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1、 中国联通中国联通 5G NR5G NR 数字化室数字化室分设备分设备技术白皮书技术白皮书 V3.0V3.0 中国联通研究院 2022 年 5 月 中国联通 5G NR 数字化室分设备技术白皮书 V3.0 目录目录 中国联通 5G NR 数字化室分设备技术白皮书 V3.0.1 一、5G 数字化室分需求和挑战.3 二、5G 数字化室分硬件架构.4(一)概述.4(二)5G 数字化室分产品分类.5 1.分布式架构微站.5 2.一体化微站.7(三)基带单元硬件架构.7 1.专用硬件平台设备.7 2.通用硬件平台设备.8(四)汇聚单元硬件架构.10(五)远端单元硬件架构.11 三、5G 数字化室分功能要
2、求.12(一)灵活帧结构.12(二)载波聚合.12(三)分布式 Massive MIMO.13(四)室内高精度定位.14(五)本地分流.15 中国联通 5G NR 数字化室分设备技术白皮书 V3.0 -4-(六)智能节能.18 四、5G 数字化室分设备规划.21(一)分布式微站设备规划.21(二)扩展型微站设备规划.23(三)一体化微站设备规划.24(四)面向行业应用的数字化室分设备规划.25 五、总结与展望.28 中国联通 5G NR 数字化室分设备技术白皮书 V3.0 -1-前 言 当前中国已建成全球最佳 5G 网络,截止 2021 年 11 月,共计建成基站 127 万个,100%地级市
3、城区,97%+县城城区,50%的乡镇镇区均已实现 5G 覆盖。5G 手机终端连接数已经达到 4.71 亿,用户渗透率达到 28.7%。5G 室外网络经过 2 年的大规模部署,建设已经进入尾声,后续将重点进行室内网络的建设。室内场景环境“复杂”,覆盖需求多样化,5G 室内设备需支持多种形态,满足差异化部署需求。5G 数字化室分具有架构简单、部署灵活、工程成本低、多制式深度覆盖的特点,适用于热点扩容和盲点补充,帮助运营商快速解决室内网络覆盖问题。中国联通于 2019 年上海 MWC 发布了 中国联通 5G 数字化室分技术白皮书,该白皮书提出了数字化室分产品演进的趋势以及中国联通数字化室分产品规划。
4、同时成立了 5G 数字化室分创新发展联盟,联合业界各厂家共同推动 5G 数字化室分生态链。3 年以来,中国联通一直致力于推动数字化室分产品的开发和应用推广,首先从标准上牵引产业链发展,牵头完成 5G 数字化室内分布系统行业标准。在商用推广上,完成了主设备厂家分布式微站二期和三期的集中采购,率先在业内完成 13 家扩展型微站 NG 接口兼容性测试以及 5G 扩展型微站设备的招募测试。中国联通 5G NR 数字化室分设备技术白皮书 V3.0 -2-本白皮书根据 5G 数字化室分架构、关键技术路标以及对5G 网络建设的主要挑战,提出了 5G 数字化室分设备硬件架构、设备形态及能力要求,并对 5G 数
5、字化室分设备路标做了目标规划。通过公开发布中国联通 5G NR 数字化室分设备技术白皮书 V3.0,我们向业界合作伙伴阐述中国联通对 5G 数字化室分设备演进的思路,号召合作伙伴积极响应中国联通 5G 数字化室分设备的演进需求,做好 5G 数字化室分设备新产品研究工作,并加快新技术、新工艺等在 5G 数字化室分设备中的应用,满足中国联通 5G 商用建设要求。编写组成员编写组成员:郭希蕊、李福昌、张涛、范斌、王权、范天伟、魏进武、李红五、苗守野 中国联通 5G NR 数字化室分设备技术白皮书 V3.0 -3-一、一、5G5G 数字化室分需求和挑战数字化室分需求和挑战 5G 室外网络经过 2 年的
6、大规模部署,建设已经进入尾声,后续将重点进行室内网络的建设。目前室内重点场景 5G“有覆盖”,整体对齐率仍有差距,交通枢纽、大型场馆 5G/4G 站点对齐率超 60%,其余场景下重点场景有 5G 覆盖,整体 5G 站点对齐率相比室外站点仍有较大差距,室内 5G 网络建设仍然任重道远。面向未来,室内网络面临体验和容量的挑战,信息化高速发展对网络提出的更高的要求,全场景以单用户“泛在千兆”,兑现极致体验;高密场景以多用户基础体验,满足主流业务速率要求。随着 5G终端的普及,容量快速增长,在高流量场景难以满足快速增长的容量诉求,导致体验下滑。近年来 5G 在 ToB 垂直行业应用不断拓宽,新业务将驱
7、动 5G 网络持续向泛在千兆进阶,传统业务加速变现,典型新业务出现,ToC/ToB 齐头并进,随着后续 5.5G 的发展,XR Pro 联接虚拟与现实必将对室内网络提出更高的要求。综合智能制造、煤矿、医疗以及交通枢纽等场景,在 AI 质检、巡检机器人、人员监控、人员和物料定位等业务诉求,主要体现在高清视频、机器视觉、远程控制、位置服务等方面,对于 5G 网络提出了 6 大要求,包含大上行、低时延、定位功能、可靠性、业务隔离和5G LAN 等。中国联通 5G NR 数字化室分设备技术白皮书 V3.0 -4-图 1 ToB 业务对于 5G 网络提出的 6 大要求 家庭业务一直是运营商室内业务的重要
8、组成部分,随着大屏电视业务逐渐向 4K、8K、16K、VR/AR 演进,同时 VR 游戏、远程医疗、家庭机器人等应用,对家庭无线网络的带宽和安全性提出了很高的要求。5G 具有大带宽、低时延和大连接的特性,与家庭业务需求完美契合。当前,家庭无线网络主要由室外宏站和室内 Wi-Fi 进行覆盖,5G 时代频段升高,室外宏站无法满足室内覆盖要求,而 Wi-Fi 网络无法保证网络安全性,带宽和时延保障能力也不足以满足应用需求。因此,需要在用户室内进行 5G 网络建设。二、二、5G5G 数字化室分硬件架构数字化室分硬件架构 (一)(一)概述概述 5G 数字化室分设备与 5G 宏站的功能相同,都是负责与终端
9、、核心网之间的通信功能。5G 数字化室分设备功能划分为基带单元、射频单元模块,各模块之间通过外部接口或内部接口互连。按照硬件模块接口方式不同,数字化室分设备可以划分为分布式中国联通 5G NR 数字化室分设备技术白皮书 V3.0 -5-架构微站以及一体化微站。(二)(二)5G5G 数字化室分产品分类数字化室分产品分类 1 1.分布式架构微站分布式架构微站 分布式架构微站由基带单元、汇聚单元和远端单元组成,向用户提供无线网的接入功能;基带单元和汇聚单元之间采用光纤承载无线信号,通过星型、链型或星链混合组网;汇聚单元采用光电复合缆或网线承载无线信号,同时给远端单元供电。分布式架构微站三个单元的功能
10、如下:(1).基带单元主要实现 5G 基带信号的调制和解调功能,支持与汇聚单元间的数据收发和接口。其它可实现功能还包括无线网络共享、无线资源管理、IP 头压缩及用户数据流加密、UE 附着时的核心网节点的选择、用户面服务网关的路由、寻呼信息的调度传输、广播信息的调度传输、以及设置和提供基带单元的测量等。基带单元可分为专用硬件平台和通用硬件平台两类。(2).汇聚单元配合基带单元以及远端单元使用。接收基带单元发送的下行数据,经过分路处理后传给远端单元;并将远端单元发送的上行数据经过一定的合路处理后向基带单元发送,实现与基带单元的通信。(3).远端单元,实现射频信号的发射和接收。接收来自汇聚单元的下行
11、信号,调制为射频信号后通过天线发射;从天线接收射频信号,进行相应信号处理后,通过汇聚单元发送给基带单元处中国联通 5G NR 数字化室分设备技术白皮书 V3.0 -6-理。基带单元汇聚单元汇聚单元汇聚单元远端单元远端单元远端单元汇聚单元远端单元远端单元远端单元远端单元远端单元远端单元.图 2 分布式架构微站架构图 分布式架构微站按照采用的硬件平台不同,可以划分为分布式微站和扩展型微站。分布式微站设备采用专用硬件平台设备,和宏站 AAU/RRU 设备可以共用 BBU 共框同时工作,分布式微站适用于高价值高流量大型场景,如体育场馆/交流枢纽/大型场馆/公共场所等高人流密度、高容量需求热点场景。扩展
12、型微站设备采用通用硬件平台设备,支持的小区数和用户数比分布式微站少,适用于中低流量场景,适用于办公楼宇、商场超市、宾馆酒店等多种室内覆盖场景。中国联通 5G NR 数字化室分设备技术白皮书 V3.0 -7-2 2.一体化微站一体化微站 一体化微站是基带单元、射频单元和天馈一体化设计的微功率设备,可通过固网宽带接入到核心网,为用户提供包括传统蜂窝移动通信基础业务在内的固定移动融合业务,是室内覆盖增强方案之一。一体化微站具备即插即用功能,可快速解决网络部署需求。按应用场景分为企业级一体化微站和家庭级一体化微站。图 3 一体化微站组网示意图 一体化微站设备主要包括处理器芯片,基带芯片和射频电路三部分
13、。将来都会向更高集成度的基带处理器芯片发展,集成 CPU 和基带功能,可以进一步降低整机功耗,降低产品架构复杂度,降低成本。(三)(三)基带单元硬件架构基带单元硬件架构 1 1.专用硬件平台设备专用硬件平台设备 专用硬件平台通过定制 ASIC 专用芯片、器件、配套软件等,可以高效的实现协议功能。基带单元采用芯片架构,ASIC 芯片架构结构简单专一、性能强、功耗低、尺寸小,但是灵活性差。中国联通 5G NR 数字化室分设备技术白皮书 V3.0 -8-图 4 基带单元专用硬件平台架构 2 2.通用硬件平台设备通用硬件平台设备 扩展型微站采用通用硬件平台来实现。目前主流实现方案采用通用处理器(X86
14、 或 ARM 架构)+FPGA 加速卡,通用处理器完成高层协议处理和物理层大部分功能,FPGA 加速卡实现前传、前向纠错等功能。该方案下通用处理器要处理物理层大部分功能以及 FPGA加速卡的成本和功耗较大,产业界在推动其他方案:1)通用处理器(X86)+eASIC方案,该方案和通用处理器+FPGA加速卡方案实现的功能是一样的。不同的是通用处理器只能采用X86服务器,采用eASIC替换FPGA加速卡,用以替代成本和功耗较大的FPGA加速卡。2)通用处理器(X86/ARM架构)+全物理层加速卡方案,通用处理器只需完成高层协议处理功能,对通用处理器的要求降低,物理层采用全物理层加速卡或专用SoC芯片
15、实现。中国联通 5G NR 数字化室分设备技术白皮书 V3.0 -9-图 5 主机单元的架构图 随着技术的发展,主机单元可以结合一些增强功能,实现灵活的组网部署。目前主机单元主要的增强功能如下:(1 1).主机单元和主机单元和MECMEC、UPFUPF融合化融合化 扩展型微站采用通用平台方案,更容易与 MEC 和 UPF 融合,实现灵活、快速的部署。将主机单元和 MEC、UPF 在服务器上进行共硬件平台部署,实现主机单元、UPF 和 MEC 共资源池部署。(2 2).CUCU池组化池组化 基于容器化技术,使 CU 池组化,共享硬件处理能力,实现算力的动态分配和网络资源、应用资源的动态共享。无线
16、网云化基站是 IT 与 CT 深度融合,是未来网络演进的趋势。当前主机单元部署在通用服务器上,具备向云化基站演进的能力,考虑到技术演进方向,CU、DU 全云化方案将是主流架构。中国联通将从硬件白盒化、软件虚拟化、资源池组化、管理智能化等方面全面推进无线云基站演进。中国联通 5G NR 数字化室分设备技术白皮书 V3.0 -10-(四)(四)汇聚单元硬件架构汇聚单元硬件架构 汇聚单元负责远端单元的底层数据下行分发、上行汇聚、时钟同步、远程供电等。目前主要的实现方案有如下三种:1)方案一:CPU+FPGA 方案 2)方案二:SOC 方案 3)方案三:万兆交换机方案 MCU数字交换部分PSPHY接口
17、(10G)*8SPI电源模块(含电流保护,过压保护)JTAGDDR/Flash远端单元远端单元x8.SFPSFP晶振基带单元级联汇聚单元锁相环时钟提取参考时钟CPRI/eCPRI直流-48V 或 交流220V汇聚单元供电监控供电供电供电 图 6 汇聚单元架构图 目前汇聚单元普遍采用的方案为 CPU+FPGA 方案,其功耗和成本相对较高。SoC 方案成本和功耗优势较大,但 SoC 产业链是否能快速发展,需要看后续市场的情况。如果汇聚单元和远端单元的前传接口采用 Option7-2(eCPRI)中国联通 5G NR 数字化室分设备技术白皮书 V3.0 -11-的方式,汇聚单元也可演进为使用万兆交换
18、机。汇聚单元需要支持小区合并和小区分裂的功能,采用交换机合并功能只能在主机单元实现,汇聚单元对远端单元的数据不处理,那么汇聚单元的上链口要达到100Gbps 左右,实现成本也较高。(五)(五)远端单元硬件架构远端单元硬件架构 远端单元为小功率 RRU 设备,主要器件包含处理器模块,收发机模块、功放模块等。目前主要的实现方案有如下两种:(1).方案一:CPU+FPGA+Transceiver 方案(2).方案二:DFE+Transceiver 方案 图 7 FPGA 方案远端单元架构图 中国联通 5G NR 数字化室分设备技术白皮书 V3.0 -12-图 8 DFE 方案远端单元架构图 目前远端
19、单元主要由 CPU+FPGA+Transceiver 构成,其成本和功耗都比较高,该方案已有成熟产品商用;方案二是将 CPU 和 FPGA芯片化,实现成本和功耗的降低,目前业界正在推动该方案的产业链成熟。三、三、5G5G 数字化室分功能要求数字化室分功能要求 本白皮书仅针对本白皮书仅针对 5G5G 数字化室分设备的特有功能在本章节单独数字化室分设备的特有功能在本章节单独定义。定义。(一)(一)灵活帧灵活帧结构结构 当前 5G 固定的帧结构不能适应灵活的网络需求,3.5GHz 数字化室分系统单载波 2.5ms 双周期帧结构上行实测峰值速率350Mbps,很难满足对上行速率需求强烈的 ToB 业务
20、。而采用灵活的帧结构设计,如 2.5ms 单周期 1D3U 的帧结构,上行资源较典型帧结构配置明显增多,可显著提升上行速率,满足某些对上行速率要求高的 ToB 场景。DSUUUDSUUU 图 9 2.5ms 单周期 1D3U 帧结构(二)(二)载波聚合载波聚合 载波聚合(CA,Carrier Aggregation)是 5G 增强技术之一,将载波捆绑实现上下行速率同时成倍提升。CA 包括频带内 CA 和带中国联通 5G NR 数字化室分设备技术白皮书 V3.0 -13-间 CA,在 sub6GHz 下行可以实现以下 CA 组合:1)3.4GHz(100MHz)+3.5GHz(100MHz)2)
21、2.1GHz(40MHz)+3.5GHz(100MHz)3)2.1GHz(40MHz)+3.4GHz(100MHz)+3.5GHz(100MHz)4)3.3GHz(100MHz)+3.4GHz(100MHz)+3.5GHz(100MHz)在 sub6GHz 上行可以实现以下 CA 组合:1)3.4GHz(100MHz)+3.5GHz(100MHz)2)2.1GHz(40MHz)+3.5GHz(100MHz)3.4G+3.5G 2.1G+3.5G 3.3G+3.4G+3.5G 2.1G+3.4G+3.5G 3.4G+3.5G 2.1G+3.5G 图 10 载波聚合示意图(三三)分布式分布式 Ma
22、ssive MIMOMassive MIMO 将 Massive MIMO 技术从室外引入到室内,打破 Massive MIMO 仅限室外的应用桎梏,实现室内用户和小区千兆体验跃升,增强 5G 网络容量能力。中国联通 5G NR 数字化室分设备技术白皮书 V3.0 -14-通过将工作在相同频段上的多个 pRRU 在基带上虚拟为一个超级 Massive MIMO 小区,享受 Massive MIMO 特性的部分增益效果,使室内 5G 单小区的上下行容量提升 34 倍。同时应用分布式Massive MIMO 技术来消除小区边界,降低小区间干扰,提升中远点的用户体验。图 11 分布式 Massive
23、 MIMO 组网图(四四)室内高精度定位室内高精度定位 随着数字化、智能化转型的不断深入,定位技术在垂直行业的应用场景越来越广泛,诸如制造工厂员工定位、物料资产盘点、医院病人看护/员工工作统计、机场拖车/高梯设备定位等方面需求旺盛;未来将实现“5G 通信+定位”的一张 5G 网络。3GPP 利用 MIMO 多波束特性,定义了基于蜂窝小区的信号往返时间(RTT)、信号到达时间差(TDOA)、到达角测量法(AoA)、离开角测量法(AoD)等室内定位技术,实现 1 米90%的定位精度。中国联通 5G NR 数字化室分设备技术白皮书 V3.0 -15-图 12 5G 空口定位增强技术 同 时 3GPP
24、 在 核 心 网 中 加 入 了 独 立 的 位 置 管 理 单 元(LMF,Location Management Function),统一处理来自终端侧和基站侧的定位相关信息。同时也加入了一系列与之配套的交互接口和专用的 5G 定位协议 NRPPa(NR Positioning Protocol A)。园区定位网络组网架构要求,LMF 和 GMLC 部署在 MEC 并下沉到园区,与公网的 AMF、UDM 通过标准协议接口通信。GMLC通过标准的 API 给混合定位服务平台提供 LCS 服务。(五)(五)本地分流本地分流 面向行业的 5G 网络相比公网具有两个显著的业务诉求,一是低时延,二是
25、数据不出厂。传统的 UPF 下沉方案可使得低时延业务基本得到保障,但数据安全性和隐私保护仍难以满足要求,加上新增UPF 硬件成本较高,且 N4 接口的异厂家解耦尚不成熟,该方案在实际应用部署中存在较大困难。本地分流则很好地解决了行业 5G 网络部署中业务本地化的问中国联通 5G NR 数字化室分设备技术白皮书 V3.0 -16-题。本地分流立足于公+专融合建网,在不引入额外网元投资的前提下,通过在 5G 基站内部将公网数据与本地数据进行分离,本地数据直接卸载到本地,公网数据保持与核心网的正常交互,这样则在保障行业数据低时延的同时,满足了行业数据本地化的安全需求。5G数字化室分数字化室分运营商核
26、心网运营商核心网Internet企业云企业云接入设备接入设备公网数据公网数据本地数据本地数据 图 13 基于本地分流的网络拓扑图 目前,本地分流有两种主流实现方案,一种是针对专用硬件 BBU采取新增板卡的“硬”方案,另外一种是针对基于开放平台通用硬件BBU 通过软件升级实现的“软”方案。“硬”方案中,本地分流功能由一块独立的硬件板卡实现。该板卡对 N3 接口的 GTP-U 数据包进行解封装,根据分流策略识别公网数据和本地数据。对于本地数据直接转发至本地网络,对于公网数据则重新完成 GTP-U 封装并路由到核心网。本地分流硬件板卡可采用嵌入式部署(即在现有 BBU 机框中插入板卡)或独立式部署(
27、即独占机框)。两种部署方式可提供不同的算力,可分别适用于大型或超大型园区。中国联通 5G NR 数字化室分设备技术白皮书 V3.0 -17-RLCMACPHYPDCP/SDAPNGUUPF本地分流本地分流(硬件硬件)企业云企业云UE公网数据公网数据本地数据本地数据5G数字化室分数字化室分N3N3 图 14 本地分流“硬”方案“软”方案中,本地分流功能以纯软件功能模块的方式实现。其对空口 PDCP 层数据进行解析,根据分流策略识别公网数据和本地数据。对于本地数据直接转发至本地网络,对于公网数据则执行GTP-U 封装并路由到核心网。“软”方案无需额外新增硬件,具备低成本、快速开通的优势。基于“软”
28、方案的本地分流不会对 BBU 的固有性能产生影响,因此其场景适应性依赖于 BBU 的容量规格。考虑目前基于通用平台 BBU 的主流硬件规格,“软”方案主要适用于中型或小型园区。RLCMACPHYPDCP/SDAPNGUUPF本地分流本地分流(软件软件)企业云企业云UE公网数据公网数据本地数据本地数据5G数字化室分数字化室分N3 中国联通 5G NR 数字化室分设备技术白皮书 V3.0 -18-图 15 本地分流“软”方案 本地分流模块可灵活配置不同的分流策略,如基于 IP 五元组的分流、基于切片 ID 的分流、基于 PLMN 的分流等。本地分流模块也可提供完善的流量管理机制,不仅可以基于不同级
29、别进行公网和本地流量统计及上报,同时可以对分流带宽进行设定以控制本地分流流量。本地分流可快速部署实现公网和本地网的数据隔离,满足行业客户数据不出厂的安全性需求,并且保障了行业业务低时延、大带宽等性能要求,规避了 N4 接口解耦,明晰了各方运维职责,同时可结合本地网络的场景大小和成本诉求灵活选择“硬”方案和“软”方案,有效地满足了行业网络在数字化转型中对于数据本地化的核心诉求。(六六)智能节能智能节能 虽然数字化室分每个远端单元的功耗只有几十瓦,但是室分组网下远端单元数量众多,导致整个系统的功耗较大。为降低数字化室分系统设备的功率消耗,节省电费开支,降低远端单元的功率消耗是室分节能的关键。中国联
30、通 5G NR 数字化室分设备技术白皮书 V3.0 -19-图 16 数字化室分在楼宇内组网示意图 目前 5G 基站节能技术手段主要有符号关断、通道关断以及深度休眠。数字化室分基本是 2/4 通道设备,发射功率在毫瓦级,符号关断、通道关断这两种技术节能 5%7%;节能效果不明显,深度休眠节能在 50%70%,节能效果明显。图 17 远端单元深度休眠功能 室分场景话务往往具有比较明显的潮汐效应,比如在商场、体育馆、地铁站以及办公楼宇等室内场景,网络在固定时间段处于无业务状态,结合大数据分析和人工智能技术对海量历史数据进行分析,制定不同场景进行节能的时间段和节能方案,达到节能的目的。中国联通 5G
31、 NR 数字化室分设备技术白皮书 V3.0 -20-通过大数据分析的节能方案无法应对突发的业务需求,为了解决突发业务需求,在无业务状态时,通过在每个建筑物的大厅保留一个远端单元或者在每个汇聚单元下保留一个远端单元正常工作,当保留的远端单元检测到有用户时,开启对应汇聚单元下的远端单元。图 18 楼宇内节能方案示意图 符号关断、通道关断以及深度休眠等节能技术是基于小区级的,数字化室分通过基带合并和射频合并通常都是几十个远端单元合并成一个小区。如果一个数字化室分小区只有几个远端单元下有用户在做业务,基于目前的节能策略,该小区是无法进行任何节能策略的,其余无业务的远端单元也是满功率发射,造成功率资源浪
32、费明显。远端单元通过保持感知状态并对用户分布进行精准识别,结合人工智能技术采用不同的节能技术,实现远端单元颗粒度级别的节能,在正常业务状态下降低能耗,实现体验无影响,节能智能化和灵活化。中国联通 5G NR 数字化室分设备技术白皮书 V3.0 -21-图 19 远端单元智能节能 四、四、5G5G 数字化室分设备规划数字化室分设备规划 5G 时代数字化室内网络产品部署规模将明显提升,多样化室内场景有多样化网络需求,不同产品形态对应不同室内场景,形成差异化部署。高价值高流量大型场景以分布式微站设备为主,具备数字化运营,弹性扩容;容量需求适中中小场景以扩展型微站为主;家庭以及小微场景以一体化微站设备
33、产品为主。(一)(一)分布式微站设备规划分布式微站设备规划 分布式微站适用于高价值高流量大型场景,如体育场馆/交流枢纽/大型场馆/公共场所等高人流密度、高容量需求热点场景。根据不同部署场景的需求,分布式微站须支持多种形态,满足不同场景的建网需求:(1)须支持 100MHz/200MHz/300MHz 等不同工作带宽;(2)须支持 4T4R/2T2R 等不同的通道数;(3)须支持单模/多模能力:在同一频段或多个频段上支持3G/4G/5G 等工作制式;中国联通 5G NR 数字化室分设备技术白皮书 V3.0 -22-(4)须支持内置天线或外拉天线等不同形态的天线类型。目前分布式微站的多种形态产品均
34、已商用,目前规划的产品规格如表 1 所示。表 1 分布式微站产品规格规划 模式 规格 OBW IBW 通道数 发射功率 单模 远端规格1 300MHz 200MHz 4T4R 4*500mW 远端规格2 300MHz 300MHz 4T4R 4*750mW 远端规格3 300MHz 200MHz 2T2R 3*2*250mW 远端规格4 300MHz 200MHz 2T2R 2*2*200mW 远端规格5 300MHz 200MHz 2T2R 5*2*250mW 远端规格6 300MHz 200MHz 2T2R 2*500mW 远端规格7 300MHz 200MHz 2T2R 2*1W 远端规
35、格8 300MHz 200MHz 2T2R 8*2*125mW 多模 远端规格1 3.5GHz:300MHz 1.8GHz:50MHz 2.1GHz:55MHz 3.5GHz:100MHz 1.8GHz:50MHz 2.1GHz:55MHz 3.5GHz:4T4R 1.8GHz:2T2R 2.1GHz:2T2R 3.5GHz:4*250mW 1.8GHz:2*250mW 2.1GHz:2*250mW 远端规格2 3.5GHz:300MHz 1.8GHz:50MHz 2.1GHz:55MHz 3.5GHz:200MHz 1.8GHz:50MHz 2.1GHz:55MHz 3.5GHz:4T4R
36、1.8GHz:2T2R 2.1GHz:2T2R 3.5GHz:4*500mW 1.8GHz:2*250mW 2.1GHz:2*250mW 远端规格3 3.5GHz:300MHz 2.1GHz:55MHz 3.5GHz:200MHz 2.1GHz:55MHz 3.5GHz:2T2R 2.1GHz:2T2R 3.5GHz:3*2*250mW 2.1GHz:3*2*100mW 远端规格4 3.5GHz:300MHz 2.1GHz:55MHz 3.5GHz:200MHz 2.1GHz:55MHz 3.5GHz:2T2R 2.1GHz:2T2R 3.5GHz:2*2*200mW 2.1GHz:2*2*1
37、00mW 远端规格5 3.5GHz:300MHz 2.1GHz:55MHz 3.5GHz:200MHz 2.1GHz:55MHz 3.5GHz:2T2R 2.1GHz:2T2R 3.5GHz:5*2*250mW 2.1GHz:5*2*100mW 远端规格6 3.5GHz:300MHz 2.1GHz:55MHz 3.5GHz:200MHz 2.1GHz:55MHz 3.5GHz:2T2R 2.1GHz:2T2R 3.5GHz:2*500mW 2.1GHz:2*200mW 远端规格7 3.5GHz:300MHz 2.1GHz:55MHz 3.5GHz:200MHz 2.1GHz:55MHz 3.5
38、GHz:2T2R 2.1GHz:2T2R 3.5GHz:6*2*125mW 2.1GHz:6*2*100mW 远端规格8 3.5GHz:300MHz 1.8GHz:50MHz 3.5GHz:200MHz 1.8GHz:50MHz 3.5GHz:2T2R 1.8GHz:2T2R 3.5GHz:3*2*250mW 1.8GHz:3*2*100mW 远端规格9 3.5GHz:300MHz 1.8GHz:50MHz 3.5GHz:200MHz 1.8GHz:50MHz 3.5GHz:2T2R 1.8GHz:2T2R 3.5GHz:2*2*200mW 1.8GHz:2*2*100mW 远 端 规 格10
39、 3.5GHz:300MHz 1.8GHz:50MHz 3.5GHz:200MHz 1.8GHz:50MHz 3.5GHz:2T2R 1.8GHz:2T2R 3.5GHz:5*2*250mW 1.8GHz:5*2*100mW 远 端 规 格3.5GHz:300MHz 3.5GHz:200MHz 3.5GHz:2T2R 3.5GHz:2*500mW 中国联通 5G NR 数字化室分设备技术白皮书 V3.0 -23-11 1.8GHz:50MHz 1.8GHz:50MHz 1.8GHz:2T2R 1.8GHz:2*200mW 远 端 规 格12 3.5GHz:300MHz 1.8GHz:50MHz
40、 3.5GHz:200MHz 1.8GHz:50MHz 3.5GHz:2T2R 1.8GHz:2T2R 3.5GHz:6*2*125mW 1.8GHz:6*2*100mW(二)(二)扩展型微站设备规划扩展型微站设备规划 扩展型微站适用于中低流量场景,如办公楼宇、商场超市、宾馆酒店等多种室内覆盖场景。根据不同部署场景的需求,扩展型微站须支持多种形态,满足不同场景的建网需求:(1)须支持 100MHz/200MHz 工作带宽;(2)须支持 2T2R/4T4R 等不同的通道数;(3)须支持多模能力:在同一频段或多个频段上支持 4G/5G等工作制式;(4)须支持内置天线或外拉天线等不同形态的天线类型。
41、目前扩展型微站设备工作带宽为 100MHz 的设备已商用,在将来随着 5G 业务的发展以及产业链的成熟,扩展型微站也将会要求工作带宽 200MHz 的设备。目前规划的扩展型微站产品规格如表 2 所示。表 2 扩展型微站产品规格规划 模式 规格 OBW IBW 通道数 发射功率 单模 远端规格1 300MHz 100MHz 2T2R 2*250mW 远端规格2 300MHz 100MHz 2T2R 3*2*125mW 远端规格3 300MHz 100MHz 2T2R 2*500mW 远端规格4 300MHz 100MHz 4T4R 4*250mW 远端规格5 300MHz 200MHz 2T2R
42、 2*500mW 中国联通 5G NR 数字化室分设备技术白皮书 V3.0 -24-远端规格6 300MHz 200MHz 2T2R 3*2*250mW 远端规格7 300MHz 200MHz 2T2R 2*1W 远端规格8 300MHz 200MHz 4T4R 4*500mW 多模 远端规格1 3.5GHz:300MHz 1.8GHz:50MHz 3.5GHz:100MHz 1.8GHz:20MHz 3.5GHz:2T2R 1.8GHz:2T2R 3.5GHz:2*250mW 1.8GHz:2*125mW 远端规格2 3.5GHz:300MHz 1.8GHz:50MHz 3.5GHz:100
43、MHz 1.8GHz:20MHz 3.5GHz:2T2R 1.8GHz:2T2R 3.5GHz:3*2*125mW 1.8GHz:3*2*50mW 远端规格3 3.5GHz:300MHz 1.8GHz:50MHz 3.5GHz:100MHz 1.8GHz:20MHz 3.5GHz:2T2R 1.8GHz:2T2R 3.5GHz:2*500mW 1.8GHz:2*250mW 远端规格4 3.5GHz:300MHz 1.8GHz:50MHz 3.5GHz:100MHz 1.8GHz:20MHz 3.5GHz:4T4R 1.8GHz:2T2R 3.5GHz:4*250mW 1.8GHz:2*125m
44、W 远端规格5 3.5GHz:300MHz 1.8GHz:50MHz 3.5GHz:200MHz 1.8GHz:50MHz 3.5GHz:2T2R 1.8GHz:2T2R 3.5GHz:2*500mW 1.8GHz:2*250mW 远端规格6 3.5GHz:300MHz 1.8GHz:50MHz 3.5GHz:200MHz 1.8GHz:50MHz 3.5GHz:2T2R 1.8GHz:2T2R 3.5GHz:3*2*250mW 1.8GHz:3*2*100mW 远端规格7 3.5GHz:300MHz 1.8GHz:50MHz 3.5GHz:200MHz 1.8GHz:50MHz 3.5GHz
45、:2T2R 1.8GHz:2T2R 3.5GHz:2*1W 1.8GHz:2*500mW 远端规格8 3.5GHz:300MHz 1.8GHz:50MHz 3.5GHz:200MHz 1.8GHz:50MHz 3.5GHz:4T4R 1.8GHz:2T2R 3.5GHz:4*500mW 1.8GHz:2*250mW (三)(三)一体化微站设备规划一体化微站设备规划 一体化微站将向多频多模方向发展,中国联通规划了 5G NR 单模、5G NR 多模等多种规格的一体化微站设备。一体化微站按应用场景分为企业级一体化微站和家庭级一体化微站。一体化微站设备路标规划要求如图 20 所示。图 20 一体化微
46、站设备路标规划 中国联通 5G NR 数字化室分设备技术白皮书 V3.0 -25-(四)(四)面向行业应用的数字化室分设备规划面向行业应用的数字化室分设备规划 近年来 5G 在 ToB 垂直行业应用不断拓宽,涉足煤炭、石油化工以及橡胶化工等多个国民经济重点行业,相对其他行业,这些行业的生产环境比较恶劣,工作环境复杂,因此安全生产的重要性非常突出,通过数字化转型实现无人、少人一直是这些行业追求的方向。5G网络以其低时延大宽带大连接的能力,可以很好地支撑视频监控、远程控制、信息采集、人员通讯等业务的应用,为数字化转型提供坚实的网络基础。煤炭、石油化工以及橡胶化工行业对 5G 设备有隔爆、防尘等要求
47、,要求 5G 设备须满足本行业的安全要求。下面以煤矿行业为例来说明煤矿对 5G 设备的要求。矿井地下是一个非常特殊的复杂环境,会受到瓦斯、煤尘等潜在爆炸气体的威胁,用于煤矿井下的电气设备必须通过煤矿防爆认证,其中一项重要的要求是井下基站有效辐射功率(ERIP)小于 6W。因此矿山井下覆盖基本都是采用数字化室分的形式。对于井下巷道,由于其覆盖范围长,单位面积容量密度较低,可以采用 2.1GHz 频段设备来进行覆盖;对于综采面,由于存在大量密集部署的高清摄像头,对上行容量需求大,可以采用以 3.5GHz 频段设备为主来提供容量。按照防爆措施的不同,矿山小站可以区分为隔爆兼本安型小站和本安型小站。中
48、国联通 5G NR 数字化室分设备技术白皮书 V3.0 -26-隔爆型的防爆原理是利用隔爆外壳,承受其内部爆炸性气体混合物爆炸时产生的爆炸压力,并阻止内部爆炸向周围爆炸性混合物传播。设备中所有隔爆间隙小于相应可燃性气体的最大实验安全间隙,如果可燃性气体进入外壳之内被火花点燃产生爆炸,则爆炸火焰被限制在外壳之内,不能点燃外壳外部环境中的爆炸性混合物,从而保证了使用环境的安全。为了在矿井快速应用 5G 技术,前期矿井 5G 应用基本都是隔爆型防爆 5G 基站产品,合作方选择已有的适合煤矿井下部署的数字化室分设备进行结构散热和耐压隔离方面的优化改造,再经第三方防爆集成商进行隔爆改造。图 21 隔爆兼
49、本安型小站示意图 本安型即本质安全型,其防爆原理是将设备内部和暴露于潜在爆炸性环境的连接导线可能产生的电火花或热效应能量限制在不能产生点燃的水平,在规定的实验条件下,设备的电路正常工作或规定的故障状态下产生的电火花或热效应均不能点燃规定的爆炸性混合物。主要防爆措施是限制电路中的电流和电压,使产生的火花的能量小于中国联通 5G NR 数字化室分设备技术白皮书 V3.0 -27-相应的最小点燃能量。由于没有笨重的防爆壳,相对于隔爆型小站,典型的本安型小站只有 5kg/5L,相对于隔爆型小站减少了 80%左右,更适合井下环境的运输安装。图 22 本安型小站示意图 目前 5G 隔爆兼本安型小站已经商用
50、,将来随着煤矿对重量和体积的要求增高,5G 矿山小站也将要求本安型小站。5G 矿山小站的路标规划如图 23 所示。图 23 矿山小站设备路标规划 除了煤矿行业对 5G 数字化室分设备有隔爆要求,其他行业如发电厂、石油化工、橡胶化工等行业对 5G 设备也有隔爆、防尘等要求,只是和煤矿行业要求的标准不同,目前这些行业主要还是以隔爆型为中国联通 5G NR 数字化室分设备技术白皮书 V3.0 -28-主。中国联通接下来将密切关注 ToB 行业的发展,适时推出面向 ToB行业的数字化室分设备。五、五、总结与展望总结与展望 为落实“强基固本”新战略,练好新基建“基本功”,打造覆盖有效、体验优良、能力一流、效能卓越的 5G 精品网,要加快补齐短板,加强室分建设,力争两到三年完成室分目标网建设,实现室内深度覆盖行业相当。为了加快推进 5G 数字化室分设备的研发,本白皮书将中国联通现阶段对 5G 数字化室分设备能力要求进行总结,分别对分布式微站、扩展型微站、一体化微站以及矿山小站等不同类型设备能力提出明确的技术要求和演进趋势。同时号召合作伙伴共同推进 5G 技术持续演进,设备不断完善,共同打造中国联通 5G 精品网络。