5G网络深度覆盖技术基础解析
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2.2 5G室内分布系统分类

随着移动通信的不断发展,人们对移动业务的需求不断提升,室内分布系统的模式也不断地发生变化,室内分布系统分类的界限变得越来越模糊。一般情况下,室内分布系统可以按照以下两种方式进行划分。

一是按照信号源的不同来划分,室内分布系统可分为宏蜂窝室内分布系统、微蜂窝室内分布系统、分布式基站室内分布系统和直放站室内分布系统4种。

二是按照信号传输介质的不同来划分,室内分布系统可分为同轴电缆分布系统、光纤分布系统、漏泄电缆分布系统和五类线分布系统4种。其中,同轴电缆分布系统又分为有源和无源两种。

本书根据室内分布系统中的设备、器件是否使用电源进行划分,室内分布系统分为无源分布系统和有源分布系统两大类。

其中,无源分布系统可以分为传统无源分布系统和漏泄电缆分布系统两大类。

有源分布系统可以分为PRRU分布系统、皮基站分布系统、光纤分布系统和移频MIMO分布系统。

1.无源分布系统

根据使用信号辐射方式的不同,无源分布系统分为传统无源分布系统和漏泄电缆分布系统两大类。

(1)传统无源分布系统

传统无源分布系统将信号源输出能量通过功分器、耦合器等无源器件合理分配,经馈线和天线将能量均匀地分布在室内各区域。其优点是性能稳定、造价低、设计方案灵活、易于维护和调整线路,还可以兼容多种制式。但传统无源分布系统的覆盖范围受信号源输出功率和电缆传输损耗的限制,一个信源的覆盖范围有限,在低业务广覆盖区域会造成信源投资的浪费。在室内分布系统中,不同通信系统的传输损耗不一致,需要精确计算各系统功率分配,设计难度较高。

干线放大器是一种有源器件。其作用是对主干信号进行放大,以弥补功率分配的不足和线缆损耗,从而保证天线处发射功率的电平值,满足覆盖的需求。干线放大器是在传统无源分布系统中使用的,但是该分布系统的其他组成和传统无源分布系统一样,因此,仍然将其归类为传统无源分布系统。

(2)漏泄电缆分布系统

漏泄电缆分布系统利用漏泄电缆兼具信号的传输和收发特性,替代了传统同轴电缆室内分布系统中的馈线和天线的功能,可以使信号通过漏泄电缆均匀分布到室内的各个区域。漏泄电缆的分布方式具有传输损耗均匀、信号稳定可靠等优点。但一般情况下,漏泄电缆的线路比较长、线径大、施工困难,通常只用于对地铁、隧道、电梯等特定环境的覆盖。

2.有源分布系统

有源分布系统的相关组成单元会用到电源,根据设备来源等,有源分布系统可以分为PRRU分布系统、皮基站分布系统、光纤分布系统、移频MIMO分布系统等。

(1) PRRU分布系统

PRRU分布系统一般由主设备场景厂家提供,也称为“毫瓦级分布式小站”“数字有源室内分布”“五类线分布系统”等,是一种毫瓦级的分布式基站。

PRRU分布系统由基带处理单元(Base Band Unit,BBU)、汇聚单元和远端单元组成。基带处理单元与汇聚单元通过光纤连接,汇聚单元与远端单元通过光纤或者网线连接。远端单元通过POE供电,主要代表的产品有华为Lampsite(PRRU+Rhub)、中兴Qcell(PRRU+P-Bridge)。

PRRU分布系统的主要优点是承载话务的容量大,网络组合品种较多,便于选择,易于设计和安装;远端单元有天线内置和天线外置两种,可以根据实际需求选择。作为主设备厂家提供的有源设备,可以直接接入主设备网管实现实时监控,不需要额外增加网管监控。其缺点是成本较高。

(2)皮基站分布系统

皮基站分布系统采用数字化技术,是基于光纤承载无线信号传输和分布的微功率的室内覆盖系统,也称为“白盒化基站分布系统”“Femeto分布系统”。其结构和PRRU分布系统类似,是由主机单元、中继单元和远端单元3个部分构成。

主机单元通过固网宽带或者专网光纤与小基站网关或者核心网连接,主机单元提供系统的容量,负责整个系统小区的空口资源的分配和管理,下行发射功率的控制,并对中继单元和远端单元进行管理;中继单元向下负责多个远端单元数据的扩展,向上负责多个远端单元数据的汇聚并提交给主机单元,主机单元和中继单元之间通过光纤连接;远端单元主要负责其覆盖区域的空口信号的收发与处理。远端单元采用POE供电,远端单元和中继单元之间通过网线连接。

皮基站分布系统类似于PRRU分布系统,但不是由主设备厂家提供,主机的芯片架构和主设备厂家不同。其主要优点是建设成本较低,网络业务容量较大,易于设计和安装;远端单元有天线内置和天线外置两种,可以根据实际需求选择。作为非主设备厂家提供的有源设备,无法接入主设备网管实时监控,需要额外增加网管监控。

(3)光纤分布系统

光纤分布系统是一种支持多系统、多业务接入,采用数字化技术,基于光纤承载无线信号传输和分布的室内外覆盖系统。该系统由主单元(Main Unit,MU)、扩展单元(Extend Unit,EU)、远端单元(Remote Unit,RU)3个部分组成。其中,主单元与扩展单元通过光纤连接,扩展单元与远端单元通过光纤或者网线连接。远端单元通过POE供电。

光纤分布系统的传输损耗小,传输容量较大,不受电磁干扰,性能稳定可靠,布线方便,组网灵活,易于设计和安装,可兼容多种移动通信系统。远端单元有天线内置和天线外置两种,用户可以根据实际需求选择。光纤分布系统需要额外增加专用网管进行实时监控;光纤分布系统本身不带网络容量,需要增加信源以保证网络容量。远端单元需要解决远端供电的问题。

(4)移频MIMO分布系统

移频MIMO分布系统是一种在原有无源室内分布系统无法支持高频信号传输的情况下,将高频信号变频为原无源室内分布系统支持的频段进行传输,在发射端将信号复原为原来频率发射的系统。该系统主要由移频管理单元(近端机)、移频覆盖单元(远端机)、供电单元和管理平台等部分组成。移频覆盖单元(远端机)由供电单元进行远程供电。

针对高频的5G系统,例如,中国电信、中国联通3.5GHz频段的5G信号、中国移动的4.9GHz频段的5G信号,原有的4G分布系统无法支持这些高频,在不改变原有分布系统的情况下,使分布系统满足高频信号的发射,同时可以与原有2G/3G/4G射频信号进行合路,在单根馈线上实现5G信号2× 2 MIMO覆盖的目标。其缺点是原设备需要解决远端供电的问题,需要额外增加专用网管进行实时监控;移频MIMO分布系统本身不带网络容量,需要增加信源以保证网络容量。