周罗通

（上海中瀛通信工程有限公司，上海 201103）

0 引 言

在5G室内覆盖建设中，通过多进多出（Multiple Input Multiple Output，MIMO）功能提升用户体验。网络运营商在5G网络运营初期如何在市场上立于优势地位，是比较普遍的需求，同时如何实现MIMO的功能也是摆在各运营商面前的一道难题。一方面，如果直接采用分布式、扩展型皮站的建设方式虽然可以实现2T2R或者4T4R的功能，但是造价昂贵、设备厂商供货能力都成为了这2种功能全面推广的制约因素。另一方面，在前期2G、3G和4G网络建设中，运营商已经进行了大规模的分布式天馈线系统的建设，如果直接放弃则前期投资浪费巨大；如果直接叠加一路天馈线系统去实现MIMO，则又会面对分布式天馈线系统技术已经即将淘汰的问题，投资同样存在风险。为了整合现有天馈线系统资源，在单路天馈线系统基础上实现MIMO的功能，变频室分解决方案应运而生。

1 变频室分方案简述

变频室分方案是通过在原有分布式天馈线系统的基础上，新增变频系统（近端机、远端机），近端机将5G网络的射频拉远单元（Remote Radio Unit，RRU）输出的双路信号中的1路进行变频，另外一路直通，共同在原有单路分布式天馈线系统上传输。远端（集成了信号逆变频和双极化天线的功能）将变频信号逆变为原有频段，与直通端信号分别接到双极化天线上，实现5G网络的2T2R室分覆盖。

远端设备形态上与天线类似，承担了信号频率的逆变需要，因此是有源设备，由近端机通过馈线直接供电，原有馈线系统上功分器可以保留，耦合器需要替换。工程建设内容主要就包括安装近端机连接RRU主设备、替换无源天线为有源远端以及替换现有的天馈线系统上的合路器和耦合器。变频室分系统组网如图1所示，结构如图2所示。

图1 变频室分系统组网

图2 变频室分系统结构

2 变频室分系统实际测试的效果

为了验证变频室分设备的性能情况，上海市在2020年底进行了变频室分设备的测试，分别用两家厂商的变频室分设备和直接用RRU设备接入同一套布线系统，对比上下行速率可以达到的效果，情况如图3所示。

图3 变频室分现场实际测试情况

从实测情况来看，变频室分设备在单缆情况下可以实现双缆的能力，覆盖区域内整体下载速率基本在800 Mb/s上下，上行损率可以达到80～150 Mb/s。对于在布线系统上开启的业务，这是比较理想的结果。

3 变频室分优点

变频室分优点如下：省去物业协调，免除大规模室分重建、改造；比起重建减少了工作量，易于快速施工；可减少RRU信源数量，降低运营成本减少长期演进（Long Term Evolution，LTE）同频干扰源，降低网络优化工作量；易于延伸至室内2.3 GHz甚至更高频段，覆盖盲区、弱区，增益补偿功能提升，与2G、4G（低频段）协同覆盖。

4 变频室分推广使用存在的风险

通过测试现场环境搭建的过程，基于目前变频室分不多的报价情况了解，以及对室分建设中发生的一些问题的了解，认为变频室分在向运营商推广的过程中可能会遇到以下这些问题。

4.1 造价偏高

以一个40 000 m2左右典型商务楼的布线系统为依据进行测算，改造采用变频室分设备，总体价格接近分布式皮站，在施工折扣为0.45的情况下，造价(含主设备)约为12.8元/m2。进一步进行分析，变频室分改造项目中，设备价格过高是导致整体价格高的最大原因。每台RRU设备需要配置1台近端机，单价为9 000元，室分单频段双通道RRU设备的单价为6 000元；所有的天线都需要替换为远端天线，远端天线的单价为900元，常规室分天线的价格为26元；所有的耦合器需要替换为馈电耦合器，其单价为100元，普通耦合器的价格为22元。由于使用的所有设备、器件价格相对于现有常规的设备、器件价格都有大幅度提升，导致运营商使用变频室分进行建设，价格与新建一路天馈线系统基本相当。这样的价格必然导致该系统失去了市场吸引力，变得难以推广。

基于变频室分方案建设的楼宇与运营商常用的直接 RRU 合路价格对比如表1所示，可发现变频室分价格确实远高于常规建设方式。

表1 基于变频室分方案建设的楼宇与运营商常用的直接RRU合路价格对比

4.2 施工困难

对于变频室分系统来说，施工最大的问题在于需要找到布线系统中所有的耦合器和天线，并逐一进行替换。由于分布式天馈线系统本身是一个隐蔽工程，线路排查困难。尤其是耦合器、功分器等无源器件，如果在线槽内走线，替换时需要将原有布线从其他线缆中挖出，施工难度极大。另外，该系统开发了一套基于图纸的可管可控后台，建设过程中，天线安装同时需要将设备串号与施工图纸一一对应，否则无法实现可视化管理。这一措施不仅大大增加了建设难度，而且进一步提升了成本。

4.3 维护风险

该设备作为第3方采购的设备，近端、远端接口尚不具备通用性。完成建设的站点，后续维护过程中如果由于招投标问题原厂商的设备无法采购，就存在无法维护、系统整体报废的风险。这也是运营商不愿意大规模使用的一个比较重大的原因。

5 变频室分后续推广的一些建议

4G时代已经采用变频室分技术的解决方案。4G时代由于载频资源相对丰富（D频段、E频段、F频段都不止1个载波），因此运营商更加愿意通过载频叠加扩容实现网络吞吐量的提升。进入5G时代，载频资源相对不再丰富（D频段只有160 MHz载波资源），一方面运营商认可MIMO引入确实可以有力提升网络吞吐效率，另一方面运营商受困于投资压力和设备厂商供货能力，确实亟待有新的产品解决方案推出。针对运营商的需求，站在变频室分推广的立场上，对产品提出建议如下。

（1）明确目标，降低价格。针对高流量站点，目前运营商已经有明确的解决方案，就是采用分布式皮站实现4T4R。针对其他一般场景，运营商主要会选择采用直接合路的方式进行建设，类似宾馆酒店、办公楼宇等，这些场景分布较广，但是网络利用率不高，投资产出不成比例，用分布式皮站建设不值得，但是直接合路建设又难以确立用户的体验优势。这样的非高流量场景应该成为变频室分方案需要针对的目标。针对这样的目标，变频室分技术开发上应该对标常规单缆室分，主推性能有50%左右提升的低端产品，放弃类似后台监控等不够实用的功能，降低设备价格，获得市场推广空间。

（2）找准客户，精准营销。对于3大运营商来说，接收变频室分需要可以改造建设的难度，后期维护的压力大。为了解决这些问题，可以将中国铁塔股份有限公司作为变频室分的主要营销客户对象。如果中国铁塔股份有限公司能够提供低成本的MIMO产品，3大运营商通过租用进行接入，可以降低投资，提升用户感知，减少维护压力；铁塔公司可以找到新的业务增长点，形成多方共赢。

（3）规范接口，做大市场。如前文所述，变频室分推广一个风险点还在于维护的认可。由于系统近端、远端接口属于私有协议，如果中标厂商变化，已建系统的维护就无法采购备品备件。基于这个情况，建议能够降低系统的结构复杂度，规范变频室分的近端、远端接口，设备低端化、普及化，这样才能够为推广获得最大的自由度。

6 结 论

本文在整合现有天馈线系统资源的基础上实现MIMO功能，针对实际测试对变频室分解决方案进行研究。基于实际测试效果，对2020年底上海市进行的变频室分设备测试性能情况进行分析，总结了目前变频室分设备的推广中具有可快速施工、有源、无源、灵活拓展等优点，但存在造价偏高、施工困难、维护风险等问题。因此，针对性地提出了变频室分推广需要明确的目标，降低价格、找准客户，精准营销、规范接口，做大市场等优化思路。