周羅通

（上海中瀛通信工程有限公司，上海 201103）

0 引 言

在5G室內覆蓋建設中，通過多進多出（Multiple Input Multiple Output，MIMO）功能提升用戶體驗。網(wǎng)絡運營商在5G網(wǎng)絡運營初期如何在市場上立于優(yōu)勢地位，是比較普遍的需求，同時如何實現(xiàn)MIMO的功能也是擺在各運營商面前的一道難題。一方面，如果直接采用分布式、擴展型皮站的建設方式雖然可以實現(xiàn)2T2R或者4T4R的功能，但是造價昂貴、設備廠商供貨能力都成為了這2種功能全面推廣的制約因素。另一方面，在前期2G、3G和4G網(wǎng)絡建設中，運營商已經進行了大規(guī)模的分布式天饋線系統(tǒng)的建設，如果直接放棄則前期投資浪費巨大；如果直接疊加一路天饋線系統(tǒng)去實現(xiàn)MIMO，則又會面對分布式天饋線系統(tǒng)技術已經即將淘汰的問題，投資同樣存在風險。為了整合現(xiàn)有天饋線系統(tǒng)資源，在單路天饋線系統(tǒng)基礎上實現(xiàn)MIMO的功能，變頻室分解決方案應運而生。

1 變頻室分方案簡述

變頻室分方案是通過在原有分布式天饋線系統(tǒng)的基礎上，新增變頻系統(tǒng)（近端機、遠端機），近端機將5G網(wǎng)絡的射頻拉遠單元（Remote Radio Unit，RRU）輸出的雙路信號中的1路進行變頻，另外一路直通，共同在原有單路分布式天饋線系統(tǒng)上傳輸。遠端（集成了信號逆變頻和雙極化天線的功能）將變頻信號逆變?yōu)樵蓄l段，與直通端信號分別接到雙極化天線上，實現(xiàn)5G網(wǎng)絡的2T2R室分覆蓋。

遠端設備形態(tài)上與天線類似，承擔了信號頻率的逆變需要，因此是有源設備，由近端機通過饋線直接供電，原有饋線系統(tǒng)上功分器可以保留，耦合器需要替換。工程建設內容主要就包括安裝近端機連接RRU主設備、替換無源天線為有源遠端以及替換現(xiàn)有的天饋線系統(tǒng)上的合路器和耦合器。變頻室分系統(tǒng)組網(wǎng)如圖1所示，結構如圖2所示。

圖1 變頻室分系統(tǒng)組網(wǎng)

圖2 變頻室分系統(tǒng)結構

2 變頻室分系統(tǒng)實際測試的效果

為了驗證變頻室分設備的性能情況，上海市在2020年底進行了變頻室分設備的測試，分別用兩家廠商的變頻室分設備和直接用RRU設備接入同一套布線系統(tǒng)，對比上下行速率可以達到的效果，情況如圖3所示。

圖3 變頻室分現(xiàn)場實際測試情況

從實測情況來看，變頻室分設備在單纜情況下可以實現(xiàn)雙纜的能力，覆蓋區(qū)域內整體下載速率基本在800 Mb/s上下，上行損率可以達到80～150 Mb/s。對于在布線系統(tǒng)上開啟的業(yè)務，這是比較理想的結果。

3 變頻室分優(yōu)點

變頻室分優(yōu)點如下：省去物業(yè)協(xié)調，免除大規(guī)模室分重建、改造；比起重建減少了工作量，易于快速施工；可減少RRU信源數(shù)量，降低運營成本減少長期演進（Long Term Evolution，LTE）同頻干擾源，降低網(wǎng)絡優(yōu)化工作量；易于延伸至室內2.3 GHz甚至更高頻段，覆蓋盲區(qū)、弱區(qū)，增益補償功能提升，與2G、4G（低頻段）協(xié)同覆蓋。

4 變頻室分推廣使用存在的風險

通過測試現(xiàn)場環(huán)境搭建的過程，基于目前變頻室分不多的報價情況了解，以及對室分建設中發(fā)生的一些問題的了解，認為變頻室分在向運營商推廣的過程中可能會遇到以下這些問題。

4.1 造價偏高

以一個40 000 m2左右典型商務樓的布線系統(tǒng)為依據(jù)進行測算，改造采用變頻室分設備，總體價格接近分布式皮站，在施工折扣為0.45的情況下，造價(含主設備)約為12.8元/m2。進一步進行分析，變頻室分改造項目中，設備價格過高是導致整體價格高的最大原因。每臺RRU設備需要配置1臺近端機，單價為9 000元，室分單頻段雙通道RRU設備的單價為6 000元；所有的天線都需要替換為遠端天線，遠端天線的單價為900元，常規(guī)室分天線的價格為26元；所有的耦合器需要替換為饋電耦合器，其單價為100元，普通耦合器的價格為22元。由于使用的所有設備、器件價格相對于現(xiàn)有常規(guī)的設備、器件價格都有大幅度提升，導致運營商使用變頻室分進行建設，價格與新建一路天饋線系統(tǒng)基本相當。這樣的價格必然導致該系統(tǒng)失去了市場吸引力，變得難以推廣。

基于變頻室分方案建設的樓宇與運營商常用的直接 RRU 合路價格對比如表1所示，可發(fā)現(xiàn)變頻室分價格確實遠高于常規(guī)建設方式。

表1 基于變頻室分方案建設的樓宇與運營商常用的直接RRU合路價格對比

4.2 施工困難

對于變頻室分系統(tǒng)來說，施工最大的問題在于需要找到布線系統(tǒng)中所有的耦合器和天線，并逐一進行替換。由于分布式天饋線系統(tǒng)本身是一個隱蔽工程，線路排查困難。尤其是耦合器、功分器等無源器件，如果在線槽內走線，替換時需要將原有布線從其他線纜中挖出，施工難度極大。另外，該系統(tǒng)開發(fā)了一套基于圖紙的可管可控后臺，建設過程中，天線安裝同時需要將設備串號與施工圖紙一一對應，否則無法實現(xiàn)可視化管理。這一措施不僅大大增加了建設難度，而且進一步提升了成本。

4.3 維護風險

該設備作為第3方采購的設備，近端、遠端接口尚不具備通用性。完成建設的站點，后續(xù)維護過程中如果由于招投標問題原廠商的設備無法采購，就存在無法維護、系統(tǒng)整體報廢的風險。這也是運營商不愿意大規(guī)模使用的一個比較重大的原因。

5 變頻室分后續(xù)推廣的一些建議

4G時代已經采用變頻室分技術的解決方案。4G時代由于載頻資源相對豐富（D頻段、E頻段、F頻段都不止1個載波），因此運營商更加愿意通過載頻疊加擴容實現(xiàn)網(wǎng)絡吞吐量的提升。進入5G時代，載頻資源相對不再豐富（D頻段只有160 MHz載波資源），一方面運營商認可MIMO引入確實可以有力提升網(wǎng)絡吞吐效率，另一方面運營商受困于投資壓力和設備廠商供貨能力，確實亟待有新的產品解決方案推出。針對運營商的需求，站在變頻室分推廣的立場上，對產品提出建議如下。

（1）明確目標，降低價格。針對高流量站點，目前運營商已經有明確的解決方案，就是采用分布式皮站實現(xiàn)4T4R。針對其他一般場景，運營商主要會選擇采用直接合路的方式進行建設，類似賓館酒店、辦公樓宇等，這些場景分布較廣，但是網(wǎng)絡利用率不高，投資產出不成比例，用分布式皮站建設不值得，但是直接合路建設又難以確立用戶的體驗優(yōu)勢。這樣的非高流量場景應該成為變頻室分方案需要針對的目標。針對這樣的目標，變頻室分技術開發(fā)上應該對標常規(guī)單纜室分，主推性能有50%左右提升的低端產品，放棄類似后臺監(jiān)控等不夠實用的功能，降低設備價格，獲得市場推廣空間。

（2）找準客戶，精準營銷。對于3大運營商來說，接收變頻室分需要可以改造建設的難度，后期維護的壓力大。為了解決這些問題，可以將中國鐵塔股份有限公司作為變頻室分的主要營銷客戶對象。如果中國鐵塔股份有限公司能夠提供低成本的MIMO產品，3大運營商通過租用進行接入，可以降低投資，提升用戶感知，減少維護壓力；鐵塔公司可以找到新的業(yè)務增長點，形成多方共贏。

（3）規(guī)范接口，做大市場。如前文所述，變頻室分推廣一個風險點還在于維護的認可。由于系統(tǒng)近端、遠端接口屬于私有協(xié)議，如果中標廠商變化，已建系統(tǒng)的維護就無法采購備品備件?；谶@個情況，建議能夠降低系統(tǒng)的結構復雜度，規(guī)范變頻室分的近端、遠端接口，設備低端化、普及化，這樣才能夠為推廣獲得最大的自由度。

6 結 論

本文在整合現(xiàn)有天饋線系統(tǒng)資源的基礎上實現(xiàn)MIMO功能，針對實際測試對變頻室分解決方案進行研究。基于實際測試效果，對2020年底上海市進行的變頻室分設備測試性能情況進行分析，總結了目前變頻室分設備的推廣中具有可快速施工、有源、無源、靈活拓展等優(yōu)點，但存在造價偏高、施工困難、維護風險等問題。因此，針對性地提出了變頻室分推廣需要明確的目標，降低價格、找準客戶，精準營銷、規(guī)范接口，做大市場等優(yōu)化思路。