5G时代室内分布系统发展趋势分析

2018年07月05日     来源:通信世界全媒体

[导读]随着5G商用脚步的日益临近,建设一张优质的室内分布网络尤为重要。

随着移动互联网通信技术及用户需求的发展,越来越多的移动业务发生在室内,随着5G商用脚步的日益临近,建设一张优质的室内分布网络尤为重要。

传统2G/3G时代,移动通信工作在低频段,用室外宏站信号覆盖室内和建传统室内分布DAS(Distribute Antenna System)系统都是解决室内覆盖的行之有效的方案。4G时代,传统DAS仍然是解决室内覆盖的主要手段,随着移动互联网和物联网技术的发展,一些业务密集型场景(例如交通枢纽、大型场馆等)开始引入新型数字化室分系统。和传统DAS相比,新型数字化室分系统具有部署简单、施工协调难度小、扩容灵活、运维可视等优点,可以大大提高网络容量,提升网络运维效率。

5G时代,由于DAS的无源器件和馈线不支持高频段,不能对器件进行监控,改造成本高,不能大规模扩容,因此只能用于某些低频段、低容量场景(例如隧道、地下停场、电梯等)。而新型数字化室分系统由于部署简单、运维可视化、支持大规模MIMO等优点,更适合向5G平滑过渡,将是5G室内分布系统的主角。

移动通信室内分布系统现状分析

当前国内运营商主要仍然采用传统DAS解决室内覆盖问题,传统DAS主要采用无源器件,产业链成熟,具有投资小、故障率低、系统简单有效、后期可以通过合路进行多系统扩容等优点。但是随着移动业务的变化,传统DAS面临巨大挑战。

一是工程建设难度大,升级改造困难。传统室分系统采用需要部署大量无源器件,工程建设难度大,节点多,故障隐患多,与物业协调困难。对LTE室分进行双路改造时,新建节点多,某些区域可能已经没有改造空间,同时由于器件老化程度不同,施工工艺不同等原因,难以保证LTE双路平衡,更无法支持大规模MIMO。

二是故障排查难度大。室内分布系统进场安装与维护都需要和物业进行协调。传统室分器件数量多,无源器件无法进行监控,一般靠投诉或巡检发现问题。而对于大型室分系统,巡检很难做到每个天线末端都进行检查,尤其是做了隐蔽的室分系统,发现问题更为困难。同时,由于连接点数目过多、楼宇改造、图纸更新不及时等原因,对故障点的排查往往要投入更多的人力物力,直接增加了网络运维成本。

三是当前器件不支持高频段。当前传统DAS的无源器件支持的最高频段多为2.7GHz左右,对于3.5GHz及以上频段基本无法使用,同轴电缆的传输损耗随着频段的升高而大幅度增加,在3.5GHz及以上频段,每百米损耗基本无法在工程上使用。具体损耗见表。

表 两种馈线在不同频段的传输损耗

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由于传统DAS的不足,部分厂家推出M-DAS(光纤分布系统),有利于实现可视化运维,但光纤分布系统仍需连接RRU作为信源,其直放站中继的本质不变,不利于扩容和系统的平滑演进。

新型分布式室分系统的引入及发展

针对传统DAS及M-DAS面临巨大瓶颈,各厂家纷纷推出新型数字化室内分布系统,例如华为的Lampsite、中兴的QCELL、爱立信的Radio DOT、诺基亚的FlexiZone等。和传统DAS相比,新型数字化室内分布系统具有工程实施简单、可实现可视化运维和多通道MIMO、容易扩容及演进等优点,各大运营商在大中型场景均有部署。实践证明,LTE新型数字化室分单位面积流量是传统DAS的4~10倍。

随着移动互联网的高速发展,高清视频、室内定位、AR/VR等越来越多的移动新业务对网络提出了大带宽、高容量、低时延等刚性要求。这就要求室分系统应该具有施工简单、协调容易、能平滑升级、运维可视、网络管理智能化等特点。对此,新型数字化室分系统有着明显的优势。

一是工程实施简单,可以平滑升级。5G时代主要使用3.5GHz、4.9GHz等高频段,受此影响,室分系统末端数量将会海量增加,这就要求5G室分设备应该体积小、重量轻、安装简单,部署迅速。新型数字化室分采用简单的三级架构,基站侧(类似于BBU)、Hub、远端射频发射单元,连接点少,减小了故障隐患;网线和光纤代替传统同轴电缆,网线作为传输介质的同时还为远端射频单元进行供电,网线质量轻,施工部署更为容易,经测算,建设工期比传统DAS缩短到1/5~1/3。同时也减少了视觉冲击,更容易与物业进行沟通。当前各大运营商在一些大中型室内场景(例如交通枢纽、商场、医院等)都已经规模部署新型数字化室分,系统运行良好,用户体验速率明显上升。

同时,考虑到最大程度地减少运营商的重复投资,在部署4G新型数字化室分时,就预埋了6A网线,尽量保证未来向5G升级时做到“点不动,线不增”,快速叠加5G NR,在保障可实施性的同时,尽量降低二次进场成本。

二是可视化运维,系统维护及故障排查简单。5G时代,网络密集组网成常态,末端射频发射单元数量将大幅度增加,因此对网络设备及末端发射单元进行实时监控是网络的基本功能之一,尽量做到非硬件原因不去现场。新型数字化室分系统基本采用有源器件,能够对所有设备的工作状态进行实时监控,快速定位故障点,实现运营维护可视化;同时新型数字化室分系统还能够自动根据周边的信道情况和用户密度实现自诊断、自优化、自愈合,最大程度减少人工介入,有效降低维护成本。

三是升级改造方便。新型数字化室分系统主要采用光纤和网线传输数字信号,支持高频段,有利于向5G平滑过渡。同时,新型数字化室分系统在设计时就考虑了MIMO,目前设备默认都支持2T2R,并且可以利用软件控制升级至4T4R。Massive MIMO是5G网络的关键技术之一,未来5G室分系统至少应该支持4?4MIMO。

综上所述,新型数字化室分系统部署简单、运维可视、管理智能、维护方便,能够跟随标准,支持4G、4.5G、5G各阶段的业务、容量、用户体验等需求,可以平滑演进,最大程度保护运营商的投资,将是5G时代室内分布系统的主要解决方案。传统DAS仍将占有一席之地,主要应用于对容量要求不高,解决覆盖问题的特殊场景(例如电梯、地下停车场、隧道等)。

来源:《通信世界》杂志2018年7月5日

 

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