中国移动专家:共建共享室分助力5G高质量加速发展

(原标题:中国移动专家:共建共享室分助力5G高质量加速发展)

通信世界网消息(CWW)随着2019年中国主要城市5G宏基站建设热潮袭来,大城市5G商用大幕也正在拉开。业界预测未来5G应用将主要发生在室内环境,除了车联网、智慧港口、智慧电网等场景应用,智慧家庭、智能工厂、AR/VR等超过70%的5G应用将主要发生于室内,但5G更高频段信号很难从室外抵达室内。因此,深耕室内覆盖,使能应用创新,是5G商业化的关键。高价值商务客户80%工作时间都位于室内,5G室分覆盖技术的创新和产业合作受到行业高度关注。

面对室内覆盖这笔大买卖的“丰满理想”和室内覆盖体验不佳的“骨感现实”,运营商既“幸福”又“烦恼”。这就需要业界提前考虑清楚如何满足室内用户接入网络的需求。

基于电信运营商2020年5G室内覆盖的迫切需求,中国铁塔从2019年开始已经联合众多厂家组建创新实验室,本着“发挥优势、资源互补、开放合作、共享共赢”的原则,秉承“创新驱动,以客户为中心”的理念,依托各方强大的资源优势、技术优势和丰富的实践经验,针对5G射频产品、室内分布系统多场景覆盖技术等进行研发,共同加快推动5G的技术变革和产品创新,助推5G室分更经济快速部署,助力电信行业降本增效。

此外,无线网络覆盖从室外走向室内覆盖,精细化管理运营受关注。而传统室内网络覆盖DAS系统,在面向5G演进已经出现巨大的瓶颈,当前的业务发展和用户体验需求呼唤技术变革。4G时代,室内数字化方案在体验提升、快速扩容方面的优势已经得到充分的证明。建设一张面向5G的室内数字化网络,不仅可以支撑当下的流量经营,也能应对5G时代eMBB的大流量。当5G逐渐走近我们,室内覆盖向5G演进成为运营商重点关注的领域之一。

共建共享利于5G高质量快速发展

2020年2月10日,工业和信息化部分别向中国电信、中国联通、中国广电颁发无线电频率使用许可证,同意三家企业在全国范围共同使用3300MHz~3400MHz频段频率用于5G室内覆盖。5G室内频率使用许可的发放将进一步推动我国5G系统部署和商用进程。

将公众移动通信频率资源同时许可给多家企业共同使用在我国尚属首次,是工信部推动电信基础设施共建共享的创新举措。三家企业将通过共建共享5G室内接入网络的方式不断降本增效,提高服务水平,增强企业竞争力。此举有利于进一步满足三家基础电信运营企业对建设5G系统的频率使用需求,不断提高无线电频率的使用效率和效益,有力支撑5G高质量发展。

此次共享5G室分频率和此前联通电信5G网络共建共享一样,能够有效减少5G建设成本,达到资源整合的目的,从而提高5G资源的使用效率和效益。共建共享5G室内接入网,有利于三家企业与中国移动在5G市场展开有序竞争合作。特别说明的是,3500MHz频段室内共享对于新进入通信市场的中国广电具有特别的积极意义。对于中国广电来说,建设全国一张通信大网已非常困难,与中国电信、中国联通共享室内频率,会极大弥补它5G网最后用户接入的匮乏,快速实现对部分区域用户的真正覆盖,加速“电信运营商化”进程。”

助推运营商降本增效,降低5G室内改造难度

2020年5G室分建设会面临比较大的投资压力,中国电信、中国移动、中国联通三家运营商的存量室分大约有100万套,都有升级5G潜在需求,而且像一些新建的大型楼宇、机场、高铁场景也都有5G建设需求,所以将来5G室分的规模非常庞大。

5G室分建设成本非常高,由于5G采用了新的高频段,高频段难以就原来的室分进行简单的升级,所以无论是改造原有的存量的无源室分,还是采用有源的微站进行重新建设,这个成本都是海量的。目前5G室分更多是在已覆盖的2G/3G/4G存量场景改建,合适的天线安装位置、机房和走线空间都将面临不足,不仅工程实施上存在困难,也存在入场成本高、入场难等问题。因此,无论是新建场景还是存量场景,5G室分都更需要加大统筹共享力度,进一步减少运营商的投资压力。

存量场景在实施上也存在很大的困难,将来5G室分建设存量场景很多。现在存量场景绝大部分都已经部署了3套室分,如果未来再继续部署3套5G室分,可想而知像一些合适的天线安装位置以及机房、管道、桥架、空间资源都会面临不足,还有可能带来一个现象就是业主单位坐地起价,带来入场成本高、入场困难等新的问题。所以,将来5G室分更需要加大统筹共享力度。

聚焦室分新技术的采用

随着高频段的引入,“室外覆盖室内”的传统方式将面临更多挑战。室外信号在穿透砖墙、玻璃和水泥等障碍物后只能提供浅层的室内覆盖,无法保证室内深度覆盖需要的良好体验。同样,传统室分方案在面向5G演进时也存在工程实施、扩容、演进、管理和运维等方面的问题:首先,存量DAS器件难以支持3500MHz及以上的高频段;其次,DAS扩容和改造需二次进场,工程异常复杂;此外,5G新频谱引入使网络更复杂,维护人员需随时知道网络及网元运行状态以便提供最佳服务,但传统DAS由于采用无源器件,无法具备设备状态实时可视化的能力。

由于传统室分无法支撑5G时代室内覆盖的需求和挑战,创新的数字化方案逐渐成为主流。行业内普遍认为,室内数字化是室内覆盖面向5G演进的最佳途径和取胜之匙。室内覆盖数字化可以支持更多的业务、更快的体验速率、更好的演进、更省钱的端到端成本和更容易的网络扩容能力。一张“多、快、好、省、易”的室内数字化网络,可以帮助运营商有效应对5G时代不断增长的业务和速率体验需求。

传统室分5G演进方案以及链路预算

传统室分向5G演进,整体架构不变,仍然由信源、天馈分布系统两部分组成,由于5G相比LTE工作带宽从20MHz增加到100MHz,随着RB资源块数量增加,由射频口分配到每RB资源块的功率减小,为了满足5G覆盖需求,需要采用2*100W大功率5G信源。

天馈部分除了在馈电口增加NR与LTE之间合路器件之外,其余部分如天线、馈线、功分器、耦合器与LTE基本保持一致。

目前70%以上的移动业务流量发生在室内区域,室内移动通信业务已占据应用的主导地位, 5G室内无线覆盖性能和服务支持能力将是室分系统的优先设计目标, 这从根本上改变了传统移动通信系统“注重大规模覆盖,兼顾室内”的设计理念。5G室内覆盖系统的建设应从传统覆盖目标导向性,向基于场景、业务模型为目标的建设方式转变。应结合业务需求目标、基站覆盖能力、场景特点、工程改造难度等综合考虑,合理选择5G室内覆盖方式。同时也应该体现5G网络的性能特点并保证网络质量、且不应影响现网系统的安全性和稳定性。

5G和4G在计算链路损耗模型是类似的,5G链路损耗模型如图1所示。

图1  5G链路损耗模型

由于室内环境的多样性,5G NR室内链路估算模型采用衰减因子传播模型计算路径损耗。PathLoss(dB)=PL(d0)+10*n*Log(d/d0)+R,其中,PL(d0)是距天线d0处的路径衰减,d0一般取1米,2350MHz时的典型值为39.9dB;d是传播距离;n是衰减因子;R是附加衰减因子,指由于楼板、隔板、墙壁等引起的附加损耗。对不同的无线环境,衰减因子n的取值有所不同。不同环境下n的取值如表1所示。

表1衰减因子取值表

空间传播距离预算如表2所示。根据链路预算结果,分布式皮站天线点间距可基本参照现有TD-LTE系统进行设置:在写字楼大堂、大型会展中心等可视开阔类环境,覆盖半径20~26米;在写字楼标准层等相对封闭类场景,覆盖半径10~16米。

表2空间传播距离预算表

5G的物理层设计中不再使用CRS,而主要采用SS(Synchronization Signal)、CSI-RS(Channel State Information ReferenceSignal)等信号来衡量网络覆盖及业务性能,其中SS-RSRP和SS-SINR在空闲态和连接态都存在,CSI-RSRP和CSI-SINR只有在连接态才会存在,建议采用SS-RSRP,SS-SINR作为规划指标。

新型数字化室分建设方案

因新型室分造价整体较高,应从覆盖指标、话务指标、VIP重要保障场所、竞对情况、投诉情况等几个维度,优先应用于大中型室内场景交通枢纽(火车站、机场)、大型场馆(体育场馆、会展中心、商场)、高校(宿舍、典型教学楼)或重要场景(医院、政府机关等)。5G室分系统新型建网模式目前主要有:分布式皮基站、数字光纤分布系统Small Cell等。

分布式皮站

现网分布式皮站厂家设备情况如表3所示,分布式皮基站的优势有以下几点:光纤/网线传输,设备美化,施工协调简单;单台设备支持MIMO,速率提升显著;分布式皮基站可通过软件实现小区合并、分裂,灵活地应对容量变化;与宏站共网管,系统监控无盲区,可快速准确定位系统、设备故障。

5000平米以上传统室分可以建设的站点,建议尽量采用分布式皮站建设。

表3现网分布式皮站厂家设备情况

数字分布式系统

Small Cell在室内覆盖方案中,帮助运营商快速构建低成本、高性能的室内深度覆盖网络。其支持Sub 6GHz多频一体化、LTE/5G多模一体化、CAT6A和光纤多传输一体化以及eMBB/IoT/导航多业务一体化,可以基于4G小基站部署时铺设的CAT6A网线或光纤,通过最简工程施工和网规不变的方式实现“线不动”“点不增”向5G演进。它存在着Femto Cell和Pico Cell 两类不同的形态。

其中,Femto Cell最初就是为了解决室内信号覆盖问题。一个Femto Cell可以满足大约200平米的覆盖需求,具有安装方便、快速部署、成本低廉等优势,适合分散型、孤岛型的室内覆盖。从核心网到室内覆盖的简化连接示意如图2所示。因为5G核心网NGC彻底云化,这种情况下按需布放的网络节点设备上线将更加灵活,能够快速提升用户感知,解决深度覆盖难题。

图2 5G核心网到室内覆盖的简化连接示意图

Pico Cell是高度集成化的低功耗小基站设备,相比于Femto Cell的覆盖范围更大,常用于企业或空旷的大型室内场馆等环境。5G时代,在SDN/NFV等先进技术的驱动下,Pico Cell的安装部署便捷、建设总成本低廉等优势会更加明显,将实现室内覆盖从馈线到以太网线的蜕变,解决DAS系统部署困难的问题。

适合快速建设部署场景有以下几个:一是已有室分覆盖,需要改造或者新增MIMO双路覆盖的场景,特别是遭遇业主阻扰或者现场施工环境不理想的室分场景;二是年代久远无法进行大规模馈线无源器件改造的室分厂家;三是对于范围较大的空旷场景,如超市、体育场等;四是对于隔断多的室内站点,如酒店、办公楼等,建议优先使用。

随着5G的继续建设,深度覆盖尤其是室内覆盖问题变得愈发重要,运营商的工作重心也逐渐从广覆盖转移到深度覆盖。共建共享室分,由于主要采用3500MHz频段,原有的室内覆盖系统由于改造成本和改造难度很大,室分建设将主要依靠新建室分来解决。面对着现网存量很大的室分传统DAS系统,如何利旧和改造,延长传统DAS系统的生命周期,将是运营商在室分共建共享建设时不得不考虑的问题。

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