刍议室内分布系统面向5G演进方案

　　摘要：5G技术的出现是我国乃至世界通信行业的一个重要的里程碑，它将极大的改变人们的通信方式，为我们的生活带来极大的便利。2019年是5G技术首次推向市场的一年，也以称之为其建设元年。5G技术具有高频率和高速率的特点，但也正是这一特点使得传统的室内分布系统不在足以支持5G。在本文中，笔者首先对5G频谱进行了详细的介绍，并重点对MIMO技术进行了分析，提供了一些建设方案，以期能够给相关人员提供参考。

　　关键词：室内分布系统;频段;多通路;升级;数字化

　　前言

　　有关数据显示，目前有接近一半的流量是在室内产生的，并且根据预测当5G技术普及以后，该数据会上升到70%。所以，室内网络覆盖一直是各大运营商关注的重点问题。随着5G技术的出现，VR、AR、云桌面等技术的普及面将会进一步扩大，这也对室内网络的速度和稳定性都有更高的要求。据统计，我国三大运营商在全国范围内共架设了50万套室内分布系统，其中有超过80%采用的方法是无源分布系统。这种系统属于传统的架设方式，是难以顺利向5G推进的。因此，需要考虑是如何在保留现有的技术和设备资源的前提下进行重新升级和规划，使其顺利的向5G演进。

　　1.5G频段分配情况

　　截止到2020年1月，5G标准Maindrop和Latedrop都已经被冻结。在3GPP标准中对可用的频谱资源进行了分类，第一个频段是Sub6G频段，其频率范围在450MHz到6000MHz之间。这个频率段属于低频段，是5G使用最多的频段。此外，从全球范围内来看其他频段也有部分国家在使用，如2.6GHz、4.9GHz。Sub6G频段将会是未来进行室内系统建设的主要频段。第二个频段即是高频频段，其频率在24250MHz到52600MHz之间。高频段主要是作为5G的扩展频段，其功能在于微小基站的建设和吸收区域流量。我国三家运营商获得的5G使用频段并不完全相同，其移动公司获得2.6GHz、4.9GHz频段，而联通公司和中国电信将共同获得3.5GHz来进行5G建设。

　　2.5G室内MIMO技术分析

　　大规模MIMO技术的主要作用是提升系统的容量。为了获得更大的自由度空间，往往在收发装置的两端配置多根天线，尤其是在基站等重点地区一般会配置大量的天线单元。这样做的优点在于不仅能够实现小区内空间的的复用，而且可以实现小区之前干扰抑制。相对于4G技术，5G技术的发射端所支持的流数更多，从2/4/8流提升到了16和24流。同时，接收端的流数也有所增加，从4G的1流和2流提升到了4流和8流。

　　在室内分布系统中，由于室内覆盖面积较小因此能够提供高质量的信号覆盖。此外，大规模MIMO在架设时需要对天线进行大量配置，而配置的天线尺寸较大，在室内并不具有可行性。在4G时代，进行室内建设时一般采用的是单流或者双流，而在5G技术的支持下，可以考虑用双流和四流。其中四流方式更加适合高容量场景。传统施工中，DAS需要架设馈线，导致施工难度较大，因此不考虑采用四流方式对其进行建设。而双流DAS上行速率要比DIS慢5dB左右，因此其上行速率的最大值要远远小于DIS。

　　3传统室分演进分析

　　在过去，进行室内分布系统的建设时需要用到的器件较多，有天线、馈线、耦合器和合路器等。从表2可知，现有的无源器件都能够支持2.6GHz频段;而并不都能够支持3.5GHz，在该频段下，耦合器和功分器的性能将以受到极大的考验，并且馈线的损耗率将会明显增大。

　　传统的室内分布系统经过多年的技术沉淀已经具有了十分成熟的建设模式，且具有成本低、高效率等特点，但是对于未来的语无需求而言，其性能还是存在一定的短板。其监控性达不到要求，并且故障排除的成本较高，也不支持室内定位和进一步扩容。

　　如果使用2.6GHz频段，那么现有的器件基本上都可以正常发挥功能。因此，可以采用直接合路的方式来事项向5G的转化。也可以在原有的单流分布系统上直接进行新路的架设，使其能够接受双流。室内应用存在一些场景是需要定位的，为了实现此功能，可以考虑对现有的合路器等元器件进行改造，使其具备通直流的功能。添加蓝牙有源模块来支持DAS进行定位与监控。但是如果使用的是3.5GHz这一频段，那么其向5G的转变就没有这么简单。

　　4新型室分建设分析

　　一种新的室内分布系统。这种新型的分布系统采用的是三级架构组网，分别是BBU、HUB和pRRU。作为一个有源系统，它采用了光纤或者网线来代替馈线，这点和传统的DAS有所不同，而且通过综合布线系统，还能够加快部署的速度。作为一中小功率的RRU设备、pRRU的部署灵活性较强，能够根据实际的情况来决定小区之间是否合并或者分裂，解决了网络覆盖方面的问题。而且BBU、HUB和pRRU这三者都是有源设备，可以轻易知道各个设备的位置，进而实现网络监控功能。

　　分布式皮飞站支持2.6/3.5GHz的波，而且连毫米波也能够支持，所以它并不会受到频率使用的制约。从被提出到现在，许多的4G站点都部署了分布式皮飞站。分布式皮飞站是可以同时应用于4G和5G部署上的室内分布系统，因为虽然4G室内分布系统在2.1/2.3GHz部署上产生的链路以及穿透损耗要比5G在2.6/3.5GHz上部署的要小，但是5G在抗干扰以及空口效率等方面是要优于4G的。

　　如果4G站点内部署的是DIS室内分布系统，而又想将其升级为5G站点，就可以增加5G单模pRRU或者用4/5G双模pRRU来替换原pRRU就能够来实现。

　　通过利用光纤或网线来替换馈线，分布式皮飞站的单点位覆盖率变得要比传统的DAS要高，适合应用于比较宽阔而且障碍物少的区域。而如果区域内的障碍物比较多，对信号的阻隔较强，就可以使用分布式皮飞站与SmartDAS混合的方案进行部署。由于后者的造价要比传统的DAS要高出许多，便提出了前者的方案。在拓展型皮飞站的方案中，为了降低成本，需要减少pRRU的数量，而且专用的Hub单元会变成普通的Hub单元，适用于酒店等信号隔离效果较强的区域。

　　虽然上述两个皮飞站的组成结构总体上保持一致，但是在拓展型皮飞站中，专用芯片已经被通用x86服务器平台所替换，所以成本也会有所降低，同时基带单元的处理复杂度也会降低，但是分布式皮飞站能够支持的小区分裂数会比这种方案要多，所以它主要用于解决低成本室内覆盖的问题。此外，拓展型皮飞站与SmartDAS混合的方案可以使成本下降到更低的水平，主要用于解决室内覆盖问题。

　　5各种技术应用分析

　　5G的室内分布问题一共有传统DAS、SmartDAS、分布式/拓展型皮飞站、分布式/拓展型皮飞站+SmartDAS混合这6中解决方案。而在这些方案中，除了第1种以外，后面5种都是有源系统，可以看出，有源系统是5G室内分布系统的主流发展方向。传统DAS的发展方向是智能化，如果将其中的一些pRRU改成SmartDAS天线，并将组网方案替换为融合组网，那么不仅能够节约三四成的成本，还能够提高运算能力并增加大数据能力。

　　因为分布式皮飞站的小区分裂数较高而且能够支持4T4R，所以其建网成本是扩展型皮飞站的2.5倍，使用的区域也比较多，比如学校或者体育场馆等高价值场景。而扩展型皮飞站以及另外两种混合方案则比较适合中价值区域，比如商场和医院等。最后是适合应用于低价值区域的传统DAS以及SmartDAS方案，可以在小区内进行建设。

　　结语：

　　综上所述，5G技术的大量普及已经成为定局，未来室内将会产生更多的流量数据。因此做好室内分布系统向5G的转变是十分有必要的。建设人员需要根据实际需求和现有资源等情况来进行技术组合。实际上，无论是哪种技术都存在其优缺点，建设人员需要进行妥善选择。

　　参考文献

　　[1]周玮,王凤明.5G时代室内分布系统发展趋势分析[J].中国新通信,2018,20(23):166.

　　[2]陈坚,卫慧锋,梁成业.面向5G演进的数字化室内分布系统研究[J].广西通信技术,2018(02):13-15.

　　通信工程师论文投稿刊物：广西通信技术(季刊)创刊于1981年，由广西通信学会;广西邮电科技情报中心站主办。是公开发行的技术性刊物，面向全国通信行业发行，其宗旨是贯彻“经济建设必须依靠科学技术，科学技术工作必须面向经济建设”的科技方针。