市历史文化街区是绍兴古城的重要组成部分，也是全国重点文物保护单位。该街区位于越城区中心，南北长约1.2公里，东西宽约0.5公里，总面积约0.6平方公里。

作为全国知名景点以及全国重点文物保护单位，站点需和环境融合，覆盖解决难度高。区域内纵横交错的居民区弱覆盖现象较为严重，存在较多的低于-100dbm甚至低于-110dbm的采样点。经过前期调研统计分析，街区公寓微站周边平均RSRP（Reference Signal Receiving Power，参考信号接收功率）为-95.28dbm，电平小于-100dbm的占比为46.88%。导致用户体验不佳，投诉时有发生，项目启动时仍存在22起存量弱覆盖投诉尚未解决。区域内居民对“辐射”较为敏感，普通站型落实存在困难。

为了保护和利用好这一历史文化资源，绍兴历史文化街区DRS新型分布系统试点项目启动，对于八字桥历史文化街区这样的高价值场景，基于上述规划选型原则，选择了一个物理点进行DRS4+4（四发四收）组网方案部署，如图3所示。

（二）DRS项目结果验证

DRS方案的覆盖效果对比分析如下：

①SS-RSRP>-85dbm占比由71.57%提升到98.64%，提升幅度27.07pp。这说明DRS方案顯著提高了信号强度，改善了用户体验。

②DLAVGRANK4占比由0.96%提升到29.93%，提升28.97%。这说明DRS方案有效增加了下行传输层，提高了下行容量。

③下行速率由499.18mbps提升到646.52mbps，提升幅度29.52pp。这说明DRS方案显著提高了下行吞吐量，提升了网络性能。

④上行速率由122.27mbps提升到139.40mbps，提升幅度14.01pp。这说明DRS方案也能够改善上行信道质量，提高上行吞吐量。

综上所述，DRS方案在八字桥历史街区的部署取得了良好的覆盖效果，解决了部署区域内剩余难点弱覆盖问题，实现100%的5G有效覆盖。

五、结束语

本文提出了一种基于分布式Book关键技术（DRS）的居民区场景5G立体组网解决方案，该方案能够根据不同场景和需求灵活部署，实现居民区5G网络的深度覆盖和服务优化。另外，DRS还具有功耗节能、上行覆盖提升、灵活波束调整、运维监控等优势，与传统的大功率RRU接射灯天线方案相比，能够提高网络性能、增加可靠性。本文通过绍兴八字桥历史街区的DRS新型分布系统试点项目，验证了该方案的有效性和价值，为5G网络在居民区的深度覆盖提供了一种创新思路和实践经验。

作者单位：魏强 中国移动通信集团浙江有限责任公司 朱海琦 中国移动通信集团浙江有限责任公司

参  考  文  献

[1]杨云，卢菊.居民小区5G覆盖方案分析[J].信息通信， 2020，02（206）：271-273.

[2]陈丹艳.5G网络驻留比提升策略研究[J].数字通信世界， 2021，09（201）：46-48.

[3]梁树军，王前.移动网络数据高倒流解决方案[J].通讯世界，2018（8）：55-56.