室内覆盖方案探讨

2017年12月20日，在葡萄牙里斯本举行的3GPP 第78次全会上，第一个5G NR的NSA标准正式冻结；2018年6月13日，在美国圣地亚哥3GPP第80次全会上，第一个5G NR的SA标准正式冻结。这代表着着全球移动通信行业即将全面开展5G NR商业部署，5G时代正式来临。

据统计，4G时代40%的投诉与网络覆盖相关，其中70%的投诉来自室内业务。4G时代70%~80%的业务都发生在室内场景，随着5G的发展，AR/VR、超高清视频、无线医疗、智能制造等业务种类将持续增加，室内移动网络的建设将更加重要。相比4G，5G主流频段属于更高频段信号，无法从室外抵达室内，因此，深耕室内覆盖，使能应用创新，覆盖和业务双线驱动将是5G商业化的关键。

5G室内设计原则

5G室内覆盖应兼顾覆盖、容量、成本、施工难度、前向新业务兼容等方面设计，遵循以下原则：

    -覆盖深度与容量具备伸缩性，可面向未来支持新业务的部署；

    -避免增加施工难度和工程量；

    -考虑建网及运维的综合成本的平衡，避免引入新的网络制式带来新的成本增加；

    -考虑原有网络的继承性，避免大规模改造。

传统室内覆盖方案分析
传统室内覆盖解决方案主要有两个方向，一是通过室外宏站定向覆盖室内，二是部署独立的室分系统。

室外覆盖室内

2G/3G/4G网络利用室外宏站定向覆盖室内的比例在网络中比较高，该方案优缺点明显。

优势：部署原则基本与宏站一致，只作为宏站部署时的特例来考虑即可，可以复用宏站部署资源，在网络部署期步调与宏站部署基本一致；不需介入被覆盖建筑物的物权、供电、授权、工程等额外事项处理，大大降低部署复杂度。

不足：如建筑物规模较大，墙体较厚，或用户群体巨大，无法从根本上满足深度覆盖和容量需求；无法提供增强类服务，如高精度的地位服务。

室外覆盖室内只治标不治本，只能作为补充方案，无法作为深度覆盖的终极解决方案。

传统室分方案

2G/3G/5G的覆盖方案多是基于DAS系统。5G的主流频段为3.5G，经分析，我们认为从频段兼容性和工程部署难度两方面看，DAS并不适用于5G主流频段。 

DAS系统主要由三部分组成：无源器件、馈线损耗、信号源。其中无源器件主要包括功分器、耦合器、合路器、天线等。

5G的特征是更大的带宽、更低时延和更多连接。为了获取更大带宽，5G引入了更高的频段，当前可获取更大带宽的主流的5G频段为3.5G频段（3GPP定义为N78/N79）和毫米波频段（N237/N258）。

DAS系统无源器件的频段范围大都在800MHz~2700MHz之间，5G的主流频段无法工作在常规DAS系统的频段范围内。如果要支持3.5G的目标频段，就必须对DAS系统进行颠覆性的改造，要更换所有无源器件，成本将会大幅增加，无法接受。

DAS系统使用的馈线一般有7/8和1/2两种，考虑工程部署难度，1/2馈线是主流。理论上使用1/2馈线传输5G信号是可行的，最大瓶颈在于损耗过大，在3.5G频段每百米损耗在15dB左右，损耗惊人，导致实际工程中无法使用。

在2G/3G时代，DAS都是单路部署，从4G时代开始，MIMO技术就得到了广泛的应用，2x2MIMO基本是必选MIMO技术，而对于室内覆盖场景，要实现2x2MIMO，则馈线链路至少需要双路，为满足2x2MIMO需求，改造或部署2路馈线系统的工程量和难度都很大。从当前数据看，全球DAS室分系统，具有双路条件的比例较低。而5G时代，预计室内覆盖至少需要4T4R，即4路信号，4路DAS需要部署4根馈线、4路器件和天线，每增加一路，都相当于投资和工程量翻倍，实际工程上是无法落地的。

当前业界主流的声音也是不采用DAS做5G前向兼容。对于可承载在800MHz~2700MHz之间的5G非主流频谱，例如N41的2.6G，在部署5G网络时可以考虑利旧现网的DAS系统，本文对此不作进一步探讨。

新型室分系统，业界亦称之为数字室分，起源于4G时代，在4G时代已有少量的部署。一种比较好的数字室分系统为Qcell（见图1）。Qcell由基带单元BBU、远端汇聚单元P-Bridge、远端射频单元PicoRRU（pRRU）组成，具备如下特点：

    -小型化便于快速部署，有源射频前端与DAS蘑菇头体积相仿；

    -结构简单，整体系统只分为三级，通过以太网线传输，供电一体，使得物业准入难度大幅降低； 

    -多模多制式一体，前向扩展能力大大增强； 

    -与宏站网管融合，实现射频头级100%网络实时统一监控，大幅简化运维复杂度。

5G Qcell在网络部署时可以基于工程场景，提供差异化的布线方案，满足不同传输距离的需求。

当pBridge与pRRU之间的传输距离在100米以内时，推荐使用CAT 6a网线，通过CAT 6a网线进行数据传输与POE供电。CAT 6a网线具有抗干扰能力更强、传输能力更强、成本适中等特点。
当pBridge与pRRU之间的传输距离在100~300米之间时，推荐采用光电复合线缆（Hybrid Cable）作为pBridge与pRRU之间的数据与供电承载线缆。300米的传输距离能满足绝大部分室内覆盖线缆布放的需求。

5G作为新一代信息通信技术的主要发展方向，将进一步成为经济社会数字化转型的重要基石，通过领先的架构和技术，催生新技术、新产品、新模式，深刻影响和改变人类的生活方式，实现社会生产力的大幅提升。5G室内覆盖是5G部署的关键一环，解决好室内覆盖问题，才能使众多创新业务落地，才能发挥出5G网络的真正价值。