基于FMC架构5G室内低成本覆盖解决方案

基于FMC架构5G室内低成本覆盖解决方案

程正才1孙勤2陈淦涛3

1.湖北邮电规划设计有限公司湖北430000；2.中国电信湖北分公司网发部湖北430000；3.中国电信湖北分公司渠道部湖北430000

摘要：随着移动通信技术的飞速发展，5G时代的来临，用户在满足基本语音业务的同时，对数据业务的需求不断提升，大数据时代已经来临。研究表明，70%的以上数据业务发生在室内。室内深度覆盖建设面向5G演进主要为数字化室分。通过理论分析5G深度覆盖的不同建设方式，提出面向5G演进下的深度覆盖低成本建设方案。

关键词：5G；深度覆盖；低成本；FMC

引言

2018年12月工信部商颁布中低频段5G试验频率，同时中国电信集团启动5G试验网。2019年6月6日，5G正式牌照发放，根据集团公司统一安排启动47个重点城市5G，2019年9月15日武汉市市区三环内区域5G正式商用。

现阶段5G室外3.5G基站的覆盖能力与4G1.8G的覆盖能力相当，室外站覆盖室内，仅能穿透一堵墙，室内存在大量覆盖盲区。

另外，在5G商用之前，为了扩大在重点渠道（含自营厅和强商旗舰店）的宣传，满足渠道门店体验需求，对重点门店通过低成本室内分布解决方案，既能够快速低成本部署，也能够确保网络覆盖质量，保证业务体验感知。

15G室内建设主流方案及成本对比

1.15G现有室内解决方案

基于3.5G室内主流解决方案主要为：

（1）、室外宏基站覆盖室内

现阶段，主流设备厂家室外站设备形态为AAU（天线射频集成一体），64T64R，射频输出为200W，后续逐步有16T16R及低功率设备。

初期采用CU/DU合设的方式，AAU通过光纤连至BBU。

（2）、数字化室内分布系统

综合目前4G室分的建设情况，现网室分无源器件均不支持3.5GHz频段，若考虑新建5G传统室分方案，无源器件、天线等需要全部满足5G高频段的要求，目前部分无源器件已能够支持3.5GHz，但无成熟解全面决方案，且链路预算中3.5G较1.8G高约9dB，合路及建设协调均存在困难。未来室内5G室分的建设方式主要为数字化室内分布系统。

数字化室分系统采由BBU、扩展单元（HUB）、远端单元（PRRU）三级架构组网方式，具有天线头端有源化、传输网线/光纤化、运维可视化、业务多元化等显著特征，具有如下特点：

（1）数字化室分系统远端单元为射频+天线集成化设备，无须布放大量馈线及相关器件，易于安装；

（2）数字化室分系统设备支持多频多模，支持小区合并、分裂，可通过加载软件方式快速实现网络；

（3）数字化室分系统系统采用有源设备，可实现可视化运维，易于监控。

（4）数字化室分系统系统需考虑设备及网线散热问题，安装环境要求较高。

1.24G与5G数字化室分无线侧投资对比

现网主流设备厂商4G分布式皮基站产品比较成熟，而5G信号带宽、通道数、工作频段、发射功率等增加会造成成本升高，未来3.5GHz设备成本可能上涨为1.8GHz的2倍，本文主要按照3.5GHz设备的增加成本进行考虑，同时本文成本分析主要基于理论预测，未来实际5G设备生产可能会存在差异。

以此为测算基础，通过对比某省5G数字化室分与4GDAS实际投资及能耗对比，发现5G投资大，约为4G单路DAS7倍，能耗高约为4GDAS10倍。商务楼宇（不含住宅小区）达到5G室内覆盖达到4G水平，需要投资约388872万元（仅含BBU、AAU、天馈，不含IP-RAN、传输配套）。

无线侧投资估算表（仅含BBU、AAU/PRRU、天馈）

注：4GRRU按照额定功耗350W/RRU估算单站能耗按照设备额定功耗*设备数量，5GPRRU功耗按照额定功耗65W/PRRU估算，5GPRRU数量按照单路DAS平层天线/1.5估算。5GPRRU按照1万元/PRRU造价估算。投资单位：万元；能耗单位：W。

25G发展初期室内部署需求分析

4G无线网络经过多年的建设，网络布局依然以室外宏蜂窝为主。结合中国电信MR数据分析结果可以发现：MR平均RSRP平均值较低，基本保持在-95～-98dBm，而路测RSRP平均值则基本保证在-80～-90dBm。

路测数据说明室外覆盖较为良好，而MR数据是室内和室外用户覆盖的总体反应。基本可以判断MR弱覆盖区域多发生在室内，单独依靠宏蜂窝基站无法满足室内深度覆盖要求。

根据统计：70%以上的数据业务发生在室内。统计某市室内外的流量占比发现，室外用户流量占比为25.00%，室内用户流量占比为75.00%。

不同的室内场景，其流量需求差异性很大。通过网管统计，某省2019年4G室内分布单小区日均流量，发现高校、医院、大型商场、居民住宅等场景流量较高，建议这些场景在网络规划设计中满足覆盖同时需考虑流量的需求。具体统计如下：

3投资与成本矛盾分析

在满足与4G室内覆盖相当的前提下，湖北电信商务楼宇5G室内覆盖建设需要无线侧投资38.9亿元（仅含BBU、PRRU、天馈等），是现有4G投资的7倍。

随着人口红利消失，移动用户发展出现瓶颈，且受国家提速降费政策影响，单用户ARPU持续下降，根据规划数据2016年ARPU62.2元，2017年ARPU53.4元，2018ARPU44.2元。移动网发展，增量不增收。

45G低成本解决方案

总体思路是从降低CAPEX及OPEX两方面双管齐下，通过调整组网架构、设备形态、资源盘活、运维界面方式实现将本增效，具体方案及举措如下：、

4.1结合区域内FTTH（FTTB）协同部署

历经多年的业务发展，国际主流运营商纷纷走向了移动与固定融合的发展路线。其中英国电信、法国电信及Vodafone等国际主流运营商在其采用FMC策略进行建设后，其用户规模、业务收入都得到了飞速发展。2016年国内相关运营商也纷纷提出了移动与固定并重的建设策略。2016年中国电信提出：聚焦“4G”和“光宽带”两大业务核心，同时在智慧家庭、翼支付和物联网三大领域取得突破。

随着网络演进与发展，“4G/5G”和“光宽带”是运营商今后网络发展建设的重点，通过固定宽带与4G/5G室内覆盖协同建设、融合发展提升整体网络竞争能力是今后网络建设的焦点。4G重点保障VOLTE语音业务，5G替代WiFi承载用户数据业务。

在有FTTH/FHHB的场景中，如住宅小区、个人办公桌面采用一体化小基站（家庭级），标准的数字化接口即插即用。小基站通过传输网络（IP-RAN或PON）至5GC。

4.2基于数字化室分改造方案

（1）、营业厅等演示场景单站PRRU少（1-2个），数字化室分存在汇聚单元端口利用率不高，浪费工程投资。本次进行改造采用信号线、电源线分离，信号线利旧，电源就近接入。充分利旧现网线缆资源，提高汇聚单元端口利用率，业主承担PRRU部分用电。

·存量楼宇光纤、网线利旧，快速部署，单PRRU可省线缆布放投资200元。

·汇聚单元最大程度共享，单站可节省7500元。

·业主承担PRRU用电，单PRRU可节省电费683元/年。

（2）、对于部分业务需求不高、但有覆盖需求密集隔断场景（如酒店、部分办公场景），可通过PRRU外接室内天线来实现5G覆盖，降低设备投资。此方式可以灵活选用1T1R、2T2R或4T4R方案。对于1T1R方式可以大幅降低工程造价，约为内置天线PRRU方案的25%。

4.3室内外协同

4G在高层住宅小区的覆盖方式主要为：通过部署射灯美化天线定向对打的覆盖方式。

5G宏基站设备形态为AAU（天线射频一体），高层住宅对打覆盖难以实现，具体表现在：

（1）、现阶段AAU无法实现天线外接；安装需要杆塔配套、成本高；

（2）、业主对基站设备敏感，维权意识强、协调难。

4.4网络共享

目前网络共享主要有两种方式实现：

（1）、基于网络共享共建

采用室内专用的3.3~3.4G共享频率，开展室内5G共享载波，提高室内覆盖率水平。RAN、及基站共享，核心网独立的方式，即共eNodeB同时接电信和联通两家核心网。此方式可以降低一半的建设及运维成本，效果显著。

（2）、基于漫游

5G异网漫游已实现。可以考虑多个运营商划片覆盖，不同运营商之间通过异网漫游的方式解决用户接入的问题，这种方式较适合郊区等业务量相对少的区域。如郊区等业务量少的地区不需要多个运营商同时建设，可以将这些区域统筹协，每个运营商负责其中的一部分，总体上保证5G用户在更大范围可以享用5G服务。这样可以降低5G网络部署的基站总数量，降低5G网络部署成本。

基于有线、无线融合发展趋势，笔者认为基于基础网络共享共建对运营商业务发展更有利。

55G网络规划及预期

5.1现网规划

根据集团的原则：

（1）针对公众用户（ToC客户）需求：有效连片覆盖

覆盖基站数量友商可比。介于移动、联通之间，不少于联通

覆盖范围友商可比。通过“三高”热力图，结合政府、重要商圈、商务楼宇、友商覆盖等明确重点区域覆盖业务需求

覆盖质量友商可比。上下行速率等可感知关键指标友商可比

（2）针对政企客户（ToB客户）需求

重点客户范围：已签约5G业务或9月具备开通商用条件的客户

网络覆盖：一户一案，按需实现室外连续覆盖和室内覆盖，针对行业应用，5G与MEC能力规划统筹布局，推动应用落地。

政企市场竞争领先：重要政企客户、头部行业客户5G签约及覆盖数量领先友商，客户可感知5G业务质量领先友商。

5.2经济效益成果

（1）投资节约

分析客户需求，细化场景类，对于住宅楼宇可以采用一体化P基站的方式，网络设备可以交给市场，用户购买或租赁方式，即插即用，灵活组网、快速提升室内覆盖。

（2）电源节约

5G一体化小基站，电源就近接入，由用户承担小基站的电费，可极大降低网络运营成本。

（3）楼内布线交由开发商完成

比照电力布线界面划分，协商后续商务及住宅楼宇楼内的布线由开发商完成，预留标准的数字化接口光纤或者CAT6类线缆。5G一体化小基站终端可按需部署。

5.3网络提升成果

（1）室内覆盖更好，智能组网

5G一体化小基站，灵活组网、即插即用，快速提升室内覆盖。

（2）建设效率更好，减少中间环节，没有协调困难

协调政府支持5G建设，楼内布线由开发商来完成，预留5G一体化小基站接口，减少协调环节，统一规划，统一部署。

（3）产业链催生新蓝海市场，设备商更有积极性

5G一体化小基站大量使用可以减少设备商开发及生产成本，设备商更有积极性。

6总结

5G低成本室内覆盖主要采用有线/5G融合的一体化小基站，基于数字化室内分布系统的改造和延申，网络共享共建等方式。

对于家庭用户建议以有线/5G融合的一体化小基站为主，积极推进新建的商业楼宇采用有线/5G融合一体化小基站模式。对于存量商业楼宇建议采用共享共建的模式，通过与友商分摊，减少50%的建设及电费。其他自建场景则根据楼宇类型灵活选择数字化室分外接室内天线的覆盖方案。

参考文献：

[1]IMT-2020（5G）推进组.5G无线技术架构白皮书[R].2015.

[2]5G时代室内覆盖解决方案综述黄海晖，刘大洋*

[3]面向5G演进下的深度覆盖低成本建设方案赵沛，余欣泉，陈儒，江军