5G室内通信网络规划与设计经验介绍.pdf

C o m m u n i c a t i o n&I n f o r m a t i o n T e c h n o l o g y N o.4.2 0 2 3通信与信息技术2 0 2 3 年第4 期(总第2 6 4 期)5 G 室内通信网络规划与设计经验介绍谭亮1,石磊2,刘盛强2,罗乐2,王锌21.邻水县文化广播电视和旅游局，四川邻水6 3 8 5 0 02.四川通信科研规划设计有限责任公司，四川成都6 1 0 0 4 1摘 要：通过阐述室内移动网络不同场景下的应用需求，分析了室内移动网络的建设原则，提出了室内移动网络场景的规划方向，设计了5 G 室内移动网络覆盖的各种建设方案，5 G+应用也将更加广阔。关键词：5 G 室内通信；网络规划与设计；数字化室分系统中图分类号：T N 9 1 5.6 3文献标识码：A文章编号：1 6 7 2-0 1 6 4(2 0 2 3)0 4-0 0 7 3-0 41 概述移动通信网络是国家建设信息化社会的战略性公共基础设施。2 1 世纪以来，移动通信网络迅速发展。在大型城市里，室外基站已经达到相当大的存量，新建站址难度很高且站间距很小，移动通信网络仍受制于其建设和运营空间的限制。特别是在结构复杂的大型建筑室内，如三甲医院、高层办公楼、大型综合体、交通枢纽站，由于建筑物的构造复杂和无线信号穿透损耗等诸多因素影响，室外信号普遍优于室内信号，存在了大量的室内信号盲区、弱覆盖区和频率切换区，导致室内移动网络的问题特别突出。而且身处互联网时代的我们，对移动通信网络的要求不断提高。4 G 网络基本满足了人们的使用需要，但我们也清晰地看到4 G 网络在一定程度上还存在着网络结构优化不高，数据传输出现延时和丢失等问题。在国家大力推动信息中国建设时，很多应用场景4 G 无法满足，而5 G 具有大带宽、高速率、低时延的优点，为了应对未来爆炸性的移动数据流量的增长、海量的设备连接、不断涌现的各类新业务和应用场景的必然发展趋势，5 G网络就亟需建设。2 0 1 9 年，华为、香港电讯(H K T)及全球移动供应商协会(G S A)联合发布室内5 G 场景化白皮书,室内流量将占到总使用流量的8 0 特别是在5 G 业务场景里很多都是室内应用。因此，升级改造建设室内5 G 移动通信网络是当前解决移动通信网络覆盖的重要任务。2 移动通信网络发展史第一代移动通信技术(1 G)以模拟信号为传输载体的蜂窝无线电话系统，主要是打电话。第二代移动通信技术(2 G)以数字语音传输技术为核心，1 G 和2 G 最大的区别就是从模拟信号调制转变成为数字信号调制，具有了更高的保密性，2 G 可以发短信浏览网页等。第三代移动通信技术(3 G)是以支持高速数据传输的蜂窝移动通信技术 1 ,这时移动多媒体蓬勃爆发。第四代移动通信技术(4 G)包括T D-L T E 和F D D-L T E 两种制式，能够快速传输数据，高质量音频，4 G改变了我们的生活。第五代移动通信技术(5 G)主要特点是超宽带，超高速度，超低延时，5 G 网络三大应用场景主要有E M B B、E M T C 和U R L L C,其中E M B B 主要用于增强移动带宽场景(如V R/A R),E M T C 主要用于低功耗大连接场景(如智慧医疗/智慧教育/智慧城市),U R L L C 主要用于低时延高可靠场景(如自动驾驶/车联网)。短短二十年，移动通信网络从最早的室内无移动网络覆盖，到传统室内分布(D i s t r i b u t e d A n t e n n a S y s t e m)的建设，再到新型4 G 数字化室分的改造，最后新建升级5 G 数字化室分来满足室内的应用需求，高智能化程度迫切需要建设5 G 室内移动网络来满足日益增长的需要，在这一背景下5 G 室内通信网络的建设也随着需求变化。3 5 G 室内移动网络规划无论是在公众通信领域(T o C o n s u m e r)还是面向垂直行业客户(T o B u s i n e s s)的专用通信领域，5 G 技术都具有极其广阔的前景。充分发挥不同频段的特性和优势，做好频率策略，是无线网络规划的核心之一。而5 G 网络建设要聚焦高流量高价值区域、重要品牌宣传区域和应用需求孵化区域，形成业务示范和品牌宣传效应。高价值高流量楼宇有地铁、政务中心、三甲医院门诊区等；品牌宣传区域有大型购物中心、收稿日期：2 0 2 2 年1 1 月1 4 日；修回日期：2 0 2 3 年6 月5 日7 3通信与信息技术2 0 2 3 年第4 期(总第2 6 4 期)政务大厅、大型标杆商场、星级酒店等。针对这些场景有针S S-R S R P-1 0 5 d B m、S S-S I N R-3 d B、下行速率1 0 0 M b p s、对性地选择室分建设模式，最终确保符合5 G 网络D T 测试：上行速率5 M b p s。建设方式优点缺点适用场景有源分布系统4 G/5 G 同套设备，降低了对安装空间和用电功耗的需求4 G/5 G 需同厂家无覆盖的高价值场景移频M I M 系统充分利旧原有4 G 无源室分分布系统，降低建设投资由于分布系统受限，仅能实现2 T 2 R 效果，暂不支持4 T 4 R已建设4 G 无源室分的高、中价值区域5 G 扩展型小站快速实现5 G 室内覆盖，极大化降低室内投资目前仅支持2 T 2 R,暂不支持4 T 4 R中价值、中流量室内场景4 G 有源室分升级低成本快速实现5 G 室内覆盖，软件升级由于射频部分受限，仅支持2.1 G 2 T 2 R 2 0 M N R中价值、中流量室内场景图1 5 G 室内移动网络规划以南方某市电信5 G 室内网络建设为例，5 G 室分的建设主要是采用有源分布系统、5 G 扩展型小基站、移频M I M O系统、4 G 有源室分升级等方式进行覆盖(如图1)。对于已建设4 G 有源室分的场景需叠加5 G 建设时，可根据设备支持情况进行升级改造，主要方案是4 G 网络软件升级为5 G 网络。对于已建设4 G 无源室分，且有5 G 需求的场景，主要设计方案是通过移频M I M O 系统进行建设。对于无4 G 网络新增室分覆盖的场景，也主要是两种实现方案，一是根据目标区域高价值、高流量业务的需求，新建4 G/5 G 双模有源室分进行覆盖。二是根据目标区域中低价值、中低流量业务的需求，新建5 G 扩展型小站进行覆盖。类选择网络建设模式2 。选择建设方式，以大型综合体内部为列，超市、商铺、电影院等区域为高价值区域，办公室，库房和货物过道等区域为中价值区域，地下停车场、住宅小区楼层等区域为低价值区域，根据区域价值选择建设模式。网络设计方案，确认好5 G 网络建设方式后，根据设备性能确保设备对目标区域的全覆盖，确保信号R S R P 满足用户需要，确保数据业务的目标速度值符合国家标准。评审方案，对设计方案的覆盖目标、设计容量和工程造价进行分析，确保设计方案的合理性。4.2 5 G 有源分布系统5 G 有源分布系统主要建设在高流量高价值区域，频段为L T E 1.8 G+N R 3.5 G,网络结构采用三级模式(如图3)。主要4 5 G 室内移动网络建设方案由第一级基带处理单元(B B U)、第二级扩展单元(R H U B)4.1 室内移动网络建设流程和第三级远端射频发射单元(P R R U)三部分组成，基带单元通过尾纤上传数据给传输设备，基带单元与扩展单元通过光缆连接，扩展单元与远端射频发射单元通过超六类网线或者光电复合电缆连接。B B U 为基带处理单元，负责整个基站系统的控制与管理，通常安装在汇聚通信机房，机房中有专用5 G B B U 机柜，断电备用的蓄电池和空调监控等配套设施。R H U B 作为桥梁实现基带处理单元与远端单元之间的数据上传下达，扩展单元一般安装在相应楼层的设备间或弱电井中。P R R U 作为远端射频发射单元，主要为收发信号调制处理功能，根据P R R U 设备性能和覆盖目标安装在楼层内各区域。运营商室内移动通信网络建设流程(如图2)。收集需求网络现场确认建设容量规划信息测试需求网络设计选择建设助察覆盖评审方案方案方式目标图2 5 G 室内移动网络规划收集需求信息，比如用户的反馈投诉，客户经理的汇报，终端的需求等。网络现场测试，运营商网络建设部门收到需求后，网络优化人员对需求目标区域进行网络测试，对室内信号传播模型对传播路径损耗进行计算分析，确保需求目标为未覆盖或弱覆盖，对室外网络能够解决的优先优化室外网络解决，确需室内网络建设的反馈给室内网络项目管理员。以某市王府井购物中心为例进行说明，王府井购物中心位于红星街南河体育中心东北侧，经度：1 0 4.7 5 2 9 7,纬度：确认网络需求，室内设计人员与项目建设管理员和用户互信沟通，确保建筑物室内覆盖符合业务需求。3 1.4 5 3 0 3,涵盖住宅、购物中心、酒店及写字楼为一体的大型多功能综合体，总楼层8 层，B 3 F-5 F。其中B 3 F-B 1 F 为地下停车场，B I F(局部为超市)-5 F 为购物中心。本次拟覆盖的高价值区域为购物中心，单层面积约为1.0 5 万平方米(B I F 除外)。查询网络后得知王府井购物中心室外区域已部署基站2 个，一个开通频段为L T E 1.8 G+N R 2.1 G 频段，另容量规划，根据仿真软件和收集的相关数据进行测算小区的吞吐量和小区边缘的吞吐量，确保容量规划满足当前业务需要。勘察覆盖目标，室内设计人员对覆盖目标进场现场勘察，特别是对建筑物内各功能区域进行分类，根据勘察实际情况将区域分为高价值、中等价值和低价值区域，根据分一个开通频段为L 1.8 G+2.1 G+N R 3.5 G 频段，直线距离均小于7 4专网通信5 G 室内通信网络规划与设计经验介绍4/5 G B B U扩展单元网线/光电复合缆4/5 Gp R R U新建4/5 G 方案图3 有源分布系统的网络结构4 G P R R U无变R H U B/P B口:C U E E P 4 G I4 G B B UF A NF W N普换/升级4/5 G B B UF A NW R匠图4 4 G 有源室分升级示意图1 5 0 米。网络优化人员现场测试后，根据设备性能和覆盖距离，结合楼宇建筑面积及其格局，本次拟投放P R R U 设备6 6台，软件小区数2 个，对楼宇所属B 1 F 的超市区域，1 F 5 F的商场区域实施4 G+5 G 覆盖，单P R R U 覆盖面积为1 0 0 0 平方米。彻底解决因楼宇复杂型格局的室内无信号和弱覆盖网络，增强用户感知率，提升品牌粘合力。4.3 5 G 扩展型小站5 G 扩展型小站主要建设在中流量中价值区域，频段为L T E 1.8 G+N R 3.5 G,网络结构也采用三级模式。由基带处理单元(B U)、扩展单元(E U)和远端单元(R U)三部分组成，B U 也是通过光缆上传数据给传输设备，B U 与E U 通过光缆连接，E U 与R U 通过光缆连接。B U 负责整个基站系统的控制与管理，通常安装在汇聚中心机房。E B 为数据汇聚单元，实现B U 和R U 之间的数据链接，E U 通常安装在楼层的设备间或弱电井中。R U 实现射频信号处理功能，根据R U 覆盖能力安装在室内目标区域。以某市医院综合楼为例进行说明，医院综合楼位于白塔路4 1 1 号，经度：1 0 7.4 5 2 1 6,纬度：3 1.2 1 4 2 1,涵盖地下停车场、门诊区、手术区及住院区，总楼层2 1 层，B 2 F-1 9 F。其中B 2 F-B 1 F 为地下停车场，1 F 2 F 为门诊区，3 F 为手术区，4 F 1 9 F 为住院区。本次拟覆盖的中价值区域为住院区，住院区单层面积约为1 6 0 0 平方米。网络优化人员现场测试后，根据设备性能和覆盖距离，结合楼宇建筑面积及其格局，本次拟投放R U 设备8 0 台，对楼宇所属4 F 1 9 F 的住院区域实施4 G+5 G 覆盖，单R U 覆盖面积为3 2 0 平方米。4.4 4 G 有源室分升级4 G 有源室分升级主要建设在中流量中价值区域，频段为L T E 8 0 0 M+N R 2.1 G,针对已建设4 G 数字化室分区域根据设备支持情况进行改造升级建设(如图4)。主要工作为5 GB B U 的替换和软件的升级，施工简单快捷，不涉及R H U B 和P R R U 硬件。截至2 0 2 2 年1 2 月，南方某市室内移动网络数字化室分网管数量为1 6 2 4 0 台，其中高流量高价值区域用5 G 有源分布系统建设，去掉硬件不支持的设备，梳理后可升级数量为7 9 9 3台，工程启动后，2 个月完成了全市的网络升级，快速实现了5 G 室内网络覆盖。4.5 移频M I M O 系统移频M I M O 系统主要覆盖低流量低价值区域，如地下停车场，频段为L T E 1.8 G+N R 3.5 G。在原有4 G 无源室分基础上进行改造(如图5),馈线接入5 G 信源，通过新增移频管理单元、移频覆盖单元和远端供电单元，利旧原有的无源室分分布系统，实现5 G 低成本快速扩大覆盖区域。5 结语5 G 室内通信网络作为移动通信网络的重要补充和深度覆盖。熟知室内通信网络规划和设计原则，结合现场勘察情况、现网数据、运行维护和投资回报率等问题，因地制宜选取室内设计方案建设，将有效地推动5 G 室内应用业务，那么在5 G 信息时代，智慧互联的应用场景也将更多选择。2 G功分课合功分调合功分识合近物机图例：为原有无源室分系统为新增移频M I M O 室分系统功分锅合运端机图5 移频M I M O 系统网络结构7 5通信与信息技术2 0 2 3 年第4 期(总第2 6 4 期)参考文献 3 何赛.4 G 无线网络室内分布规划设计 D .南京：南京邮电大学，2 0 2 1,3.1 岳胜，于佳，苏蕾，程思远，江巧捷，张学.5 G 无线网络规划与设计 M .北京：人民邮电出版社，2 0 1 9:2 4.2 陈璐.5 G 室内分布系统规划与设计 J .科技与创新，2 0 2 1,(2 4):9 4-9 5+9 9.作者简介谭亮(1 9 8 7-),男，硕士研究生，工程师，主要研究方向：通信室分工程规划设计与管理。A n i n t r o d u c t i o n t o t h e p l a n n i n g a n d d e s i g n e x p e r i e n c e o f 5 G i n d o o rc o m m u n i c a t i o n n e t w o r kT A N L i a n g,S H I L e i,L I U S h e n g q i a n g,L U O L e,W A N G X i n1.L i n s h u i C o u n t y C u l t u r e R a d i o T e l e v i s i o n a n d T o u r i s m B u r e a u,L i n s h u i 6 3 8 5 0 0,C h i n a2.S i c h u a n C o m m u n i c a t i o n R e s e a r c h P l a n n i n g a n d D e s i g n i n g C o.,L t d.,C h e n g d u 6 1 0 0 4 1,C h i n aA b s t r a c t:B y e x p l a i n i n g t h e a p p l i c a t i o n r e q u i r e m e n t s o f i n d o o r m o b i l e n e t w o r k i n d i f f e r e n t s c e n a r i o s,t h i s p a p e r a n a l y z e s t h ec o n s t r u c t i o n p r i n c i p l e s o f i n d o o r m o b i l e n e t w o r k,p u t s f o r w a r d t h e p l a n n i n g d i r e c t i o n o f i n d o o r m o b i l e n e t w o r k s c e n a r i o,a n d d e s i g n sc o n s t r u c t i o n s c h e m e s o f 5 G i n d o o r m o b i l e n e t w o r k c o v e r a g e.K e y w o r d s:5 G i n d o o r c o m m u n i c a t i o n,N e t w o r k p l a n n i n g a n d d e s i g n,D i g i t a l i n d o o r s y s t e m(上接第1 9 页)李茜(1 9 8 6-),女，工程师，主要研究方向：4 G/5 G 无线网室内典型场景覆盖方案的研究、5 G 室内覆盖新技术研究、地铁场景4 G/5 G覆盖解决方案研究，王卫(1 9 8 0-),男，中级工程师，主要从事无线网络规划与工程设计工作。彭鹏(1 9 8 3-),男，中级工程师，主要研究方向：无线网络规划与设计。余扬尧(1 9 7 4-),男，高级工程师，主要研究方向：无线网络咨询规划与工程设计。A l o w-c o s t m e t h o d f o r c o v e r i n g e l e v a t o r s i n r e s i d e n t i a l b u i l d i n g sX I E K e,L I Q i a n,W A N G W e i,P E N G P e n g,Y U Y a n g y a oS i c h u a n C o m m u n i c a t i o n s S c i e n t i f i c R e s e a r c h P l a n n i n g a n d D e s i g n C o.,L T D.,C h e n g d u 6 1 0 0 4 1,C h i n aA b s t r a c t:T h e m o b i l e p h o n e s i g n a l i n t h e e l e v a t o r o f m o s t r e s i d e n t i a l a r e a s i s q u i t e w e a k,w h i c h c a n n o t m e e t t h e n o r m a lc o m m u n i c a t i o n.T h e t r a d i t i o n a l e l e v a t o r c o v e r a g e m e t h o d i s d i f f i c u l t t o c o n s t r u c t,w i t h l o n g c o n s t r u c t i o n p e r i o d,d i f f i c u l t p r o p e r t yc o o r d i n a t i o n a n d h i g h c o n s t r u c t i o n c o s t.T h r o u g h t h e c o m p a r i s o n a n d a n a l y s i s o f f o u r c o m m o n e l e v a t o r c o v e r a g e s o l u t i o n s,t h ee l e v a t o r t y p e P i c o s t a t i o n h a s t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f s i m p l e e n g i n e e r i n g c o n s t r u c t i o n,s t a b l e s i g n a l i n t h e e l e v a t o r,l o w c o n s t r u c t i o nc o s t.I t i s a n e f f e c t i v e m e a n s t o a c h i e v e l o w-c o s t c o v e r a g e o f r e s i d e n t i a l b u i l d i n g e l e v a t o r s.K e y w o r d s:P i c o s t a t i o n,L o w c o s t,L o w e n e r g y c o n s u m p t i o n7 6