基于業(yè)務(wù)需求的精細(xì)5G室內(nèi)覆蓋建設(shè)方案探討

趙亞鋒　劉博光　薛云山

【摘要】? ? 首先介紹了5G室內(nèi)覆蓋技術(shù)，包括數(shù)字室分、傳統(tǒng)室分及其它形式，以及各種技術(shù)方案的系統(tǒng)架構(gòu)、特點(diǎn)和性能;其次討論了室內(nèi)覆蓋技術(shù)的三個(gè)關(guān)鍵要素，頻率小區(qū)、空口通道和射頻功率，其中頻率小區(qū)主要影響覆蓋策略和容納用戶(hù)數(shù)量、空口通道主要影響峰值速率和小區(qū)吞吐率，射頻功率主要影響點(diǎn)位及后期擴(kuò)容方案，詳細(xì)分析了三要素對(duì)5G室內(nèi)覆蓋方案的具體影響方面;再次從業(yè)務(wù)場(chǎng)景及需求分類(lèi)對(duì)5G業(yè)務(wù)需求進(jìn)行了分析討論;最后基于5G關(guān)鍵要素與業(yè)務(wù)需求分析的基礎(chǔ)上提出了一種基于精細(xì)業(yè)務(wù)細(xì)分的5G室內(nèi)覆蓋站點(diǎn)方案選取與技術(shù)選型的建設(shè)方案。

【關(guān)鍵詞】? ? 5G? ? 業(yè)務(wù)需求? ?室內(nèi)覆蓋

引言：

中國(guó)移動(dòng)5G網(wǎng)絡(luò)建網(wǎng)初期，以2.6GHz室外宏基站覆蓋為主，嚴(yán)控室分規(guī)模，但是宏站設(shè)備受限頻段，初期可部分實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑物的淺層覆蓋[1，2，3]，并部分解決室內(nèi)深度覆蓋問(wèn)題，對(duì)于容量需求或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的高容量、高價(jià)值物業(yè)點(diǎn)仍需室內(nèi)方式建設(shè)，下一階段需要完善深度覆蓋、熱點(diǎn)覆蓋，打造全球領(lǐng)先的精品5G網(wǎng)絡(luò)。因此對(duì)寫(xiě)字樓、商業(yè)樓宇、醫(yī)院等相對(duì)封閉的室內(nèi)覆蓋是下一階段5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的一個(gè)重要組成部分。借鑒4G網(wǎng)絡(luò)深度覆蓋的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期需要精細(xì)化分析業(yè)務(wù)需求，按需完成5G網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)深度覆蓋，減少后期大規(guī)模改造的問(wèn)題，保護(hù)投資，提升網(wǎng)絡(luò)效益，促進(jìn)5G網(wǎng)絡(luò)的良好運(yùn)營(yíng)。

一、5G室內(nèi)覆蓋技術(shù)

室內(nèi)覆蓋經(jīng)歷了4G建設(shè)，從以傳統(tǒng)無(wú)源器件、天線(xiàn)等組成的室內(nèi)無(wú)源分布式天饋系統(tǒng)為主的建設(shè)方式，過(guò)渡到分布式皮基站、一體化皮基站等數(shù)字室分技術(shù)為主的形式。5G建設(shè)時(shí)期，受限頻段和容量等因素，數(shù)字室分成為高業(yè)務(wù)熱點(diǎn)的主要技術(shù)解決方案，傳統(tǒng)室分成為較低低業(yè)務(wù)的技術(shù)解決方案。

1.1傳統(tǒng)室分

傳統(tǒng)室分方式采用室內(nèi)全向吸頂天線(xiàn)、壁掛式定向天線(xiàn)或射燈天線(xiàn)等，在空間內(nèi)合理放置天線(xiàn)，通過(guò)饋線(xiàn)和功分器、耦合器等無(wú)源器件將天線(xiàn)連接到信源設(shè)備處，使信號(hào)均勻的分布到建筑的各個(gè)角落，從而吸收業(yè)務(wù)，解決覆蓋的盲區(qū)、切換區(qū)以及業(yè)務(wù)熱點(diǎn)區(qū)域相關(guān)問(wèn)題，移動(dòng)目前5G采用2.6GHz頻段，此頻段與現(xiàn)有4G中E頻段覆蓋能力相當(dāng)，故可饋入傳統(tǒng)DAS系統(tǒng)完成5G覆蓋，因此現(xiàn)存?zhèn)鹘y(tǒng)DAS分布系統(tǒng)的合路改造是一種低成本快速部署5G覆蓋的方式。對(duì)于業(yè)務(wù)需求較少、價(jià)值偏低站點(diǎn)可先采用合路改造完成5G覆蓋。目前5G設(shè)備與4G設(shè)備相比MIMO時(shí)其雙通道信號(hào)差異范圍擴(kuò)大，使部分特定單路分布系統(tǒng)可升級(jí)為雙路分布系統(tǒng)或采用錯(cuò)層方式。

1.2其它方案

除了數(shù)字室分方式和傳統(tǒng)方式外，還有變頻室分、微站和層層通特型天線(xiàn)等技術(shù)進(jìn)行深度覆蓋。其中變頻室分除了使用傳統(tǒng)RRU作為射頻信源外，還出現(xiàn)了使用分布式皮基站作為射頻信源的新型變頻室分方案;微站作為介于宏站與室分之間的補(bǔ)盲補(bǔ)熱重要組成部分，5G時(shí)代在深度覆蓋中的應(yīng)用愈來(lái)愈廣泛，在對(duì)打適用場(chǎng)景和某些室內(nèi)、井下均有廣泛應(yīng)用;層層通天線(xiàn)作為一種8通道D頻段天線(xiàn)，可進(jìn)行美化安裝，其支持8通道MIMO，可提供更好的峰值速率，用戶(hù)體驗(yàn)更好。

二、5G室內(nèi)覆蓋關(guān)鍵要素

室內(nèi)覆蓋技術(shù)發(fā)展到5G時(shí)代，室內(nèi)覆蓋技術(shù)關(guān)鍵要素從之前僅有頻率小區(qū)資源之外，增加了空口通道數(shù)與射頻功率兩個(gè)要素。

2.1空口通道

空口通道直接決定小區(qū)吞吐量，直接影響用戶(hù)的峰值速率，是影響用戶(hù)體驗(yàn)的重要因素。且一旦部署完畢后，后期改造難度巨大，因此需在建設(shè)時(shí)從用戶(hù)業(yè)務(wù)出發(fā)，合理規(guī)劃，選擇恰當(dāng)?shù)目湛谕ǖ罃?shù)量。空口通道與小區(qū)支持用戶(hù)能力非強(qiáng)相關(guān)，主要決定用戶(hù)峰值速率。因此空口通道部署需考慮以下因素。①通道數(shù)與峰值速率、邊緣速率、平均吞吐率等網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)有關(guān)，主要影響用戶(hù)體驗(yàn)。②數(shù)字室分與傳統(tǒng)室分通道數(shù)相同差異不大，目前數(shù)字室分設(shè)備通道最大4T4R，傳統(tǒng)室分設(shè)備通道最大2T2R。③需根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景部署，建議后期分布系統(tǒng)盡量不改動(dòng)。通道數(shù)與峰值速率關(guān)系見(jiàn)表1。

2.2射頻功率

5G射頻設(shè)備功率選擇比其他網(wǎng)絡(luò)射頻設(shè)備略多，并且其功率不僅是影響覆蓋能力，還會(huì)影響容量與反開(kāi)能力。目前數(shù)字室分一般由250mW和400mW兩種發(fā)射功率設(shè)備，傳統(tǒng)室分一般由200W和320W兩種發(fā)射功率設(shè)備。且首先設(shè)備放大電路限制，功率只能為線(xiàn)性分配，比如320W傳統(tǒng)室分設(shè)備，前100M分配功率上限為200W，后60M在開(kāi)啟時(shí)才會(huì)用到120W剩余部分。具體功率與容量反開(kāi)關(guān)系見(jiàn)表2。

三、5G室內(nèi)業(yè)務(wù)需求

3.1 5G室內(nèi)業(yè)務(wù)場(chǎng)景

5G網(wǎng)絡(luò)的三大核心業(yè)務(wù)包括增強(qiáng)移動(dòng)寬帶業(yè)務(wù)（eMBB），超高可靠性低時(shí)延連接業(yè)務(wù)（uRLLC），大物聯(lián)業(yè)務(wù)（mMTC）。5G網(wǎng)絡(luò)初期主要應(yīng)用的業(yè)務(wù)類(lèi)型為eMBB，考慮到高清視頻（如1080p、2k等）、VR、AR等高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)類(lèi)型相比室外來(lái)說(shuō)，在室內(nèi)覆蓋場(chǎng)景中具有更多概率發(fā)生，5G室分建設(shè)初期需重點(diǎn)考慮滿(mǎn)足上述eMBB業(yè)務(wù)需求，具體空口速率要求見(jiàn)表3。

后期如有低時(shí)延高可靠等場(chǎng)景需求，只要無(wú)線(xiàn)側(cè)滿(mǎn)足接入要求，只需部署MEC等設(shè)備至基站等邊緣機(jī)房即可。

3.2 5G室內(nèi)需求網(wǎng)絡(luò)分類(lèi)

傳統(tǒng)業(yè)務(wù)已過(guò)渡到流量業(yè)務(wù)，流量經(jīng)營(yíng)轉(zhuǎn)變?yōu)橛脩?hù)經(jīng)營(yíng)，用戶(hù)是收入的核心，用戶(hù)體驗(yàn)及需求滿(mǎn)足是爭(zhēng)取用戶(hù)的關(guān)鍵，也是提升單用戶(hù)資費(fèi)的前提，因此網(wǎng)絡(luò)建設(shè)需采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)指標(biāo)以及用戶(hù)經(jīng)分?jǐn)?shù)據(jù)指標(biāo)、行為特征指標(biāo)等進(jìn)行更精細(xì)化分析規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)降本增效，精準(zhǔn)建設(shè)。

1.大網(wǎng)部分（ToC）需求，滿(mǎn)足普通用戶(hù)的通話(huà)、應(yīng)用業(yè)務(wù)等需求。與前期3G、4G網(wǎng)絡(luò)覆蓋需求一致：①覆蓋類(lèi)需求，宏站等無(wú)法到達(dá)的區(qū)域的需求，比如層高較高的建筑物、縱深較深的建筑物等。主要特征為弱覆蓋;②容量類(lèi)需求，已有覆蓋不能滿(mǎn)足業(yè)務(wù)需求，無(wú)法通過(guò)宏站疊加載波資源，如高校等高話(huà)務(wù)建筑物。主要特征為高話(huà)務(wù)。

2.垂直行業(yè)部分（ToB）需求，滿(mǎn)足特定用戶(hù)除基本通信外對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的特殊需求。與前期3G、4G網(wǎng)絡(luò)覆蓋需求區(qū)別較大：①非異型需求，對(duì)特殊區(qū)域的覆蓋、容量需求，比如建筑物基本覆蓋等。主要特征與大網(wǎng)建設(shè)基本一致、但對(duì)端到端需求、網(wǎng)絡(luò)切片、邊緣計(jì)算等應(yīng)用資源存在特點(diǎn)要求;②特異型需求，異于常規(guī)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋、容量或非常規(guī)需求，比如對(duì)機(jī)械廠房覆蓋、室內(nèi)定位等。主要特征為特異性、物體目標(biāo)性等。

四、基于業(yè)務(wù)細(xì)分的5G室內(nèi)覆蓋建設(shè)方案

4.1 5G業(yè)務(wù)需求評(píng)估

從經(jīng)濟(jì)與網(wǎng)絡(luò)兩方面進(jìn)行價(jià)值與業(yè)務(wù)兩方面分析，結(jié)合各覆蓋技術(shù)的造價(jià)與能力完成技術(shù)、設(shè)備選型，進(jìn)而編制5G覆蓋方案。

經(jīng)濟(jì)評(píng)估：挖掘數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)經(jīng)濟(jì)特征，基于價(jià)值建網(wǎng)、提升網(wǎng)絡(luò)投資效益。包括用戶(hù)價(jià)值、場(chǎng)景價(jià)值、流量?jī)r(jià)值和競(jìng)對(duì)價(jià)值四個(gè)維度。

①用戶(hù)價(jià)值 ：以用戶(hù)為核心的運(yùn)營(yíng)下，對(duì)高資費(fèi)用戶(hù)聚集建筑物優(yōu)先建設(shè)，保障用戶(hù)體驗(yàn)。②場(chǎng)景價(jià)值：物業(yè)點(diǎn)價(jià)值分析，對(duì)品牌場(chǎng)景、高價(jià)值場(chǎng)景優(yōu)先建設(shè)。③流量?jī)r(jià)值：對(duì)流量單價(jià)高的物業(yè)點(diǎn)優(yōu)先建設(shè)。④競(jìng)對(duì)價(jià)值：對(duì)電聯(lián)等運(yùn)營(yíng)商覆蓋對(duì)標(biāo)評(píng)估，進(jìn)行相應(yīng)物業(yè)點(diǎn)優(yōu)先建設(shè)。

網(wǎng)絡(luò)評(píng)估：提升覆蓋容量能力，全面支撐業(yè)務(wù)需求。包括覆蓋能力、容量能力兩個(gè)維度。

①覆蓋能力：MR數(shù)據(jù)、投訴數(shù)據(jù)，覆蓋差投訴多物業(yè)點(diǎn)優(yōu)先建設(shè)。②容量能力：對(duì)高容量需求物業(yè)點(diǎn)優(yōu)先建設(shè)。

4.2 基于業(yè)務(wù)細(xì)分的室內(nèi)建設(shè)方案

4.2.1 站點(diǎn)選取

通過(guò)細(xì)分業(yè)務(wù)需求，建立業(yè)務(wù)評(píng)價(jià)體系，從而在識(shí)別5G建設(shè)需求編制建設(shè)清單、選擇技術(shù)方案確定實(shí)施方案等關(guān)鍵環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)精細(xì)規(guī)劃設(shè)計(jì)與實(shí)施等。具體見(jiàn)下公式。

其中α與β為對(duì)應(yīng)經(jīng)濟(jì)、網(wǎng)絡(luò)權(quán)值修正系數(shù)，通過(guò)計(jì)算站點(diǎn)權(quán)值，按計(jì)算結(jié)果選擇站點(diǎn)進(jìn)行5G建設(shè)。

4.2.2 技術(shù)選型

結(jié)合3章節(jié)的頻段、容量、功率等三要素在對(duì)應(yīng)經(jīng)濟(jì)價(jià)值與網(wǎng)絡(luò)需求評(píng)估雙重標(biāo)準(zhǔn)下，確定相匹配的技術(shù)方案。

1.網(wǎng)絡(luò)能力與業(yè)務(wù)需求充分匹配：對(duì)清單方案物業(yè)點(diǎn)5G室內(nèi)業(yè)務(wù)需求進(jìn)行量化分析，兼顧物業(yè)點(diǎn)5G室內(nèi)業(yè)務(wù)、用戶(hù)、容量發(fā)展需求，確定業(yè)務(wù)需求對(duì)網(wǎng)絡(luò)能力（峰值速率、邊緣速率、吞吐率等業(yè)務(wù)指標(biāo)）要求。2.網(wǎng)絡(luò)后續(xù)演進(jìn)能力與業(yè)務(wù)目標(biāo)需求充分匹配：對(duì)清單方案物業(yè)點(diǎn)5G室內(nèi)業(yè)務(wù)、用戶(hù)、容量發(fā)展需求進(jìn)行量化分析，確定網(wǎng)絡(luò)后續(xù)演進(jìn)能力（小區(qū)分裂、5G加厚100M+60M）預(yù)留，減少二次改造，降低投資成本。3.競(jìng)對(duì)匹配：網(wǎng)絡(luò)能力優(yōu)于電信、聯(lián)通競(jìng)對(duì)。4.建設(shè)投資和運(yùn)維成本統(tǒng)籌考慮：建設(shè)投資統(tǒng)籌考慮工程實(shí)施難度。5.確定技術(shù)方案及設(shè)備選型：網(wǎng)絡(luò)性能及成本造價(jià)相當(dāng)情況下，優(yōu)選數(shù)字室分，各室分技術(shù)總結(jié)。

五、結(jié)束語(yǔ)

室內(nèi)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋建設(shè)進(jìn)入了5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的新時(shí)期，本文將業(yè)務(wù)需求細(xì)分為經(jīng)濟(jì)評(píng)估與網(wǎng)絡(luò)評(píng)估兩個(gè)方面，并進(jìn)一步細(xì)化為6個(gè)子項(xiàng)，精細(xì)化分析業(yè)務(wù)需求，合理編制室內(nèi)覆蓋站點(diǎn)清單;并結(jié)合頻段、容量與功率三要素將技術(shù)選型與業(yè)務(wù)需求精確匹配，從而形成以用戶(hù)為核心基于業(yè)務(wù)需求的精細(xì)室內(nèi)覆蓋方案。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

[1]許長(zhǎng)峰，劉淑凡.5G特殊場(chǎng)景數(shù)字化室分建設(shè)方案研究[J].中國(guó)勘察設(shè)計(jì)，2020，9：90-92.

[2]干衛(wèi)紅.5G室內(nèi)覆蓋方案分析與研究[J].中國(guó)電信業(yè)，2020，9：78-80.

[3]張鋒.5G網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)及工程建設(shè)[J].數(shù)字通信世界，2020，9：155-156.

趙亞鋒（1979.04.30），男，漢族，河北保定，高級(jí)工程師，碩士研究生，研究方向：移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)。