Trong kỷ nguyên 5G, trong nhà là nơi chính diễn ra nhiều tình huống ứng dụng khác nhau. Làm thế nào để đạt được vùng phủ sóng hiệu quả, tiết kiệm và chất lượng cao cho mạng 5G trong nhà đã trở thành một trong những vấn đề được các nhà khai thác quan tâm nhất. Các giải pháp phủ sóng trong nhà hiện tại chủ yếu bao gồm ba phương pháp xây dựng: trong nhà có mái che ngoài trời, DAS thụ động truyền thống và trong nhà kỹ thuật số mới. Các giải pháp khác nhau phải đối mặt với những thách thức khác nhau khi phát triển lên 5G.
Trạm gốc ngoài trời bao phủ trong nhà
Các trạm gốc ngoài trời có tính đến vùng phủ sóng trong nhà có ưu điểm là xây dựng mạng nhanh và chi phí đầu tư thấp, đồng thời đã trở thành hình thức phủ sóng trong nhà phổ biến hơn trong giai đoạn đầu xây dựng mạng. Vùng phủ sóng ngoài trời trong nhà chủ yếu phù hợp với các tòa nhà đơn lẻ có diện tích một tầng nhỏ và vật liệu xây dựng dễ bị tín hiệu không dây xuyên qua. Và có nhiều yếu tố làm hạn chế chất lượng vùng phủ sóng, bao gồm vật liệu xây dựng, kết cấu công trình, tần suất, yêu cầu về công suất, v.v., gây khó khăn cho việc đáp ứng yêu cầu phủ sóng sâu của các tòa nhà lớn.
Vùng phủ sóng ngoài trời và vùng phủ sóng trong nhà phải đối mặt với những thách thức mới trong quá trình phát triển hướng tới 5G:
(1) Khó phủ sóng sâu trong nhà băng tần 5G
5G sử dụng phổ tần cao hơn để thu được tài nguyên dải tần rộng hơn. Tuy nhiên, đặc điểm truyền của tín hiệu không dây là tần số càng cao thì tổn thất truyền lan trong không gian càng cao và tổn thất xuyên thấu của vật liệu xây dựng xuyên thấu càng cao, điều này sẽ ảnh hưởng đến tác động của nó đối với việc lắp đặt sâu trong nhà. khả năng che phủ. Theo tính toán mô hình truyền sóng, ở cùng một khoảng cách: suy hao đường truyền 2,6GH cao hơn khoảng 45dB so với 18GHz; mức suy hao đường truyền ở tần số 35GHz cao hơn khoảng 25dB so với tần số 2,6GHz.
(2) Các trạm macro 5G khó có thể phủ sóng cho các tòa nhà cao tầng ở quận JiThành
Cấu hình chùm tia SSB của trạm macro 5G về cơ bản xác định phạm vi phủ sóng cơ sở của 5G NR. Dầm 7/8 ngang hiện đang được sử dụng phổ biến trong các giải pháp cấu hình đa dầm SSB. Ưu điểm của nó là các chùm tia hẹp tập trung vào năng lượng ngang và chức năng quét và truyền đa chùm tia theo hướng ngang có thể đảm bảo hiệu suất phủ sóng tối ưu theo hướng ngang, về cơ bản tương đương với phạm vi phủ sóng của kênh kinh doanh PDSCH chùm tia hẹp với định dạng chùm tia, hoàn toàn giải quyết vấn đề. Nó giải quyết vấn đề phạm vi phủ sóng kênh phát sóng chùm tia rộng đơn 4G LTE Massive MIMO kém hơn so với kênh kinh doanh. Tuy nhiên, giải pháp này có những hạn chế: nó sử dụng hết số lượng chùm tia được chỉ định trong thỏa thuận, tiêu tốn không gian tối ưu hóa tiếp theo cùng một lúc và có phạm vi phủ sóng ba chiều 3D yếu trong các không gian cao tầng, điều này hạn chế hiệu suất phủ sóng trong nhà ở các tòa nhà cao tầng.
DAS thụ động truyền thống
DAS thụ động truyền thống sử dụng các thành phần thụ động như công tắc, bộ chia công suất và bộ kết hợp để phân tách và truyền tín hiệu tần số vô tuyến của RRU, đồng thời phân phối tín hiệu đồng đều nhất có thể thông qua các bộ cấp nguồn đến từng thiết bị được lắp đặt phân tán ở các khu vực khác nhau của tòa nhà. trên ăng-ten để đạt được sự phân bố đồng đều tín hiệu trong nhà.
Hệ thống con phòng DAS thụ động có thị trường hiện tại rộng lớn và mức độ trưởng thành về công nghệ cao. Có thể dễ dàng giới thiệu tính năng chia sẻ đa tần số, đa tiêu chuẩn và đa nhà khai thác thông qua phương pháp kết hợp. Làm thế nào để tái sử dụng DAS hiện có trong kỷ nguyên 5G để bảo vệ khoản đầu tư và sử dụng nó trong các tình huống phủ sóng công suất thấp và trung bình vẫn là mối quan tâm chính của các nhà khai thác.
DAS thụ động truyền thống phải đối mặt với những thách thức mới khi phát triển theo hướng 5G.
(1) DAS khó đáp ứng nhu cầu dung lượng lớn hơn của 5G thông qua chuyển đổi đa kênh
Để đáp ứng các yêu cầu về dung lượng lớn hơn của 5G, giải pháp chuyển đổi hệ thống DAS truyền thống yêu cầu bổ sung thêm nhiều kênh hơn vào hệ thống DAS hiện có để đạt được sự mở rộng dần dần về dung lượng mạng. Tuy nhiên, trong quá trình xây dựng thực tế, trước hết, do số lượng lớn các loại nút và thiết bị trong hệ thống DAS, mỗi kênh mới sẽ mang lại sự gia tăng đáng kể về chi phí và khối lượng xây dựng kỹ thuật; thứ hai, trong giải pháp DAS truyền thống, để đảm bảo hiệu suất MIMO, mỗi kênh bắt buộc phải cân bằng nhất có thể. Điều này càng làm tăng thêm độ khó của việc chuyển đổi SG hệ thống DAS. Việc chuyển đổi cuối cùng đòi hỏi sự phối hợp của một số lượng lớn tài nguyên trang web và liên lạc thuộc tính kênh nối dây, điều này rất khó khăn. Vì những lý do trên nên việc triển khai một hệ thống DAS đa kênh đáp ứng được yêu cầu về dung lượng của 5G là rất khó khăn.
(2) Các dải tần 5G khó được hưởng lợi từ các hệ thống DAS hiện có
Các thành phần thụ động DAS như bộ chia công suất, bộ kết hợp và ăng-ten kết hợp trong các mạng hiện có hoạt động ở dải tần 800M-2.7GHz và chỉ có thể hỗ trợ dải tần sub3G chứ không thể hỗ trợ việc triển khai các dải tần sub6G cao hơn.
Ngoài việc khắc phục tình trạng mất không gian cao hơn và mất khả năng thâm nhập phân vùng trong nhà, việc truyền tín hiệu tần số cao 5G trong nhà cũng cần phải được kết hợp với tổn thất truyền dẫn trên đường truyền cao hơn. Ví dụ: tổn thất 1/2" bộ truyền trên 100 mét ở dải tần 3,5G đạt hơn 15dB. So với 1,8GHz, cao hơn 6dB, rất khó đạt được hiệu quả phủ sóng tương tự bằng cách kết hợp trực tiếp 4G và 5G tần số cao.
Phân phối phòng kỹ thuật số mới
Phân phối kỹ thuật số trong nhà mới áp dụng kiến trúc ba cấp gồm đơn vị băng tần cơ sở, đơn vị hội tụ và đơn vị tần số vô tuyến: đơn vị băng tần cơ sở triển khai chồng giao thức của nhiều tiêu chuẩn không dây khác nhau, bao gồm nhiều tiêu chuẩn không dây. Thiết bị hội tụ được kết nối với thiết bị băng cơ sở thông qua giao diện CPRI để phân phối dữ liệu Q đến đầu từ xa. Đơn vị tần số vô tuyến cũng cung cấp POEcấp nguồn cho khối tần số vô tuyến. Đơn vị tần số vô tuyến sử dụng Pico RRU để hỗ trợ đa tần số và đa chế độ. Công suất phát ở mức miliwatt và có thể được lắp đặt gần người dùng.
Hệ thống phân phối phòng kỹ thuật số mới có nhiều ưu điểm sau, khiến nó trở thành giải pháp ưu tiên cho các khu vực có giá trị cao với công suất lớn và trải nghiệm tuyệt vời:
(1) Dễ dàng triển khai cáp mạng thay vì các bộ cấp nguồn;
(2) Pico RRU tích hợp đa tần số và đa chế độ, hỗ trợ công nghệ MIMO bậc cao và có dung lượng lớn;
(3) Điều chỉnh linh hoạt dung lượng cell thông qua cấu hình phần mềm;
(4) Toàn bộ liên kết có thể được giám sát và các lỗi có thể được phản hồi kịp thời.
Số hóa các giải pháp phân phối phòng là xu hướng phát triển 5G, nhưngnó cũng phải đối mặt với những thách thức lớn hơn.
(1) Hiệu suất mạng cao
Phân phối phòng kỹ thuật số 5G không chỉ đáp ứng nhu cầu dịch vụ 2C mà còn mở rộng sang các lĩnh vực ứng dụng công nghiệp. Một số ứng dụng công nghiệp, chẳng hạn như thị giác máy, có yêu cầu cao về tốc độ đường lên của một người dùng cũng như dung lượng đường lên và đường xuống trên một đơn vị diện tích. Chúng cũng có yêu cầu về độ tin cậy cao tới 99,999%, điều này mang đến những thách thức mới về năng lực mạng.
(2) Chi phí đầu tư cao
Công nghệ 5G sử dụng băng thông lớn hơn và nhiều kênh thu phát hơn. Để mang lại trải nghiệm tốc độ cao hơn, 4T4R đã trở thành cấu hình tiêu chuẩn của vùng phủ sóng 5G trong nhà. Ngoài ra, để tận dụng tối đa các tài nguyên phổ tần quý giá, các nhà khai thác hy vọng sẽ hỗ trợ nhiều điểm tần số hơn và nhiều Tiêu chuẩn không dây hơn, chẳng hạn như NR+LTE+UMTS/GSM, những yêu cầu này mang đến những thách thức lớn hơn đối với chi phí thiết bị phân phối kỹ thuật số trong nhà mới .
(3) Độ phức tạp vận hành và bảo trì cao
Tính tích cực của anten là một trong những đặc điểm của việc phân chia phòng số. Pico RRU của bộ phận phòng kỹ thuật số 5G có khả năng tích hợp cao hơn và công suất truyền cao hơn. Việc triển khai một số lượng lớn thiết bị đang hoạt động mang lại thách thức cao hơn cho việc quản lý mức tiêu thụ năng lượng của thiết bị.
Mặc dù các thiết bị hoạt động có thể được quản lý và kiểm soát nhưng số lượng lớn Pico RRU và việc triển khai phân tán của chúng làm tăng độ phức tạp trong vận hành và bảo trì. Làm cách nào để thực hiện hiệu quả việc quản lý các địa điểm lớn từ xa, cách tiến hành giám sát hiệu suất mạng và tối ưu hóa tài nguyên theo cách chính xác hơn cũng như cách nhanh chóng xác định vị trí cụ thể của thiết bị bị lỗi, đặt ra thách thức cao hơn cho việc vận hành và bảo trì.
(4) Khả năng vận hành cao
Phân phối kỹ thuật số trong nhà kết hợp với công nghệ 5G để tạo ra mạng không dây trong nhà hiệu suất cao. Tuy nhiên, trước nhu cầu kinh doanh 5G đa dạng, làm thế nào để khai thác tiềm năng mạng, khả năng mạng mở và mở rộng các dịch vụ mới là những thách thức mà các hoạt động mạng 5G trong nhà phải đối mặt.
Khuyến nghị về nguyên tắc triển khai vùng phủ sóng trong nhà 5G
Việc triển khai vùng phủ sóng 5G trong nhà cần được xem xét toàn diện dựa trên nhu cầu và mục tiêu kinh doanh, đặc điểm kịch bản, khả năng phủ sóng của trạm gốc, khó khăn khi thực hiện dự án, chi phí xây dựng và các yếu tố khác, đồng thời phải lựa chọn hợp lý phương pháp xây dựng vùng phủ sóng trong nhà và triển khai mạng sau đây. nguyên tắc cần được xem xét.
(1) Nguyên tắc mạng phân cấp đa tần số:
Tài nguyên tần số 5G rất phong phú, bao phủ các dải tần dưới 6Gh2 và dải tần sóng milimet. Các dải tần khác nhau có đặc tính lan truyền khác nhau và dung lượng băng thông khác nhau, điều này có tác động lớn hơn đến chi phí xây dựng mạng. Chúng tôi khuyến nghị nên sử dụng các tần số dưới 3GH cho vùng phủ sóng IoT và dung lượng cơ bản, đồng thời sử dụng băng tần C và sóng milimet cho vùng phủ sóng dung lượng cao 5G.
(2) Nguyên tắc xây dựng mạng cộng tác trong nhà và ngoài trời:
Khi triển khai mạng 5G, cần tận dụng tối đa khả năng của các trạm macro ngoài trời để đạt được vùng phủ sóng 5G trong nhà nông cho một số tòa nhà. Đối với các tòa nhà có yêu cầu che phủ sâu, các phương pháp xây dựng phòng đặc biệt được áp dụng.
(3) Nguyên tắc xây dựng kịch bản:
Đối với các kịch bản phân phối trong nhà mới: các kịch bản công suất lớn và giá trị cao nên tập trung vào việc xây dựng hệ thống phân phối trong nhà kỹ thuật số mới được trang bị khả năng 4T4R; kịch bản công suất thông thường nên xem xét các giải pháp hiệu quả hơn về mặt chi phí.
Đối với các kịch bản tái thiết phân phối trong nhà: Các khu vực phân phối kỹ thuật số trong nhà mới 4G đã được triển khai, nâng cấp và chuyển đổi để hỗ trợ 5G; Các khu vực DAS đã được triển khai. Đối với các kịch bản dung lượng thông thường, 2.6GHzNR có thể được hỗ trợ thông qua một lượng nhỏ chuyển đổi nhưng không nên chuyển đổi đa kênh.
Nguyên tắc xem theo từng giai đoạn: Từ giai đoạn đầu xây dựng mạng 5G, sử dụng nhiều phương pháp xây dựng vùng phủ sóng trong nhà để tăng tốc triển khai mạng và dần chuyển sang mục tiêu dài hạn là phát triển kỹ thuật số sang phân phối trong nhà
(4) Nguyên tắc đa dạng:
Áp dụng các giải pháp phủ sóng trong nhà đa dạng để đáp ứng nhu cầu của các tình huống khác nhau. . Một mặt, các giải pháp phủ sóng trong nhà hiện có có thể được tối ưu hóa để nâng cao khả năng phát triển của chúng; mặt khác, chuỗi công nghiệp có thể được tích cực khám phá để khám phá các giải pháp phủ sóng trong nhà mới.