中國移動設計院：如何實現5G室內覆蓋低成本
通信世界網消息（CWW）隨着移動通信技術的飛速發展，用戶在滿足基本語音業務需求的同時，對數據業務的需求也不斷提升，大數據時代已經來臨。研究表明，4G時代70%以上的數據業務發生在室內，而在5G時代這個比例將提升至85%。爲推動降低5G室內覆蓋成本，本文主要總結了幾種降低5G室內覆蓋成本的解決方案，供行業參考。
5G時代室內覆蓋的四大特點
5G室內覆蓋部署具有四方面特點。
首先，5G室內業務佔比高且多樣化。在業務承載方面，室內應用多樣化給網絡帶來更高的要求。
其次，5G頻段高導致室內覆蓋難度大。在頻段上，5G普遍運行在中頻和高頻，高損耗導致5G信號穿透牆體更加困難，室內更加依賴室分覆蓋；同時，室內傳播環境差異帶來覆蓋技術和成本的差異。
再次，5G設備成本激增，室分建設規模和投資成本提升。相比於4G室分設備，5G室分設備在工作頻段、載波帶寬、通道數量和發射功率等方面均有大幅提升，因此在5G室分建設初期，設備成本將大幅增長。5G室分建設規模大、建設成本高，後期運維成本高，預計5G室分投資將會達到千億級別。
最後，存量室分場景實施難度加大。目前，全網室分系統保有量超過百萬。其中，81%以上爲1T1R無源室分，難以發揮5G大帶寬高速率優勢；絕大部分存量室分系統只能支持2.5GHz頻段，不能很好地支持5G新頻段；同時，絕大部分場景已有三大運營商進入，室內位置和空間資源有限，落地實施難。
5G室內覆蓋低成本解決方案分析
面對5G室內覆蓋成本難題，業界推出了很多創新型產品和解決方案。
室內覆蓋應與室外覆蓋統籌規劃
從產業發展來看，5G產業處於發展初期，室內覆蓋以主設備廠家的高規格數字化室分產品爲主，要根據業務需求持續探索新的低成本覆蓋方案，運營商也需要組織業界研發，催熟多樣化5G室內覆蓋方案產業。
面向5G行業應用，在統計分析一些大城市4G室內站小區忙時指標時發現，主要呈現兩個特徵：一是不均衡，少數室內小區吸收了大部分流量，大部分室內小區爲覆蓋型小區，在線用戶數少，資源利用率低；二是室內小區建設越多、室內小區比例越高的城市，不均衡性越明顯。如果5G網絡要實現與4G同等規模覆蓋，運營商需要建設更多的5G室內小區，因此預計以滿足覆蓋需求爲主的室內小區建設佔比將提高，這有利於在5G建設初期降低總體部署成本。
總而言之，5G室內覆蓋應與室外覆蓋統籌規劃，兼顧用戶體驗、容量需求、建設和運營成本以及工程實施難度，因地制宜進行方案選擇，滿足5G室內業務的發展需求。
室外站可實現部分5G室內淺層覆蓋
在5G網絡部署中，應充分發揮室外站能力，實現對部分樓宇的5G室內淺層覆蓋。後續運營商應大力推進4G頻段的重耕，結合載波聚合和超級上行，實現中低頻多頻協同組網，彌補上行短板，實現覆蓋能力倍增。
無法由室外宏站兼顧覆蓋且難以部署室分系統的樓宇，典型如高層居民住宅樓，可參照4G的方式，通過室分外放覆蓋室內。不適合採用室外站覆蓋室內的場景應區分容量以及覆蓋場景，採用不同的5G室內深度覆蓋方案。
室內區域環境開闊，一般也是高容量區域，典型如交通樞紐（機場、大型車站）以及人流密集的商場等，宜採用可管可控、可提供高峰值體驗（1Gbit/s以上）和持續擴容能力的高規格5G數字化室內分佈系統。數字化室分部署如圖1所示。同時，開闊環境利於單個pRRU覆蓋較大面積，獲得較好的經濟性，高規格有源室分可通過小區分裂（減少每個小區的無線射頻單元數量）進行靈活擴容。網絡建設初期，在滿足容量和上行底噪要求的情況下，可把儘可能多的無線射頻單元合併成一個小區，儘量避免把同一樓層設置爲多個小區，必須設置多個小區時，應儘量把切換位置選擇在人流量少的區域。
圖1數字化室分示意圖
在其它容量型區域，典型場景如校園學生宿舍等，其房間隔斷多、穿透損耗大，導致單個pRRU覆蓋面積較小、單位面積造價高，宜引入5G數字化室內分佈系統的同時，通過一個pRRU外接多個拉遠無源天線的方式，擴展單個pRRU的覆蓋面積，降低數字化室分的單位面積綜合建設成本。
對容量需求不高的場景可實施低成本解決方案
一般的覆蓋型區域對容量需求不高，如一般的寫字樓和賓館酒店，建議採用5G RRU+無源分佈系統或5G pRRU變頻拉遠系統等低成本解決方案，並分場景實施。對於大量已有4G無源室分的樓宇，可優先考慮2種利舊改造方案。
方案一，若原有無源器件能夠有效支持5G頻段，建議直接合路5G RRU信源；若原有無源器件不能有效支持5G頻段，工程上可更換無源器件的樓宇（如功分器和耦合器在弱電井集中放置、樓層天花板易打開），可直接替換爲支持5G頻段的無源器件。
方案二，如工程難以更換無源器件（如因室內樓層天花板封閉程度較高），可採用低成本的5G pRRU變頻拉遠系統。pRRU變頻拉遠系統技術原理如圖2所示。在弱電井RRU信源側增加變頻的近端機，將5G pRRU兩個通道的100MHz信號分別變頻下移到無源系統支持的兩個低頻點，在無源分佈系統中傳送至遠端，將遠端天線更換爲可監控的變頻遠端機。這種方案無需更換分佈在樓層天花板內的功分耦合器，系統可獲得的整體性能與新建雙通道無源室分相當，並實現無源室分系統的監控管理。
圖2 pRRU變頻拉遠系統技術原理示意圖
以部分新建場景爲例，可選擇如下方式降低建設成本。
場景一，隔斷較多的室內，如賓館酒店或隔斷較多的辦公室。考慮到成本，建議新建場景支持5G頻段雙通道或單通道無源室分系統，下行峰值速率分別爲600Mbit/s和300Mbit/s以上，預估當前雙通道無源室分系統成本明顯低於高規格數字化室內分佈系統+pRRU拉遠無源天線方案。無源室分系統的缺點在於難以有效監控、管理和維護。
場景二，較爲開闊的室內，如超市和隔斷較少的辦公樓，建議採用低成本的5G pRRU變頻拉遠系統，該方案在傳統單/雙路DAS場景下，僅通過部署一個pRRU即可實現室內32層5G覆蓋；可通過降低主設備數量達到降低室分系統成本的目的，且施工方便。
重視降低5G運營成本
隨着未來5G業務的黏性增強，室內小範圍點狀補盲場景可以採用5G一體化毫瓦級小基站以及小型數字直放站設備實現靈活部署，快速解決投訴問題。
除了建設成本，如何降低運營成本也需重視。數字化室分相比無源室分能耗更高，單個pRRU頭端能效只有2%～3%。5G時代，數字化室分部署將增多，運營成本也將大幅提升，綠色節能對於低成本運營至關重要。一方面，業界需共同推進設備的集成度和器件工藝水平提升，直接降低設備能耗；另一方面，運營商也需建立包括客戶價值、用戶容量、業務負荷等多個維度在內的綜合能效評估系統，大力推動數字化室分系統節能特性的實施，如基於4G/5G協同的5G pRRU深度休眠機制，典型場景（如商場、寫字樓）可以取得明顯的節能效果。