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5G无源室分高效部署方案研究

来源:化拓教育网
一、案例背景

随着5G大规模部署,覆盖逐步由浅层覆盖转向深度覆盖,5G室分建设将是后续建设的重点,有源室分系统在给用户带来良好体验的同时,部署成本较高,无法大规模应用。无源室分在未来5G的工程建设中仍有较为广泛的使用场景,本文综合考虑当前网络下无源室分的部署情况,从低成本、高效率的角度对存量室分和新建室分两类场景开展试点 1、存量室分:

当前2G/3G/4G室分系统主要覆盖方式为传统DAS单路系统,如果使用3.5G频段主设备作为5G室分信源,传统DAS系统的合路器、功分器、耦合器等无源器件均不支持3.5G频段,需要进行无源器件的整体更换,导致室分改造成本高,施工难度大。同时因为3.5G频段较高,衰耗较大,覆盖收缩,原有的传统室分设计施工的末梢点位难以满足5G 用户体验需求。在现有网络架构下,需要探索低成本高效率5G室内覆盖方案。 2、新建室分:

有源室分系统由于部署成本较高,无法大规模应用,只能在个别热点楼宇或热点区域进行部署;2.1G NR受限于带宽较少且终端产业链未成熟, 无法给用户带来较好的5G使用体验,新建5G室内分布系统优先选用3.5G无源室分,电信积极探索5G 3.5G无源室分建设, 为后续5G室分深度覆盖建设提供借鉴经验。

本文结合现网的无源室分部署情况,综合考虑网络流量负荷情况, 合理选择试点楼宇,在高档酒店等有5G覆盖需求但流量较低的场景进行2.1G NR合路,在高校等高流量区域新建3.5G无源室分,满足网络基本覆盖的同时降低部署成本,达到效益最大化。

二、5G无源室分解决方案

2.1、解决方案概述

有源室分造价较高,无法大规模部署,随着近年来无源器件及室分集成费用的降低,有源室分造价约为无源室分的7倍以上,本文主要根据现网情况探讨无源室分的部署方案,从存量室分、新建室分两种场景,总结低成本高效率的无源覆盖方案及实施效果,快速提升5G室内用户使用感知。 2.1.1、存量室分

在电联深度合作的背景下,此次试点通过利旧原有电信联通传统室分的天馈系统,快速实现2.1GNR的双通道部署,以达到2.1G电联双方4/5G协同部署。

电信/联通2.1G NR合路示意图

2.1.2、新建室分:

由于联通UMTS暂未退网,2.1G NR当前可用带宽为20Mhz*2, 峰值速率及网络容量相对比3.5G差距较大,高流量区域新建室分优先采用NR3. 5G双路室分系统方式部署,本文提出一种新的平层天线错位覆盖方式,并与传统单路、错层覆盖方式进行对比分析,总结适用场景,为后期无源室分建设提供新的思路。

平层天线错位方案示意图

2.2、设备及天线介绍 2.2.1、存量室分:2.1G NR

2.1G NR部署采用合路方式,同时利旧联通分布系统,信源采用华为5G RRU-R5916设备,室分合路采用京信六端口POI。 2.2.1.1、主设备

本次试点采用华为RRU 5916,具体规格如下:

华为RRU 5916规格表

2.2.1.2、POI介绍

本次试点采用京信六端口POI,具体规格如下:

POI 参数规格

POI 端口频率

2.2.2、新建室分:3.5G NR

3.5G NR系统采用3.5G无源室分进行部署,信源采用华为5G RRU-R5818设备,DAS分布系统选用京信生产的5G单极化吸顶天线、耦合器、二公分等无源器件,以及亨鑫的3/4馈线等。 2.2.2.1、设备型号

本次试点采用华为RRU 5818,具体规格如下:

华为RRU 5818规格

华为RRU 5818

2.2.2.2、天线型号

本次新建无源室分室内全向天线选用京信IXD-360V03NZ,具体规格如下:

全向天线规格

三、利旧联通室分快速实现2.1G NR部署

3.1、试点场景

选取维景酒店进行存量室分2.1G NR合路试点,酒店总建筑面积7万平方,共计19层,本次试点选择酒店1F-10F。酒店周边无5G基站,室内无5G信号覆盖,

4G话务量不高,采用2.1G NR合路可解决5G室内信号覆盖问题,也可满足用户日常使用需求。

维景酒店

3.2、实施方案

本次试点选择金域国际维景酒店,酒店当前室内分布系统部署情况

1、电信室分情况:电信4G LTE1.8G(1765-1785MHz),A/B端口覆盖不同区域,CDMA(825-835MHz)合路4G室分系统,采用单极化全向吸顶天线(器件和天线支持频段800-2700MHz)

2、联通室分情况:联通4G LTE1.8G (1840 MHz -1860MHz) ,WCDMA2.1G(2130MHz-2135MHz)A/B 端口覆盖不同区域,采用单极化全向吸顶天线(器件和天线支持频段800-2700MHz) 。组网示意图如下:

金域国际维景酒店电信/联通室分系统图

为保障合路实施后的覆盖效果,需了解原有电联传统室分系统差异,天线分布、距离、传输损耗、天线口功率等多因素会影响双通道覆盖效果,需要逐一排查: 1.天线点位差异:现场电联天线点位间最小天线距离在0.5m左右, 最大天线距离在2m左右,基本符合双通道试点条件;

2. 馈线器件损耗:馈线从酒店专用桥架布线,电联走线基本一致, 无源器件的选择稍有差异,基本符合双通道试点条件;

3. 天线口功率差异:从电信联通设计图纸分析,双方天线末端输出功率均在-15dBm左右,现场进行了两网测试,信号覆盖相当。

本次改造新增1台2.1GNR设备,A端口合路电信分布系统,B端口合路联通分布系统,在酒店1F-10F覆盖区域实现双通道2.1G NR部署,设备配置模式为FDD,带宽为20M,与现网L2.1频段一致,以室内DT、CQT测试方式对覆盖效果及上下行速率进行评估,与现网4G覆盖情况进行对比,改造方案如下:

金域国际维景酒店2.1G NR合路改造系统图

3.3、测试分析

对试点区域进行了详细测试,5G覆盖采用2.1G NRFDD(20M),4G 覆盖采用L1.8(20M),在相同点位测试结果如下:

金域国际维景酒店现场测试结果

本文对测试结果及投资效益进行了详细分析与测算:

1/测试结果:2.1G NR和LTE 1.8G在同带宽部署下,NR下行速率相比LTE提升约100~200%,NR上行速率相比LTE提升约 90~200%。考虑到双通道增益,实际下行速率提升约 20~40%。

2、投资效益:本次室分改造仅新增2个三频合路器,共计改造成本约0.20万元,对比新建一路室分节省天馈材料费2万元。 3.4、推广效益评估

在电联深度合作的背景下,此次试点通过利旧原有电信联通传统室分的天馈系统,快速实现 2.1G NR的双通道部署,有效提升5G用户感知。电信与联通传统室分重合站点86个,每站点可节省天馈材料投资4万元(单站点2台主设备),预计节省天馈投资约350万元。

四、平层天线错位提升3.5G NR室分速率

4.1、试点场景

选取南理工科技学院6号宿舍楼新建3.5G NR无源室分,宿舍楼总建筑面积2万平方,共计6层,本次试点方案为全覆盖。学校内已部署5G室外基站,由于基站距离相对较远,3.5G频段深度覆盖效果较差, 现场测试室内5G经常掉4G。有源室分方式造价太高, 高校区域受限于投资无法大规模部署,新建3.5G NR可有效解决覆盖难题,其在实现全覆盖的同时,有效降低建设成本,提升用户使用感知。

科技学院6号宿舍楼

4.2、实施方案

本次试点选择南理工科技学院6号宿舍楼,分别采用传统单路、错层、平层天线错位等多种无源室分覆盖方案进行实施,以室内DT、CQT测试方式对覆盖效果及上下行速率进行评估,选择最佳覆盖方案。 4.2.1、方案一:单路

采用传统单路室分覆盖方式,使用RRU A端口覆盖低层,B端口覆盖高层,平层采用单主干方式。

传统单路室分平层图

4.2.2、方案二:错层

平层之间采用错层覆盖方式, 即RRU A端口接奇数层,B端口接偶数层,平层仍采用单主干方式。

错层室分平层图

错层室分系统图

4.2.3、方案三:天线平层错位

本文提出一种新的天线平层错位覆盖方式,平层采用双主干,A端口、B端口分别接一路主干,A端口、B端口末端天线采用间隔错位布放,用户位于平层可同时收

到A端口、B端口信号,信号强度相当,且不需要考虑楼层间信号衰耗的影响,相对于错层覆盖方式, 用户体验速率更稳定,覆盖效果更佳。

平层天线错位平层图

平层天线错位平层图

4.3、测试结果

对三种方案进行了现场测试, 结果如下:

测试结果对比表

三种覆盖方式均能满足覆盖,RSRP、SINR、上行速率相近,平层天线错位方案速率最快,错层覆盖方式由于楼层间衰耗较大,速率提升不如平层天线错位方式,错层、平层天线错位方式下行速率较单路优势较大。 4.4、推广效益评估

单路、错层方案造价最低,平层天线错位由于增加了一根馈线(无源器件数量不增加),造价稍高。

投资效益对比

单路室分造价最低,但由于无法使用多通道传输,速率较低,不推荐使用;错层室分造价稍高于单路室分,可形成多路传输,速率提升明显,楼层间衰耗较大时效果

不佳;平层天线错位方式造价稍高, 楼层间衰耗较大时仍可获得较高速率。实际部署时应根据楼宇结构及墙体衰耗等综合考虑覆盖方案,以期达到最优覆盖效果。 平层天线错位可达到双路室分的部署效果,其在投资上要远低于双路室分,可节省投资约40%,电信每年新建室分约为200万平方米,双路室分单平米造价按7元进行计算,每平方米可节省投资2.8元,预计每年可节省投资56万元。

五、案例总结

5G网络正规模建设,目前由于室外主流使用3.5G频段,穿透损耗大,难以通过室外信号穿透覆盖室内,室内深度覆盖必须通过室分建设来解决。考虑到后期5G网络深度覆盖需求加大,新建室分场景由于投资受限,无法大规模部署有源室分,只能在热点流量区域进行部署。无源室分在未来5G的工程建设中仍有较为广泛的使用场景,本文综合考虑当前网络下无源室分的部署情况,从低成本、高效率的角度对新建室分和存量室分开展试点,评估使用效果,提出利旧原有电信联通传统室分的天馈系统,快速实现2.1G NR的双通道部署,降低存量室分部署成本,缩短建设周期;新建室分考虑到2.1G NR受限于带宽较少且终端产业链未成熟,积极探索5G 3.5G无源室分建设,针对楼层间衰耗较大,错层覆盖方式效果不佳,本文提出平层天线错位覆盖新方案,可根据场景灵活选择,在降低成本的同时带来更好的用户体验,为后续5G室分深度覆盖建设提供可借鉴得经验。

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