5G优化案例5G低成本室分覆盖创新分析.docx

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5G优化案例5G低成本室分覆盖创新分析

5G低成本室分覆盖创新研究分析

XX无线网优中心

XX

XX年XX月

5G低成本室分覆盖创新研究分析

XX

【摘要】随着5G网络规模建设，5G室分建设成为重点难点。

传统的无源分布式天线系统是馈线结构，采用低频无源的电缆无法支持高频段和超宽带，难以满足5G时代高速传输需求。

有源室分价格昂贵，本文创新性研究5G室分单通道、双通道覆盖性能，对后期规划建设给出指导意见。

【关键字】室分覆盖、有源、有源+无源

【业务类别】移动网、5G、规划

一、问题描述

随着移动通信的快速发展，移动互联网和高带宽数据业务爆炸式地增长。

统计表明，目前的4G移动网络中，超过70%的业务发生在室内场景。

伴随5G业务种类持续增多和行业边界不断扩展，室内移动网络覆盖将更加重要。

而传统无源分布式天线系统由功分器、耦合器、馈线、吸顶天线等组成，目前已经建成的无源分布式天线系统不支持5G频段，系统改造面临技术不可行、实施难、成本高等巨大的挑战。

主要体现在以下几个方面：

（1）3.5GHz系统难以利旧现有无源分布式系统，sub3GHz器件在3.5GHz频段的关键性能指标（如插入损耗、耦合度、驻波比）无法满足要求。

（2）3.5GHz覆盖收缩。

C-band和sub3GHz相比，链路损耗（含无源分布式天线系统传输损耗、空中损耗、隔墙穿透损耗）更大，新建5G无源分布式系统，面临损耗大、成本高的问题。

实测结果表明，C-band相比sub3GHz，链路总损耗大7~10dB。

（3）4×4MIMO传统室分工程建设难度高，4T4R工程实施难度大，工程难以落地，另外，还会导致链路不平衡，引起性能问题。

（4）无源分布式系统无法满足可视化管理要求，一旦出现故障，都需要人工逐步排查线路问题，维护成本高、效率低。

基于小基站的有源室分系统采用光纤和网线进行传输，能够满足5G的传输需求。

但也同样存在建设成本高、覆盖收缩受限的问题。

因此目前主流的方案包括：

（1）室内有源分布系统，

（2）室内有源+无源分布系统。

下面将对相同场景下两种分布系统的具体覆盖效果进行分析比对，研究最合适的方案。

二、分析过程

二.1网络拓扑图

图1组网测试网络拓扑简图

本次测试的网络拓扑图1如示，其中PDN/5GC/UME/opticalswitch部署在洪山电信机房，BBU/PBridge根据实际情况安装室分测试点机房，pRRU根据实际情况安装在实际位置。

二.2涉及站点设备信息及网络参数信息

本次测试采用的设备信息如下表所示：

表1涉及站点设备信息

设备名称

厂家

设备型号

图片

基带处理单元（BBU）

中兴

ZXSDRV9200

远端汇聚单元（P-Bridge）

中兴

ZXSDRPB1124F

单模远端射频单元（PicoRRU）

中兴

ZXSDRR8139T3500

混模远端射频单元（PicoRRU）

中兴

ZXSDRR8139F1821T35

单极化无源天线

虹信

HXXD1V5WC020404360T0H

双极化无源天线

虹信

HXXD2L2WC030505360T0H

二.3网络参数配置

本次测试使用SA终端（海思芯片手机Mate20X5G），其部分参数配置如下：

表2海思芯片终端参数配置

名称

主要参数

参数值

NRSA终端（海思芯片手机Mate20X5G）

收发天线数和流数

终端至少4收2发（2T4R），至少支持4流接收，2流发送

最大发射功率

26 dBm

调制方式

支持下行最高256QAM上行最高256QAM

本次测试网络参数基本配置如下：

表3网络参数基本配置

基本参数

参数值

5G工作频率

3400-3500MHz

5G载波带宽

100MHz

5G子载波间隔

30kHz

每通道最大发射功率

250mW

5G帧结构

2.5ms双周期

5G上下行配比

DDDSUDDSUU（S的配比10:

2:

2）

5G天线振子数

4

5G天线通道数

4

功率控制

开启

AMC

开启

二.4室内分布系统测试设计方案

本次测试室分场景选取某办公区，整体覆盖面积495m（长33m，宽15m）。

其中有6个小设备间以及2个较开阔的展示区。

覆盖区平面图具体如下图所示：

图2覆盖区平面图

本次测试涉及2种覆盖对比方案，分别为：

（1）有源室内分布系统2通道与有源+1个双极化无源天线室内分布系统对比；

（2）有源室内分布系统1通道与有源+1个单极化无源天线室内分布系统对比；

各方案具体分布示意图如下图所示：

图3纯有源pRRU分布示意图

图4有源pRRU+单极化天线分布示意图

图5有源pRRU+双极化天线分布示意图

三、解决措施

下面分别从上行定点速率、下行定点速率及遍历测试，三种场景对不同方案的测试结果进行对比分析，研究各种方案的优缺点。

三.1有源室内分布系统2通道与有源+1个双极化无源天线室内分布系统对比

三.1.1上行定点速率测试结果

表1有源室分系统2通道上行定点速率测试表

由上述图表可以看出，在有源室分系统2通道上行定点速率测试中：

（1）上行最大速率144.52Mbps，此时SSB_RSRP=-71.66dBm；

（2）上行最小速率26.22Mbps，此时SSB_RSRP=-115.72dBm；

（3）有源室内分布系统2通道上行定点测试，选取覆盖区域内10个典型点位，均匀分布在覆盖范围内，包含LOS和NLOS场景，平均速率90Mbps，最弱点RSRP为-115dBm左右。

表2有源+1个双极化无源天线室内分布系统上行定点速率测试表

由上述图表可以看出，在有源+1个双极化无源天线室内分布系统上行定点速率测试中：

（1）上行最大速率56.11Mbps，此时SSB_RSRP=-92.88dBm；

（2）上行最小速率3.59Mbps，此时SSB_RSRP=-115.12dBm；

（3）有源+1个双极化无源天线室内分布系统上行定点速率，选取覆盖区域内10个典型点位，均匀分布在覆盖范围内，包含LOS和NLOS场景，平均速率29Mbps，最弱点RSRP为-116dBm左右。

对比可以看出，有源室内分布系统2通道室内分布系统相较有源+1个双极化无源天线室内分布系统，上行速率更高，为后者3倍。

三.1.2下行定点速率测试结果

表3有源室分系统2通道室内分布系统下行定点速率测试表

由上述图表可以看出，在有源室分系统2通道室内分布系统下行定点速率测试中：

（4）下行最大速率585.4Mbps，此时SSB_RSRP=-81.42dBm；

（5）下行最小速率41.09Mbps，此时SSB_RSRP=-125.38dBm；

（6）有源室内分布系统2通道下行定点测试，选取覆盖区域内10个典型点位，均匀分布在覆盖范围内，包含LOS和NLOS场景，平均速率432Mbps，最弱点RSRP为-125dBm左右。

表4有源+1个双极化无源天线室内分布系统上行定点速率测试表

由上述图表可以看出，在有源+1个双极化无源天线室内分布系统下行定点速率测试中：

（4）下行最大速率581.7Mbps，此时SSB_RSRP=-77.75dBm；

（5）下行最小速率132.8Mbps，此时SSB_RSRP=-113.72dBm；

（6）有源+1个双极化无源天线室内分布系统下行定点速率，选取覆盖区域内10个典型点位，均匀分布在覆盖范围内，包含LOS和NLOS场景，平均速率375Mbps，最弱点RSRP为-113dBm左右。

对比可以看出，有源室内分布系统2通道室内分布系统相较有源+1个双极化无源天线室内分布系统，上行速率更高，速率提升15%。

但不同点位下，两者速率不一定成正比，速率测试结果与双极化天线的摆放位置存在一定的关系。

三.1.3下行遍历覆盖对比测试结果

图6有源+1个双极化无源天线室内分布系统下行遍历覆盖图

图7有源室分系统2通道室内分布系统下行遍历覆盖图

源+1个双极化无源天线室内分布系统

有源室分系统2通道室内分布系统

SS_RSRPCDF图

DL速率CDF图

由上述图表可以看出：

（1）有源+1个双极化无源天线室内分布系统下行遍历，SS_RSRP均值-101.7dBm，最差点-134.87dBm，最好点-54.56dBm。

（2）有源+1个双极化无源天线室内分布系统下行遍历，下行速率均值332.05Mbps，最小值0.88Mbps，最大值731.78Mbps。

（3）有源室分系统2通道室内分布系统下行遍历，SS_RSRP均值96.54dBm，最差点-129.56dBm，最好点-62.62dBm。

（4）有源室分系统2通道室内分布系统下行遍历，下行速率均值371.62Mbps，最小值24.66Mbps，最大值723.71Mbps。

（5）对比可知，有源室分系统2通道室内分布系统SS_RSRP高5dB，下行速率均值提升12%。

三.1.4上行遍历覆盖对比测试结果

图8有源+1个双极化无源天线室内分布系统上行遍历覆盖图

图9有源室分系统2通道室内分布系统上行遍历覆盖图

源+1个双极化无源天线室内分布系统

有源室分系统2通道室内分布系统

SS_RSRPCDF图

DL速率CDF图

由上述图表可以看出：

（1）有源+1个双极化无源天线室内分布系统下行遍历，SS_RSRP均值-99.72dBm，最差点-125.68dBm，最好点-60.56dBm。

（2）有源+1个双极化无源天线室内分布系统下行遍历，下行速率均值77.15Mbps，最小值3.81Mbps，最大值204.31Mbps。

（3）有源室分系统2通道室内分布系统下行遍历，SS_RSRP均值92.15dBm，最差点-120dBm，最好点-58.81dBm。

（4）源室分系统2通道室内分布系统下行遍历，下行速率均值93.4Mbps，最小值20.82Mbps，最大值178.67Mbps。

（5）对比可知，有源室分系统2通道室内分布系统SS_RSRP高6dB，下行速率均值提升21%。

三.2有源室内分布系统1通道与有源+1个单极化无源天线室内分布系统对比

三.2.1上行定点速率测试结果

表1有源室分系统1通道上行定点速率测试表

由上述图表可以看出，在有源室分系统1通道上行定点速率测试中：

（7）上行最大速率94.52Mbps，此时SSB_RSRP=-92.95dBm；

（8）上行最小速率17.47Mbps，此时SSB_RSRP=-121.4dBm；

（9）有源室内分布系统2通道上行定点测试，选取覆盖区域内10个典型点位，均匀分布在覆盖范围内，包含LOS和NLOS场景，平均速率60Mbps，最弱点RSRP为-121dBm左右。

表2有源+1个单极化无源天线室内分布系统上行定点速率测试表

由上述图表可以看出，在有源+1个单极化无源天线室内分布系统上行定点速率测试中：

（7）上行最大速率174.324Mbps，此时SSB_RSRP=-86.64dBm；

（8）上行最小速率13.946Mbps，此时SSB_RSRP=-118.45dBm；

（9）有源+1个双极化无源天线室内分布系统上行定点速率，选取覆盖区域内10个典型点位，均匀分布在覆盖范围内，包含LOS和NLOS场景，平均速率84.8Mbps，最弱点RSRP为-114dBm左右。

对比可以看出，有源室内分布系统1通道室内分布系统相较有源+1个单极化无源天线室内分布系统，两者覆盖基本无差距，从速率上看，有源+1个单极化无源天线室内分布系统更高。

三.2.2下行定点速率测试结果

表3有源室分系统1通道室内分布系统下行定点速率测试表

由上述图表可以看出，在有源室分系统2通道室内分布系统下行定点速率测试中：

（10）下行最大速率364.94Mbps，此时SSB_RSRP=-85.67dBm；

（11）下行最小速率6.92Mbps，此时SSB_RSRP=-124.25dBm；

（12）有源室内分布系统2通道下行定点测试，选取覆盖区域内10个典型点位，均匀分布在覆盖范围内，包含LOS和NLOS场景，平均速率244Mbps，最弱点RSRP为-124dBm左右。

表4有源+1个单极化无源天线室内分布系统上行定点速率测试表

由上述图表可以看出，在有源+1个双极化无源天线室内分布系统下行定点速率测试中：

（10）下行最大速率565.9Mbps，此时SSB_RSRP=-91.35dBm；

（11）下行最小速率133.689Mbps，此时SSB_RSRP=-113.72dBm；

（12）有源+1个双极化无源天线室内分布系统下行定点速率，选取覆盖区域内10个典型点位，均匀分布在覆盖范围内，包含LOS和NLOS场景，平均速率Mbps，最弱点RSRP为-113dBm左右。

对比可以看出，有源室内分布系统2通道室内分布系统相较有源+1个双极化无源天线室内分布系统，上行速率更高，速率提升15%。

但不同点位下，两者速率不一定成正比，速率测试结果与双极化天线的摆放位置存在一定的关系。

三.2.3下行遍历覆盖对比测试结果

图10有源+1个单极化无源天线室内分布系统下行遍历覆盖图

图11有源室分系统1通道室内分布系统下行遍历覆盖图

有源+1个单极化无源天线室内分布系统

有源室分系统1通道室内分布系统

SS_RSRPCDF图

DL速率CDF图

由上述图表可以看出：

（1）有源+1个单极化无源天线室内分布系统下行遍历，SS_RSRP均值-101.36dBm，最差点-125.31dBm，最好点-63.68dBm。

（2）有源+1个单极化无源天线室内分布系统下行遍历，下行速率均值220.27Mbps，最小值约为47Mbps，最大值约为366Mbps。

（3）有源室分系统1通道室内分布系统下行遍历，SS_RSRP均值96.06dBm，最差点-132.56dBm，最好点-61.5dBm。

（4）有源室分系统1通道室内分布系统下行遍历，下行速率均值239.74Mbps，最小值24.66Mbps，最大值366.54Mbps。

（5）对比可知，有源室分系统1通道室内分布系统SS_RSRP高5dB，下行速率均值提升不明显。

三.2.4上行遍历覆盖对比测试结果

图12有源+1个单极化无源天线室内分布系统上行遍历覆盖图

图13有源室分系统1通道室内分布系统上行遍历覆盖图

有源+1个单极化无源天线室内分布系统

有源室分系统1通道室内分布系统

SS_RSRPCDF图

DL速率CDF图

由上述图表可以看出：

（1）有源+1个单极化无源天线室内分布系统上行遍历，SS_RSRP均值-93.43dBm，最差点-122.93dBm，最好点-54.93dBm。

（2）有源+1个单极化无源天线室内分布系统上行遍历，下行速率均值37.96Mbps，最小值0.76Mbps，最大值91.83Mbps。

（3）有源室分系统1通道室内分布系统上行遍历，SS_RSRP均值-92.15dBm，最差点-120dBm，最好点-58.81dBm。

（4）源室分系统1通道室内分布系统上行遍历，下行速率均值42Mbps，最小值17,.47Mbps，最大值93Mbps。

（5）对比可知，有源室分系统1通道室内分布系统SS_RSRP高5dB，上行速率均值提升不明显。

四、经验总结

业务驱动网络的建设，更大带宽、更低时延和更多连接是5G网络最主要的特征。

为了获取更多带宽，室内5G引入了更高的频段C-Band和毫米波，更高的频率意味着更大的传输及穿透损耗，采用传统的4G建网方式可能导致室内覆盖不足。

如果全部采用有源室分系统，其高额成本对于室内5G建设而言并不可行。

湖北电信网络优化中心针对低成本室内覆盖方式，进行一系列创新研究。

结合前期有源室内分布系统、有源+单极化无源天线室内分布系统、有源+双极化无源天线室内分布系统，对有源室内分布系统单通道与有源+1个单极化无源天线室内分布系统和有源室内分布系统双通道与有源+1个双极化无源天线室内分布系统进行研究，对后续室内分布系统的低成本方案具有推广意义。