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5G网络建设丨DAS应用系统建设室内5G网络

移动互联吴国铖│文

随着5G网络的逐步商用,5G室内覆盖面临室外覆盖室内难度增大、现有的传统室分系统不能完全满足5G覆盖的需求、有源数字化室分建设成本过高等问题。大唐移动针对不同的室内覆盖需求准备了多种室内覆盖解决方案,在以覆盖需求为主的场景下,如何利用DAS系统进行室内5G网络建设成为重要议题。

引言

无源室内分布式系统(DAS)出现在2G时代,经过数十年的发展,形成了鲜明的特点,具有可扩展性强,建设成本低,低故障率等优点。同时,现有的无源室分系统也存在一些缺点,由于无源器件无法被实时监控,DAS的可监控性较差;其次,DAS系统扩容一般只能采用增加载波的手段,无法满足高容量场景的需求;现有的DAS系统也无法支持垂直行业的应用,例如室内定位等。在传统室分向5G的演进过程中,也需要考虑不同运营商网络建设频段选择等因素。

DAS应用于5G可行性分析

由于无源器件的射频特性,需要考虑5G DAS部署,特别是利用旧现网天馈系统部署的可行性。从常用的无源设备来看,主要有耦合器、功分器和馈线等。耦合器主要分布在竖井中,大部分可满足2.6GHz频段要求的耦合度和驻波比。功分器主要分布在竖井和末端,可以满足2.6GHz耦合度和驻波比的要求。而馈线可以直接支持2.6GHz。所以,中国移动采用2.6GHz频段部署传统DAS,可以直接复用现有无源器件,存在技术可行性

而电信联通使用的3.5GHz频段及以上使用无源室分存在如下问题:

  • 馈线损耗增大,不同频段的百米线损随着频段的增加而增加,过多的损耗要消耗更多的功率资源;

  • 现网功分器、耦合器、无源天线等不支持3.5G/4.9GHz频段,需要更换宽频无源器件以支持2/3/4/5G系统,易产生交调干扰;
  • 带宽增大,端到端损耗增大,需要较大功率的RRU作为信源,对3.5G频段RRU的射频器件提出了较高的要求。

需要关注的是,目前电信联通的共建共享为电信联通室内5G网络的部署提供了新的可能性。两者可联合共享使用2.1GHz频段的频谱资源用于5G DAS的部署,具有和中国移动2.6GHz频段 DAS同样的技术可行性。

DAS部署方式与性能

2/3/4G时代,DAS一般只建设一路天线馈线系统,只有少量建筑物内建设了双路室分。而5G网络为了满足更高的速率要求,提出了4x4的室内MIMO方案,受限于室内天馈系统工程部署困难,4路天线馈线系统的建设不具备实际操作可能性,对于5G DAS,通常有如下建设方式:

  • 单路单极化:将5G RRU的A 口连接一路 DAS,B口连接一路DAS。两路DAS分布式部署,在一个点位,形成1个单极化天线组成的单通道系统;
  • 双路单极化:将5G RRU的A 口连接一路DAS,B口连接一路DAS。两路DAS同点位部署,在同一个点位,形成了2个单极化天线组成的双通道系统;
  • 双路双极化:将5G RRU的A 口和B口拉出的两路馈线系统,在天线点位接双极化天线,形成了1个双极化天线组成的双通道系统。

不同的建设方式提供不同的网络性能,单通道系统仅可以提供用户上下行单流的能力,双通道系统可以提供用户上下行2*2 MIMO的能力,同时,不同的双通道部署方案也会带来不同2*2MIMO性能,如果两种双路方案下两天线间距一致时,由于双极化天线具有良好的正交性,表现会好于双路单极化方案。而在实际部署中,如果两个单极化天线间的距离拉远,SU-MIMO的性能会好于双极化天线。

DAS的使用场景

DAS具备综合部署成本较低,器件成熟度较高,存量场景部署开通快速,小区吞吐量较数字化室分低等特点,在5G时代,可重点考虑部署在如下区域:

  • 存量DAS场景的直接馈入升级:在利旧场景下,可以在信源处馈入Sub3G的5G信源,快速获得5G室内网络;
  • 新建低成本低价值区域:可同步部署2/3/4/5G信源并新增天馈系统,实现低成本的5G室内覆盖;
  • 隧道等特殊场景:该类场景常规覆盖方案工程部署困难,通常采用DAS外接漏缆的方式进行5G覆盖,在漏缆的选择上推荐采用双路漏缆以获取2*2MIMO的性能。

DAS的智能化升级

为了使得5G DAS系统更加智能化,可以通过对无源天线进行改造,增加蓝牙模块以获得设备监控和室内定位能力。此方案需要无源设备具备通直流的能力,支持集成在无源天线中的蓝牙模块工作。

红色框中所示为部署的智能化的设备,集成了蓝牙模块,可通过射频口供电的室分天线和部署在信源侧的蓝牙网关。红色和绿色的虚线显示了通过蓝牙网关到智慧室分天线可以建立配置信号通道和广播信号通道。黄色虚线显示了合路器、耦合器和功分器为智慧室分天线提供了直流供电的通道,以帮助天线内的蓝牙模块工作。

增加了蓝牙模块的智慧室分天线,可以带来DAS链路检测,故障定位和告警,资产管理,终端定位等功能。

大唐移动DAS系列产品

为满足上述5G室内网络低成本建设需求,大唐移动目前已针对中国移动推出了5G大功率两通道RRU,并具有如下技术指标:

在4G向5G演进的过程中,大部分流量来自于室内,室内网络将发挥不可或缺的作用。大唐移动DAS解决方案具备信源大功率、网络可利旧、工程轻改造、头端可监控、支持室内定位等特征。利用业内首发的2.6GHz 100M200W大功率RRU作为信源直接馈入现网4G DAS,可极大的降低运营商5G室内建网成本和部署难度,是5G室内覆盖的一种低成本解决方案。该方案已在湖北、福建等地开展了小规模试点,网络实际部署效果基本满足商用网络要求。针对电信联通共建共享后的大功率RRU产品也正在进行产品规划,后续会在运营商5G网络建设中发挥极大的作用。