5G网络室内覆盖方案分析

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2019年4月

持服务管道袁进一步减少了服务延迟袁提高了流量调度的灵活

性遥网关控制负载分离袁在网关中袁将连接尧会话控制功能取

出遥网关简化后袁进入收敛层袁更加关注流量加速尧流量转发等问题遥对于管道资源袁要实现充分利用袁将用户带宽进行提升遥

对于移动尧固定的网管功能及设备形态袁实现归一化的发展袁

面向多业务袁建立统一的承载平台遥IP锚点下沉袁提升移动网

络组网能力袁对5G业务要求更好的支持袁对降低时延尧提高带

宽袁加以实现遥35G标准化进展

3.1ITU

国际电信联盟渊ITU冤是指国际电信联盟渊ITU冤袁是联合国

负责信息和通信技术渊ICT冤的重要国际组织遥在2012年袁ITU

提出了5G的概念袁从2015年开始袁针对5G技术的评估方法尧性能需求等袁开展了一系列的研究遥另外袁由ITU通过的5G国际标准袁定义了5g的实际性能要求袁并开发了具体的提

交模板遥目前袁ITU-R已在全球范围内征集IMT-2020技术方

案袁5G候选技术也已开始征集遥目前5G国际技术评估和标准

化已基本实现遥预计商业应用可在2020年实现遥3.2IEEE

IEEE指的是电器和电子工程师协会袁其作为一个专业机

构袁制定了国际3G尧4G标准遥根据其802标准委员会的优化袁

积极开发和推广无线局域网标准袁为5G技术提供了已开发的

系统标准遥在IEEE通信协会袁对于5G标准化工作袁已经全面

展开袁目前袁在无线分析尧以云移动为基础的核心网尧前传接口尧

信道建模等研发领域中袁都取得了理想的成效遥在5G技术的进

一步深入研究当中袁在技术方面提供了强大的支持和保障遥3.33GPP

3GPP指的是第三代合作伙伴计划袁最初目标是在2G网

络向3G网络过渡中能够实现平滑袁确保未来技术后向兼容性良好遥而从2015年开始袁3GPP开始对5G标注能加以制定遥在

当前3GPP提供的5G标准当中袁有几个不同的版本袁其中R14侧重5G系统框架和关键技术袁R15主要设置满足5G要

求的标准遥R16中对标准化工作加以规范等遥从2016年开始袁3GPP对RAN工作组加以成立袁正是开展对5G技术的研究遥

对于5G网络架构基本功能袁已经明确袁在能力方面袁能够对快

速增长的网络设备尧移动流量袁用于处理能力袁5G的接入网尧

核心网袁能够独立自主演进袁对各种新技术加以支持遥关于5G网络架构标准袁已经在2018年公布袁目前正在研究该规范的

系统版本袁主要针对面向业务的领域遥目前对于大规模物联

网尧网络运营维护尧关键通信尧增强移动互联网等业务场景网

络架构袁已经完成了研究遥4结论

5G网络是当前移动网络发展中的主要趋势袁5G技术在

4G的基础上实现了全面的提升袁并且已经基本得到了实现袁

预计在2020年实现全面的商用和普及遥在5G技术不断发展

的同时袁其网络架构设计与标准化进展袁也取得了较大的进

步袁预示着5G时代即将到来遥在5G网络架构中袁集成网络存

储尧服务网络计算尧移动电信网络接入等功能遥5G标准化袁为5G技术的研究提供规范标准袁确保5G技术的良好发展遥

参考文献[1]月球袁肖子玉袁杨小乐.未来5G网络切片技术关键问题分析[J].电

信工程技术与标准化袁2017袁30渊5冤院45-50.[2]刘欣怡袁宁帆袁李鹏袁等.5G标准化进展介绍及网络架构浅析[J].电

信工程技术与标准化袁2017袁30渊8冤院44-49.[3]齐彦丽袁周一青袁刘玲袁等.融合移动边缘计算的未来5G移动通信

网络[J].计算机研究与发展袁2018袁55渊3冤院478-486.

收稿日期:

2019-3-125G网络室内覆盖方案分析

黄伟峰(上海中兴易联通讯股份有限公司,201203)

【摘要】移动通信技术发展日新月异,随着各种移动互联网业务的发展,对网络的带宽,传输的时延和终端接入数量都提出了更高的要求。随着5G标准的正式发布,工信部对于5G频段的发放,5G网络的大规模试验和商用逐渐走向前台。70%的话务发生在室内,室内覆盖作为5G覆盖的重要组成部分,其建设方式备受关注,本文简述5G室内覆盖建设的几种方式,并分析其各自优缺点。【关键词】5G网络;室内覆盖【中图分类号】TN929.5【文献标识码】A【文章编号】1006-4222(2019)04-0092-02

随着移动通信技术的发展袁LTE的建设逐渐进入尾声袁而5G的试验和商用逐渐明朗遥5G的使用场景主要是三种院淤eMBB袁也就是增强的移动宽带袁给用户带来极快的速率体验袁

典型的应用场景比如各种沉浸式视频体验曰于mMTC袁也就是

海量机器类通信袁可以提供极大数量的通信服务袁给万物互联

的智慧物联网发展带来承载的基础服务曰盂uRLLC袁也就是超

可靠低时延通信袁其典型的应用是自动驾驶袁工业自动控制等各种对可靠性和时延有严格要求的场景遥在初期袁eMBB是主

要场景袁并且大部分发生在室内袁但无论哪种场景袁都对5G的

信号覆盖提出了更高的要求遥

众所周知袁5G频段划分分为中低频段和高频毫米波频

段袁中国国内的5G建设将由6G以下的中低频段开始遥18年12月袁三大运营商已经分别获得全国范围内的5G中低频段试验使用许可袁其中中国移动获得2.6G和4.9G频段袁中国电

信和中国联通获得3.5G频段遥而之前的LTE频段均小于2.6GHz袁可以看出袁5G的频段高于4G遥从电磁波传播特性来

看袁频率越高袁空气传输的衰减越严重袁穿透墙壁袁玻璃等其他

障碍物的能力也越弱曰另一方面袁绝大多数的业务又发生室

内袁所以袁5G的痛点在室内信号覆盖遥5G的室内覆盖从技术发展和当前现实可以主要分为如

下几类院1传统的以RRU为信源,馈线、无源器件及

室分天线作为分布系统

这种模式是目前存量最大的方式袁通常已经实现了2G/3G/4G的合路袁对馈线及天馈系统的要求通常是700~2700M袁通信设计与应用922019年4月频段1/2馈线损耗渊dB/100m冤7/8馈线损耗渊dB/100m冤0.9G6.8613.4422.3G11.5286.5003.5G14.6498.2124.9G18.38711.680表1现有的功分器和耦合器在3.5G和4.9G频段下无法使用袁需

要全部更换遥对于馈线而言袁当频段扩展到3.5G和4.9G时袁

馈线损耗急剧增加袁以下是实测值袁不同厂家不同样品会略有

差异袁如表1所示遥

但中国移动的2.6G的5GNR频段袁给传统的馈线为主的

室内覆盖系统在过渡期间的利旧带来了可能遥目前袁中国移动要求各5G基站厂家提供2.6G频段的双通道室分型5GRRU袁

也可以为这种利旧场景提供信源遥

这种模式的主要优点是便于快速部署5G网络袁并且成本

低廉袁目前大量的室内站点还是用传统室分实现的袁并且很多

站点都已经布放了双路馈线和室分天线袁实现了LTE信号的2T2R覆盖袁到了5G阶段只需要在信源馈入端增加合路器袁就

能够快速实现5GNR覆盖袁可以作为过渡阶段的可选方案或者

某些场景在相应频率性能损耗不大的情况下使用遥当然袁其主

要的缺点也很明显遥淤原有的室分器件和馈线最多支持到2.7G袁对于3.5G频段需要更换器件和馈线曰于传统室分不带容

量袁不适合高话务量的区域场景曰盂最多2T2R袁难以充分发挥5G技术中的多天线优势曰榆一些5G的新增值业务无法提供遥2以微功率分布式RRU进行5GNR室内覆盖

其产品的代表有中兴的QCell袁华为的LampSite袁爱立信

的RadioDot等袁这类产品的本质实质上是超低功率的集成天线的RRU袁一般都是3层架构袁由接入单元袁扩展单元渊RHub

或pBridge冤和微RRU组成遥需要提示的是袁微功率分布式RRU并不是完整的基站袁并不能单独存在袁必须通过接入单

元接入到BBU才能完整的提供基站功能遥

微功率分布式RRU可以较为便捷的实现4伊4的MIMO袁

实现室分网元的可监控可管理袁实现自动分析自动网络优化袁

还可以结合网络边缘计算功能袁实现视频袁室内定位及导航袁

大数据业务等新增值业务的落地遥对于已经部署了4GLTE的

微功率分布式基站袁一般只需要将接入单元袁扩展单元和微RRU进行替换至支持5G的相应设备即可袁可以沿用原来的

站址和传输线路遥

微功率分布式RRU在当前阶段也有一些局限性袁成本相

对偏高曰主设备厂家物业协调能力相对较弱曰从无源变成有

源袁其耗电增加和可靠性也有待时间的证明曰大规模发展后袁

其物权属于运营商袁在物业内发生丢失或损坏时相关的处理方式也是一个课题遥3MDAS从4GLET向5GNR演进

MDAS的原理是将所需要的2G/3G/4G/5G信号从射频信

号转化为数字光信号袁通过光纤传输到末级覆盖单元袁由覆盖单元将光纤信号重新转化为射频信号袁将射频信号馈入到外

接天线或传统室分系统袁也可以自身集成多通道天线遥MDAS

一般也是3层架构袁接入设备渊MAU冤袁扩展单元渊MEU冤和覆盖

单元渊MRU冤组成遥

在这个演进过程中袁和分布式基站类似袁也是需要将LTE

的MAU袁MEU和MRU替换成支持5GNR的设备袁之间的传输一般为光电复合缆可以不变遥原有的LTE的MDAS一般是

双通道系统袁对于在5GNR上的应用袁是沿用原有的双通道袁

发挥原来的高性价比优势曰还是扩展到4T4R袁实现高性能方

案遥同时产品形态是否做成超低功率的集成天线的产品袁还是

延续500mW到2W的中等功率容量袁实现更大范围的覆盖袁都是需要运营商和设备商共同研究的课题遥4使用室外宏站覆盖室内

众所周知袁频率越高袁信号衰减越快袁穿透能力越差遥在新

的5GNR频段下袁除了移动的2.6G频段袁其他3.5G以及4.9G的频段的无线信号衰减很快袁同时穿透墙壁的能力也下

降袁一般只能满足穿透一面墙体遥只能满足窗边及简单建筑的

室内覆盖遥对于要求较高的场景袁效果并不理想袁还是需要单

独做室内覆盖方案遥

但对于一些简单建筑和特殊场景袁用宏站覆盖也有其好

处袁一方面可以和原来的4G宏站共站址袁施工简单方便袁不需

要额外的物业协调和选址曰另一方面袁5GNR宏站一般都是64T64R袁采用宏站覆盖可以最大程度的体现5G的技术优势袁

并且提供多样化增值业务袁给客户最好的5G体验遥5以FemtoCell和PicoCell为代表的SmallCell

的演进

这类产品产品形态看起来和微功率分布式RRU相似袁但

实现上有很大的不同遥微功率分布式RRU是不能脱离BBU存

在的遥而这类SmallCell其本身就是一个完整的基站袁可以通过

固网宽带接入直接接入到核心网袁考虑安全控制和性能原因袁SmallCell会通过网关接入到核心网袁类似于WiFi网络中的AP

和AC结构袁是一个二层模型遥FemtoCell一般发射功率更低袁以

家庭和小企业覆盖为主要场景袁覆盖范围几十米袁可服务用户8耀16人曰PicoCell以企业用户覆盖为主要场景袁覆盖范围数百

米袁可服务用户32耀64人曰也有MicroCell形态袁2~5W发射功率袁适用于室外灯杆挂高袁覆盖数百米范围遥SmallCell的优势非常明显袁自带集成天线袁nTnR袁建设成

本低袁结构简单袁便于快速部署袁可以在小范围地区吸收高话

务量袁通过安全网关也可以实现安全回传遥既可以快速补盲袁

也可以大规模大容量部署遥在海外袁3G和4G的SmallCell都得到了大规模的应用袁但在国内4G建设期间却没有大规模应

用遥究其原因袁一方面海外的FemtoCell一般由家庭用户购买袁

安装简单袁物权清晰袁成本低袁也适合远郊别墅类的孤岛覆盖袁

运营商接受程度和积极性较高遥而国内的覆盖一般由运营商