基于低成本建设的5G室分部署方案.pdf

JIANGXITONGXINKEJI2023第2期江西通信科技基于低成本建设的5G室分部署方案张建明江西省邮电规划设计院有限公司南昌市张建明江西省邮电规划设计院有限公司南昌市330002330002摘要摘要：中国电信已进入中国电信已进入5 5G G无线网络大规模建设阶段无线网络大规模建设阶段，不仅建设任务艰巨不仅建设任务艰巨、造价高造价高，建设成本相比建设成本相比4 4G G建设也建设也大幅提升大幅提升。5 5G G频段相对较高频段相对较高，因此在室内覆盖能力上受到制约因此在室内覆盖能力上受到制约，从而需要更加密集的室内站点从而需要更加密集的室内站点，深度覆盖规模不断深度覆盖规模不断扩大扩大，室内分布系统建设成本爆发式增长室内分布系统建设成本爆发式增长。因此因此，应积极探寻应积极探寻5 5G G低成本室内分布系统建设方案低成本室内分布系统建设方案，为有效地推进为有效地推进5 5G G等无线网室内覆盖的低成本高质量建设等无线网室内覆盖的低成本高质量建设，为为2 2B B应用提供信息管道应用提供信息管道，将将5 5G G网络的规模优势转化为数字经济的高质量网络的规模优势转化为数字经济的高质量发展发展。关键词关键词：低成本低成本5 5G G室内分布系统大数据数字经济室内分布系统大数据数字经济2 2B B应用应用0引言随着随着5 5G G无线网络的持续建设无线网络的持续建设，历经三年发展历经三年发展，中中国国5 5G G网络覆盖日趋完善网络覆盖日趋完善，截至目前中国已建成截至目前中国已建成5 5G G基站基站231231.2 2万个万个。5 5G G应用不断丰富应用不断丰富，规模化规模化、高端化应用渐高端化应用渐入佳境入佳境，比如比如，5 5G G网络能够为企业网络能够为企业“上云上云”提供支撑提供支撑，促进云计算促进云计算、大数据大数据、工业互联网和人工智能等领域的工业互联网和人工智能等领域的发展发展。中国中国5 5G G已经进入了深耕已经进入了深耕、共融共生的新阶段共融共生的新阶段，随之而来的应有更大规模随之而来的应有更大规模、更优质量的更优质量的5 5G G网络做支撑网络做支撑。经过大数据分析经过大数据分析，7070%以上的数据业务均发生在室内以上的数据业务均发生在室内，而而5 5G G高频段对室内信号深度覆盖带来挑战高频段对室内信号深度覆盖带来挑战，需要投入需要投入大量室内分布系统大量室内分布系统、微基站等设备增强覆盖微基站等设备增强覆盖。在大规模在大规模室内分布系统传统建设模式情况下室内分布系统传统建设模式情况下，建设成本升高建设成本升高，运运营商新基建投资陡然上升营商新基建投资陡然上升。因此因此，需要探寻低成本建设需要探寻低成本建设的的5 5G G室分部署方案室分部署方案，为运营商减缓投资压力为运营商减缓投资压力。1室内分布系统概述1.1室内分布系统定义分布系统是指用有源或无源器件与馈线等将无线基分布系统是指用有源或无源器件与馈线等将无线基站的信号分配到分布在远端的每一副天线上站的信号分配到分布在远端的每一副天线上，使信号覆使信号覆盖每一个需要覆盖的区域的系统总称盖每一个需要覆盖的区域的系统总称。远端天线可以安远端天线可以安装在办公楼装在办公楼、住宅小区住宅小区、医院医院、高校校园高校校园、交通枢纽交通枢纽、企事业单位楼企事业单位楼、商业街商业街、综合体综合体、小区灯杆小区灯杆、广场广场、绿绿地等区域地等区域。以上场景可以大致概括为室内与室外以上场景可以大致概括为室内与室外，顾名顾名思义思义，用于室内覆盖的称为室内分布系统用于室内覆盖的称为室内分布系统；而用于室外而用于室外区域的称为室外分布系统区域的称为室外分布系统。如图如图1 1所示所示。图图1 1分布系统示意图分布系统示意图1.2室内分布系统的组成室内分布系统是由信源及天馈分布系统组成室内分布系统是由信源及天馈分布系统组成，信源信源一般由不同网络的主设备厂家射频单元设备组成一般由不同网络的主设备厂家射频单元设备组成。其其中中，信源设备可以集中式布置也可以分布式布置信源设备可以集中式布置也可以分布式布置。分布分布系统由基站设备系统由基站设备、功分器功分器、干放器干放器、馈线和天线等组馈线和天线等组成成。根据组合方式不同根据组合方式不同，又可分为无源分布式系统又可分为无源分布式系统、有有源分布系统源分布系统、泄漏电缆分布系统等泄漏电缆分布系统等。如图如图2 2所示所示。1.3室内分布系统的重要性根据经验及大数据分析根据经验及大数据分析，7070%以上的数据业务均发以上的数据业务均发生在室内生在室内，用户投诉主要是对室内覆盖的不满用户投诉主要是对室内覆盖的不满，室内室内5 5G G信号覆盖不足占投诉比重达信号覆盖不足占投诉比重达8080%以上以上。由于建筑物室内由于建筑物室内的复杂结构的复杂结构、建筑材料的屏蔽和吸收作用建筑材料的屏蔽和吸收作用，造成无线电造成无线电波快速衰减波快速衰减，导致室内的无线信号弱覆盖甚至无覆盖导致室内的无线信号弱覆盖甚至无覆盖。由于室内信号覆盖不好由于室内信号覆盖不好，加之加之5 5G G高频段高频段，容易出现终容易出现终端掉网端掉网、应用中断应用中断、网速慢网速慢、上不了网等现象上不了网等现象。1009-0940-2023（2）-4-70404通信前沿图图2 2分布系统器件组成图分布系统器件组成图高层建筑物容易出现无线信号干扰高层建筑物容易出现无线信号干扰、杂散杂散、无主导频无主导频，出现乒乓效应出现乒乓效应，服务质量难以保证服务质量难以保证，并出现卡顿甚至断并出现卡顿甚至断网等现象网等现象。建筑物诸如大型企业办公楼建筑物诸如大型企业办公楼、大型购物中大型购物中心心、展览中心展览中心、政府大楼等由于用户密度过大政府大楼等由于用户密度过大，网络容网络容量也不能满足用户需求量也不能满足用户需求，容易造成无线信道发生拥塞容易造成无线信道发生拥塞。因此室内分布系统对于因此室内分布系统对于5 5G G信号深度覆盖至关重要信号深度覆盖至关重要。25G室内覆盖低成本部署方案研究2.1移频MIMO分布系统2 2.1 1.1 1系统介绍系统介绍（1 1）系统原理系统原理5 5G G移频移频MIMOMIMO室内分布系统是在现有分布系统的基室内分布系统是在现有分布系统的基础上进行升级改造础上进行升级改造，通过移频设备将通过移频设备将5 5G G 35003500MHzMHz频段频段的信号变换成频率为的信号变换成频率为800800MM27002700MHzMHz的信号的信号，然后与然后与现有的信源进行合路现有的信源进行合路，输出到现有的分布系统上输出到现有的分布系统上。置于置于远移的覆盖单元接收经移频的变频信号远移的覆盖单元接收经移频的变频信号，再通过滤波再通过滤波、放大后恢复至放大后恢复至5 5G G 35003500MHzMHz信号信号，5 5G G 35003500MHzMHz频段信频段信号与现有信号同时输出至天线号与现有信号同时输出至天线，达到利旧现有室内分布达到利旧现有室内分布天馈系统天馈系统，在单根馈线上实现在单根馈线上实现5 5G G 35003500MHzMHz信号信号2 22 2MIMOMIMO覆盖目的覆盖目的。如图如图3 3所示所示。图图3 3移频移频MIMOMIMO部署示意图部署示意图（2 2）系统功能系统功能 单缆双流单缆双流：单根电缆实现单根电缆实现MIMOMIMO双流覆盖双流覆盖，实现实现下行下行600600MbpsMbps和上行和上行200200MbpsMbps（SASA组网模式组网模式）的峰值的峰值速率速率，提升用户体验提升用户体验。天线一体化天线一体化：移频覆盖单元射频和天线采用一移频覆盖单元射频和天线采用一体化设计体化设计，天线支持天线支持5 5G G双极化两通道双极化两通道，支持支持800800MHzMHz36003600MHzMHz频段信号输出频段信号输出。直流供电直流供电：移频覆盖单元与移频管理单元都采移频覆盖单元与移频管理单元都采用用-4848V DCV DC供电供电，支持网线供电和电源线供电方式支持网线供电和电源线供电方式。节能降耗移频覆盖单元最大功耗不大于节能降耗移频覆盖单元最大功耗不大于1414WW，移频管理单元最大功耗不大于移频管理单元最大功耗不大于2525WW。监控管理监控管理：系统支持网管系统支持网管，可监控覆盖单元网可监控覆盖单元网络实时状况络实时状况，支持远程升级支持远程升级。系统同步系统同步：移频管理单元和移频覆盖单元之间移频管理单元和移频覆盖单元之间通过同步模块实现通过同步模块实现5 5G MIMOG MIMO通道的时间同步和频率通道的时间同步和频率同步同步。表表1 1元器件性能指标表元器件性能指标表性能指标性能指标2 2/3 3/4 4G G插损插损5 5G G下行标称功率下行标称功率5 5G G上行噪声系数上行噪声系数（NFNF）频率误差频率误差传输时延传输时延指标要求指标要求移频管理单元移频管理单元 0 0.5 5dBdB移频覆盖单元移频覆盖单元 1 1.5 5dBdB2 2 250250mWmW（2 2 2424dBmdBm），），误差误差 2 2dBdB上行上行NFNF 6 6dBdB 0 0.0505ppmppm 1 1us us 各频段范围内各频段范围内2 2.1 1.2 2部署原则部署原则5 5G G移频移频MIMOMIMO室内分布系统建设在方案设计上应遵室内分布系统建设在方案设计上应遵循以下原则循以下原则：2 2B B 业务需求的政企单位业务需求的政企单位、园区园区/厂区等室内厂区等室内场景场景。中高流量中高流量2 2C C业务需求业务需求（有一定人流量有一定人流量、数据业数据业务量较大务量较大）的室内场景的室内场景，如自有办公楼如自有办公楼、商场超市商场超市、综综合医院合医院、高校校园高校校园、文体娱乐文体娱乐，宾馆酒店等宾馆酒店等。现有传统无源现有传统无源DASDAS系统的室内场景系统的室内场景。人流量较多人流量较多、数据业务量较大数据业务量较大、5 5G G流量有中高流量有中高需求的室内场景需求的室内场景。新型室内分布投资回收周期长的室内场景新型室内分布投资回收周期长的室内场景。2 2.1 1.3 3部署思路部署思路（1 1）对现有分布系统对现有分布系统4 4G G信号覆盖信号覆盖，分布系统主干分布系统主干、0505JIANGXITONGXINKEJI2023第2期江西通信科技支路完整性进行评估支路完整性进行评估，确定是否满足确定是否满足5 5G G改造要求改造要求。（2 2）系统设计依据原竣工平面图和系统图系统设计依据原竣工平面图和系统图、现场勘现场勘察报告进行设计察报告进行设计。设计包括系统图设计包括系统图、平面图平面图、电源路由电源路由图图、设备安装位置图设备安装位置图，材料清单材料清单。（3 3）5 5G G信源信源、移频管理单元移频管理单元、供电单元安装在合供电单元安装在合路器附近路器附近。移频管理单元安装在原有天线位置移频管理单元安装在原有天线位置，可以采可以采用吊装用吊装、吸顶安装吸顶安装。（4 4）系统开通需要先开通系统开通需要先开通5 5G G信源信源，再开通移频管再开通移频管理单元理单元，开通后数据自动下发至移频管理单元开通后数据自动下发至移频管理单元，无须配无须配置即可开通置即可开通。监控需要移频管理单元和网管监控平台监控需要移频管理单元和网管监控平台对接对接。（5 5）系统开通后对移频管理单元上线数量进行统系统开通后对移频管理单元上线数量进行统计计、覆盖性能及业务进行测试覆盖性能及业务进行测试。2 2.1 1.4 4降本成效降本成效相比传统新建相比传统新建DASDAS系统系统，节省了新建设的天馈系节省了新建设的天馈系统统，单信源节省投资约单信源节省投资约0 0.5555万元万元。在解决在解决5 5G G信号深度信号深度覆盖方面取得重大作用覆盖方面取得重大作用。2.25G皮基站方案部署2 2.2 2.1 1系统概述系统概述5 5G G皮基站是一种低功率皮基站是一种低功率、分布式的小基站分布式的小基站，采用采用数字化技术数字化技术，基于光纤承载无线信号传输和分布的微功基于光纤承载无线信号传输和分布的微功率率5 5G G室内信号覆盖方案室内信号覆盖方案。该方案主要用于写字楼该方案主要用于写字楼、商商场场、大学校园大学校园、医院医院、酒店酒店、停车场等室内场景停车场等室内场景，实现实现室内室内5 5G G信号及容量覆盖信号及容量覆盖。5 5G G皮基站系统由皮基站系统由5 5G G接入单元接入单元、扩展单元扩展单元、远端单远端单元以及相应线缆组成元以及相应线缆组成，其中接入单元和扩展单元通过光其中接入单元和扩展单元通过光纤连接纤连接，扩展单元和远端单元则通过光电复合缆连接扩展单元和远端单元则通过光电复合缆连接。如图如图4 4所示所示。图图4 45 5G G扩展型皮基站系统架构图扩展型皮基站系统架构图2 2.2 2.2 2系统功能系统功能支持语音业务支持语音业务、数据业务数据业务；支持灵活的小区合支持灵活的小区合并和分裂并和分裂；支持无线资源管理支持无线资源管理、移动性管理移动性管理；支持支持GPSGPS、北斗北斗、15881588v v2 2时钟同步时钟同步；扩展单元支持级联扩展单元支持级联2 2级级，延伸覆盖延伸覆盖；扩展单元可通过光电混合缆接入扩展单元可通过光电混合缆接入8 8个个远端单元远端单元，远端单元通过光电混合缆远端单元通过光电混合缆POEPOE供电供电；设备设备软件支持远程升级软件支持远程升级、监控监控、告警和指标上报等完善的管告警和指标上报等完善的管理功能理功能。2 2.2 2.3 3技术规格技术规格（1 1）5 5G G接入单元接入单元支持支持5 5G G数据业务和语音业务数据业务和语音业务；需要具备设备异常需要具备设备异常指示和接入单元管理的能力指示和接入单元管理的能力；应具备系统带宽应具备系统带宽5050MHzMHz或或100100MHzMHz灵活配置灵活配置；连接扩展单元和远端单元连接扩展单元和远端单元，实现覆实现覆盖的延伸盖的延伸；系统内与系统间的切换系统内与系统间的切换、重选等移动性管重选等移动性管理理；具备软件远程下载升级具备软件远程下载升级、告警和指标上报等完善的告警和指标上报等完善的网管功能网管功能；具备接入控制具备接入控制、功率控制等资源管理功能功率控制等资源管理功能；支持扩展单元和远端单元的配置支持扩展单元和远端单元的配置、查询查询、升级等网管升级等网管能力能力。（2 2）扩展单元扩展单元支持扩展下一级的扩展单元支持扩展下一级的扩展单元；具备设备状态指示灯具备设备状态指示灯指示功能指示功能。支持接入支持接入8 8个直连远端单元个直连远端单元；能实现各远端能实现各远端单元系统上下行信号的广播单元系统上下行信号的广播；具备软件远程下载升级具备软件远程下载升级、远程监控等完善的网管操作功能远程监控等完善的网管操作功能。（3 3）5 5G G远端单元远端单元需要支持需要支持4 4T T4 4R R、支持支持5 5GHzGHz频段频段；支持外接蓝牙模支持外接蓝牙模块块。具备设备状态指示灯指示功能具备设备状态指示灯指示功能；支持支持NRNR 5050MHzMHz或或100100MHzMHz信道带宽信道带宽；支持光电混合缆远程支持光电混合缆远程POEPOE供电供电，实实现快速简单的开站和维护现快速简单的开站和维护；具备软件远程下载升级具备软件远程下载升级、告告警和指标上报等完善的网管操作功能警和指标上报等完善的网管操作功能。2 2.2 2.4 4部署经验部署经验5 5G G扩展型皮基站建议用于低容量需求的封闭或半扩展型皮基站建议用于低容量需求的封闭或半封闭且面积封闭且面积、业务量中等偏低的场景业务量中等偏低的场景，如小型酒店超如小型酒店超市市、小型办公场所及住宅小区和地下停车场小型办公场所及住宅小区和地下停车场、菜市场菜市场、电梯等电梯等。同时应注意以下事项同时应注意以下事项：（1 1）5 5G G扩展型皮基站主要定位面积扩展型皮基站主要定位面积、业务量中等偏业务量中等偏低区域低区域、低容量需求区域覆盖补盲低容量需求区域覆盖补盲。中等面积及较开阔中等面积及较开阔场景场景，需要评估是否有容量需求需要评估是否有容量需求，避免产生高负荷避免产生高负荷0606通信前沿影响影响。（2 2）要尽量减少与大网重叠覆盖区域要尽量减少与大网重叠覆盖区域，抑制干扰抑制干扰。（3 3）优先在半封闭优先在半封闭、封闭场所内使用封闭场所内使用，减少不同厂减少不同厂家插花组网造成对大网的干扰家插花组网造成对大网的干扰。（4 4）皮基站的容量较皮基站的容量较RRURRU低低，皮基站单站理论最大皮基站单站理论最大容量为容量为128128用户用户，需注意对使用场景进行容量评估需注意对使用场景进行容量评估，避避免用于潜在高容量需求的场景免用于潜在高容量需求的场景。（5 5）皮基站需配套网关皮基站需配套网关，在具备在具备PONPON资源的环境下资源的环境下使用使用。PONPON的组网为树形架构的组网为树形架构，稳定性差稳定性差；家庭级光猫家庭级光猫（ONUONU）的稳定性差的稳定性差，建议在重要的站点采用企业级建议在重要的站点采用企业级光猫光猫。2.3室外对室内浅层覆盖2 2.3 3.1 1应用背景应用背景5 5G G无线网由于频段高无线网由于频段高，信号空间衰落大信号空间衰落大，穿透能穿透能力弱力弱，密集城区一般建筑物都为密集特性密集城区一般建筑物都为密集特性，处于其中的处于其中的各类建筑物群各类建筑物群，如果只采用单一的室外站覆盖时如果只采用单一的室外站覆盖时，无论无论建筑物大小建筑物大小，建筑物的底层都会存在弱覆盖甚至无覆建筑物的底层都会存在弱覆盖甚至无覆盖盖。建筑物的高层楼层建筑物的高层楼层，与周边室外站之间一般很少阻与周边室外站之间一般很少阻挡挡，这样就会导致信号杂散这样就会导致信号杂散，干扰严重干扰严重。单纯采用建设单纯采用建设室分的方式覆盖室分的方式覆盖，容易导致网络建设成本暴增容易导致网络建设成本暴增。通过室通过室外定向天线对打方案可以迅速且低成本地解决上述场景外定向天线对打方案可以迅速且低成本地解决上述场景信号覆盖问题信号覆盖问题。2 2.3 3.2 2方案优势方案优势室外定向天线对打覆盖方案建设方式灵活室外定向天线对打覆盖方案建设方式灵活、安装简安装简易易、配套要求低且隐蔽性高配套要求低且隐蔽性高，易于在中易于在中/高层小区实施落高层小区实施落地地；工程建设周期短工程建设周期短，能快速实现局部范围内补盲覆能快速实现局部范围内补盲覆盖盖。建设成本以及维护成本较室分以及室外站低建设成本以及维护成本较室分以及室外站低。2 2.3 3.3 3部署原则部署原则室外定向天线对打覆盖方案针对低价值或者低流量室外定向天线对打覆盖方案针对低价值或者低流量需求的小区高层住宅需求的小区高层住宅、室分进场难的商业楼宇室分进场难的商业楼宇、别墅别墅区区，建室分不划算建室分不划算，实现对楼宇的浅层覆盖实现对楼宇的浅层覆盖。2 2.3 3.4 4方案部署方案部署室外定向天线对打方案根据建筑物总规划图室外定向天线对打方案根据建筑物总规划图，设备设备及天线安装位置环境及天线安装位置环境、预期覆盖范围等预期覆盖范围等，重点关注的安重点关注的安装位置如楼顶装位置如楼顶、楼中楼梯间楼中楼梯间、裙楼楼顶裙楼楼顶、路面灯杆路面灯杆，主主要有楼中对打要有楼中对打、楼顶对打楼顶对打、底层上打及外引旁打等覆盖底层上打及外引旁打等覆盖方式方式，需考虑天线安装位置与覆盖建筑的距离需考虑天线安装位置与覆盖建筑的距离，距离过距离过近有效覆盖范围将减少近有效覆盖范围将减少，距离过远则可能导致空损过距离过远则可能导致空损过大大、信号泄漏很难控制等信号泄漏很难控制等。根据楼体高度根据楼体高度、厚度厚度、天线天线与楼体间距与楼体间距，以天线半功率覆盖范围与楼体匹配以天线半功率覆盖范围与楼体匹配，且不且不超过楼体的厚度为覆盖目标超过楼体的厚度为覆盖目标，选择合适的水平选择合适的水平、垂直半垂直半功率角及天线安装倾角与方位角功率角及天线安装倾角与方位角。3结束语综上所述综上所述，随着随着5 5G G网络建设的深入发展网络建设的深入发展，对对5 5G G室室内覆盖产品的低成本内覆盖产品的低成本、低功耗低功耗、可管可控可运营等提出可管可控可运营等提出了更高的要求了更高的要求。因此因此，运营商在对高频段运营商在对高频段5 5G G网络室内网络室内信号深度覆盖的建设方案选择时信号深度覆盖的建设方案选择时，需要结合容量需要结合容量、覆盖覆盖以及成本投入等多方面因素综合考虑以及成本投入等多方面因素综合考虑，实现精准化实现精准化、低低成本建设成本建设，并逐步寻求向智能化手段演进并逐步寻求向智能化手段演进，确保确保5 5G G室室分建设的有效实施分建设的有效实施，以满足以满足5 5G G新基建降本增效和自主新基建降本增效和自主掌控掌控。参考文献 1 1 张勤贵张勤贵,邱宝刚邱宝刚.传统室分错层单支路泄漏实现传统室分错层单支路泄漏实现MIMOMIMO双流效果双流效果 J J.电信工程技术与标准化电信工程技术与标准化,20202020（6 6）.2 2 杜滢杜滢,杨红梅杨红梅.5 5G G移动通信技术标准综述移动通信技术标准综述 J J.电信电信科学科学,20182018（8 8）.3 3 华为华为,中国联通中国联通.面向面向5 5G G的室内覆盖数字化演进的室内覆盖数字化演进白皮书白皮书 R R,20182018.0707