5G移频系统在室内场景的应用_陈明辉.pdf

研 发 应 用INDUSTRIAL INNOVATION 产业创新研究99作者简介：陈明辉，男，广西桂平人，教师；研究方向：通信与信息系统。5G 移频系统在室内场景的应用陈明辉（广西城市职业大学，广西崇左 532200）摘要：伴随着我国经济社会的不断发展和进步，科技水平也得到了有效的提升，5G 技术就是由时代的发展，所应运而生的产物。相较于 5G 移频系统而言，应用范围多为室内，通过在原有无源室分系统的基础上，对其进行改造和完善，在通过中频移频等方式，对存量单缆进行无源室的支持和覆盖，并在现有的 3G/4G 无源室内系统中，增添一定的移频近端机等，以此来支持网关平台的远程管理，充分实现 5G 移频系统在室内场景的广泛应用。本文围绕“5G 移频系统在室内场景的应用”展开论述，希望可以对相关技术人员提供一些帮助，仅靠参考。关键词：5G 移频系统；室内场景；实际应用5G 移频系统主要由供电单元、移频管理单元及移频覆盖单元构成主要系统，对于网络的建设成本及室内的覆盖成本，都起着十分重要的作用，相较于现阶段的 5G 移频系统同步装置而言，还包括近端机和远端机。通过合理的将近端机与远端机进行同步安装，使得 5G 技术的运行环境可以加的安全、稳定，可使 5G 移频系统在室内场景的应用更加灵活便捷，进一步促进 5G 移频系统在室内场景中的广泛应用。一、5G 移频系统的构建及介绍（一）5G 移频系统的构建就目前阶段而言，在现存量站点中的无源室分系统器件包括室分天线、功分器等，一般都只支持 8002700MHz 的频段，不支持 3.5GHz 频段，所以无法通过新增 3.5GHz 信源直接合路的方式来接入 5G 信号。而且在无源器件的更换过程中，充分支持 3.5GHz 频段的工程建设成本相对较高，实施难度也相对较大，整体性价比较低，所以 5G 移频室内系统通常都更适用于无源室分的改造环境中，例如学校宿舍、商场超市、办公写字楼及各大娱乐场所等。（二）5G 移频系统的介绍现存量站点中的无源室分系统并不支持 3.5GHz 的频段，所以要切实对其单通道无源室分系统进行 5G 移频系统改造，以此来使得无源室分系统能够充分 3.5GHz 频段 100MHz 带宽22 覆盖的。其工作原理是将 5G 移频系统单元在 2 路信号下进行变频，使其达到 8002700MHz 频段的中频信号，然后再将其与 3G/4G 等射频信号进行合路，以确保其能够完全输出无源室分系统。通过移频覆盖单元进行无源室分系统的变频信号接收，在经过过滤及变频等步骤后，使其能够完全恢复至 3.5GHz 频段信号，经过 5G 信号与 3G/4G 等信号，在FSRU 进行同步发射，从而达到利用原有室分天馈系统，实现 5G 移频系统的全面覆盖。（三）5G 移频系统的能力5G 移频系统的室内改造，只需要在原有室内无源室分系统的基础上新增近端机。当近端机在弱电井中传入无缘室分网络时，将部分近端机或者全部近端机都替换成无源室分网络天线，并为其铺设相对轻便的网线或者电源，利用远端机进行供电，如此便可充分实现 5G 系统的接入。二、5G 移频系统的主要组成部分（一）5G 移频系统中的近端机在 5G 移频系统中，近端机主要包括近端机射频开关、近端机基带同步模块、近端机无线通讯模块及近端机增益控制模块等多种模块。近端频射开关，是指在充分使用近端机同步模块的基础上所产生的电平信号来相互切换射频的开关按钮，可实现将同步信息传送给远端机的过程。近端机基带同步模块，就是指用来接收无线 5G 信号技术时，通过调制解调等方式使其内部产生电路同步的开关电平信号的过程。近端机增益控制模块，就是指通过对近端机所网络的信号源进行同步整理大小，以此来充分应对各个场景下近端机和远端机之前的传输损耗，从而使远端机所检测到的同步网络信号始终处于合适的范围区间内1。研 发 应 用产业创新研究 2023.7 第14 期100（二）5G 移频系统中的远端机在 5G 移频系统中，远端机主要包括远端机无线通讯模块、检波管、远端机增益控制模块及比较器等多种模块。远端机无线通讯模块是指通过切实调整网络信号的大小来充分应对远端机到其他各个端机之间的不同传输损耗，从而使远端机所检测到的同步网络信号始终处于合适的范围区间以内。检波管是指通过充分检测由近端机传送过来的、使用基带同步模块所产生的开关信号，从而进一步恢复初步开关的电平信号。比较器是指通过对于开关电平信号的初步恢复和整形产生的符合要求且具有一定稳定性的开关信号2。三、5G 移频系统在室内场景中应用的概述（一）5G 移频系统的构建5G 移频系统包括数据库、操作系统、硬件服务器及应用软件等。数据的传输方式，通常以移频管理单元对 4G/5G 物联网卡进行 TCP/IP 之间的数据协议传输。数据安全通常采用VPDN 的方式，以物联网的方式进行数据传输。管理对象通常包括管理单元、移频覆盖单元等。管理方式通常以分级授权管理账号的方式进行，通过 WEB 进行远程登录。（二）5G 移频系统的性质5G 移频系统的性质有建设成本较低、建设速度较快、运营成本较低、用户速度较高、组网方式较为灵活等性质。建设成本较低是指在运行过程中为充分避免重复投资可以在规模应用以后对数字室分降低 30%以上，再将与综合建网成本进行对比、分析，从而为建设成本不高于友商进行而助力。建设速度较快是指在弱电井和天线侧改造时敷设轻便的电源或者网线，从而为网络建设速度不低于友商而助力。运营成本较低是指综合能耗大约为数字室分的一半，足够绿色环保，从而为运营成本不高于友商而助力。用户速率较高是指单缆双流覆盖充分实现了下行 600Mbps/上行 200Mbps 的高峰体验值，从而为网络用户体验不慢于友商而助力。组网方式较为灵活是指 5G 移频室分系统可以充分融合 4G 无源 DAS 系统，并将直接放在站系统，以此更适用于多种类型的信源场景3。（三）5G 移频系统的应用特点5G 移频系统主要应用于高容量的室内场景之中，是一种可以充分实现快速建网、低成本、高效益的新型 5G 网络技术。5G 移频系统的应用特点主要体现在以下几个方面。第一，单缆共存及双流。5G 移频系统可以充分实现 3G/4G/5G网络技术的单缆信号，同时接入，即使是遇到停电的情况，也不会影响到 3G/4G/5G 网络的正常运行及正常使用。通过对 5G 信源信号进行移频，可以充分实现 5G 网络业务。经过单线向双流覆盖在一定程度上提升上行的峰值，进而大幅提升用户的使用体验。第二，天线一体化。5G 移频系统的移频覆盖单元主要由天线和射频组成，然后再充分采用一体化的设计。其天线可以支持 8003600MHz 的频道信号传输，3.5GHz 频段可以支持双极化双通道的传输。第三，直流供电。5G 移频系统的移频管理单元，及移频覆盖单元，可以充分支持-48VDC 的供电，同时还可以支持电源线及网线供电等方式。第四，多样组及增益自适应。5G 移频系统可以充分支持上下行的增益自动调节，以此来充分确保系统的增益平衡。通常情况下，既可以支持独立组网模式，也可以支持非独立组网模式。第五，监控管理。5G 移频系统既可以支持网管又可以远程监控掉电，从而充分确保网络的正常运行情况，以便于对其进行远程升级和完善。第六，时钟同步。5G移频系统的移频管理单元及移频覆盖单元之间可以充分通过同步模块来实现 5G 通道时间同步及频率同步。第七，工程便捷。5G 移频系统，主要是在弱电井及天线两侧的头部进行改造，并对其敷设轻便电源线，从而在一定程度上加快了 5G室内场景系统的建设效率。第八，资产利旧。5G 移频系统通过充分利用现有的 3G/4G/5G 网络技术，避免了重复投资而造成的资源浪费。初步估计，通过规范的模式化经营至少可以节省 30%的建设成本。第九，节能降耗。5G 移频系统的覆盖单元所能接受的最大功耗不能超过 14W，移频管理覆盖单元所能接受的最大功耗不能超过 25W，综合耗能大致为数字室分的一半，更加绿色环保4。四、5G 移频系统在室内场景的主要实施应用（一）5G 移频系统的建设原则就目前阶段而言，已经建设的室内覆盖无源室分系统结构相对完善，质量也相对较高，但如果发现已经存在故障的无源室分系统，那么就需要先对无源室分系统进行修护和完善，然后再对无源室分系统进行 5G 移频系统的改造。在 5G 移频系统的改造过程中，需要特别注意以下几项原则。第一，在现有的需要改造的室内覆盖无源室分系统中，无源室分系统的器件及系统配置至少要达到 8002500MHz，如果系统只能完全支持 8002500MHz 以下频段的无源室分系统的器件时，那么就不适合进行 5G 移频系统的改造。第二，在无源天线布局密度相对较散的无源室分系统中，首先要先对其进程多次的测量和设计，然后在对无源天线密度进行加密后，保证无源天线布局，充分满足 5G 移频系统的改造标准，最后才能对其进行 5G 移频系统的改造。第三，在现有需要改造的室内无源室分系统中，如果在支路上发现有源分布系统，表明不适合进行 5G 移频系统改造。第四，在现有需要改造的室内无源室分系统中，当发现系统中包含无线局域网等器件时，如果无线局域网正在被使用，那么就不适合进行 5G 移频系统的改造。第五，在现有需要改造的室内无源室分系统中，当发现系统中包含无线局域网与小灵通的合路器件时，如果已经是退网状态，那么就需要先拆除无线局域网与小灵通的合路器器件，然后再进行 5G 移频系统的改造。一定要注意，在无线局域网与小灵通的合路器器件没有被拆除时，不适合进研 发 应 用INDUSTRIAL INNOVATION 产业创新研究101行 5G 移频系统的改造。第六，在铁塔共建共享的模式下，如果现有的需要改造的室内无源室分系统，仍然存在与 5G 频段信源共享的情况，那么就不适合进行 5G 移频系统的改造。总而言之，在 5G 移频系统的改造过程中，一定要基于以上几种原则进行改造，如此才能更有利于充分保障 5G 移频系统的建设成功。（二）5G 移频系统的适用场景在 5G 移频系统的室内场景应用中，通过充分改造 5G移频系统的各种室内覆盖场景来提升信号效果、降低实施难度、增加可行性等多方面的应用效果。5G 移频系统在室内场景中的应用，主要分为以下几个方面。第一，优选场景。优选场景主要指选择开阔的室内场景，例如商场、图书馆、食堂、大型写字楼、办公楼等场地，优选场景的 5G 移频系统覆盖操作难度相对较低。第二，中选场景，中选场景主要指由玻璃、石膏板等轻质材料隔断出的办公楼等场地。例如，小型写字楼、办公楼等场地。中选场景的 5G 移频系统覆盖操作难度相对适中。第三，次选场景，指隔断相对密集的室内场景。例如，小型的商场、图书馆等场地。次选场景的 5G移频系统覆盖操作相对较高。由此可知，5G 移频系统的使用场景还是相对广泛的。（三）5G 移频系统的室内覆盖规划在 5G 移频系统的室内场景应用中，覆盖规划主要体现在以下几个方面：第一，链路预算。在 5G 移频系统的室内场景覆盖过程中，通过建立传播模型，来对链路进行充分的预算，再充分结合各种奠定的 5G 室内覆盖场景的特点，与所要覆盖的目标，对其选取适宜、恰当的模型，从而做出更加合理的规划。第二，点位布局。在 5G 移频系统的室内场景覆盖过程中，通过勘察设计，来对 5G 移频系统的安装进行合理的规划及布局，在充分确保最低建设通本的同时，对其就近安装覆盖的室内场景区域，需要充分考虑其泄漏控制，确保每个移动天线之间至少要保持一厘米的距离。在室内场景建设中，广泛应用 5G 移频系统覆盖技术可以充分降低资源建设成本，提高用户体验5。（四）5G 移频系统的室内容量规划在 5G 移频系统的室内场景应用中，需要精准分析室内场景的覆盖区域，然后结合实际单用户的速率、PRB 及用户总人数等多方面因素，对其设备数量及室内场景的数量进行充分规划。计算方式有以下几个方面。第一，单用户的使用速率 用户的总人数 PRB 利用率=站点用户容量的总宽带。第二，单个室内场景的宽带 站点用户容量的总宽带=5G 移频