室內5G覆蓋數字化演進策略探討

李耀華

（天元瑞信通信技術股份有限公司，西安 710000）

1 引言

與前幾代移動網絡相比，5G網絡的能力將有飛躍發展，5G將作為下一代網絡的重要基礎設施，在提高現有業務的同時深入各行各業。新的業務需求，如云VR/AR、車聯網、智能制造、智慧城市、無線醫療、家庭娛樂、無人駕駛、AR/VR等應用的出現，5G將開啟更極致的帶寬體驗，身臨其境的視覺效果，以及萬物互聯的新時代。

在5G時代，增強移動寬帶、海量通信和低時延關鍵通信應用場景的多樣化，更多的用例將發生在室內。與前幾代移動網絡相比，5G網絡將采用更高的頻譜帶寬，以滿足更高帶寬、更低時延的業務需求。5G室內網絡不僅滿足帶寬需求，更要滿足延遲、安全、面向服務等方面的高要求。傳統室內分布式天線系統（Distributed Antenna System，DAS）的局限性也愈發明顯，不能滿足5G的業務發展需求，而室內5G覆蓋的數字化具有大容量、組網靈活、海量連接、低時延、高可靠和網絡開放、可提供端到端的維護管理優勢，已成為各大廠家關注的熱點。本文結合現有室內5G系統數字化趨勢，分析了室內5G系統覆蓋數字化技術方案和關鍵技術，并提出了室內5G的部署策略，為后期室內5G的覆蓋提供了很好的現實指導意義。

2 室內覆蓋網絡現狀

5G時代室內將作為各個應用場景的主要場所，如何實現室內5G網絡的高效、高速覆蓋將成為各個運營商需要考慮的問題之一。結合現有室內覆蓋方案，室內信號覆蓋可能采取的覆蓋方案包括室外覆蓋室內方式、傳統DAS系統、室內數字化的建設方式。傳統的室外覆蓋室內方式將在室內5G覆蓋中效果驟降。依據理想傳播損耗模型，5G將采用C-Band頻段，其穿透墻體的損耗將大于4G采用的Sub-3GHz頻段的損耗，其預計將產生額外的8-13dB鏈路損耗，因此通過室外覆蓋室內對于5G來說愈發的困難，更多的依靠室內覆蓋系統彌補信號覆蓋。

同樣，傳統的DAS系統仍然面臨著巨大挑戰和瓶頸。第一，現有DAS系統采用無源器件組網，包括主要器件如功分器、耦合器、合路器、天線等其工作頻段為800M-2.7GHz，很難支持5G主流頻段（3.5G及以上）；若要建設5G室內系統需替換全部器件，投資成本和建設難度較大；第二，3.5GHz和4.8GHz頻段的更高鏈路損耗，需要增加信源數量或者提供信源功耗來實現室內的深度覆蓋。第三，傳統DAS方式一般可實現2×2MIMO，且兩通道不平衡時會造成吞吐量下降問題，而5G時代的4×4MIMO將為主流方式，4路DAS的部署方式和成本上均值得商榷。針對傳統室分系統面臨的問題，室內5G數字化演進將成為必然的趨勢。

3 室內5G覆蓋數字化趨勢

3.1 室內5G覆蓋數字化方案

室內5G覆蓋數字化方案采用扁平化結構，大大簡化了室內分布系統結構，具有部署快速、方便，符合未來網絡發展趨勢。

圖1 室內5G覆蓋數字化方案

如圖1所示，室內5G覆蓋數字化架構采用三層網絡架構，由BBU（基帶單元）、RHUB（集線設備）和PRRU（射頻遠端單元）組成。BBU與RHUB之間采用光纖連接，RHUB與PRRU之間通過網線連接。

與傳統的DAS方式相比，室內5G覆蓋數字化方案具有如下特點：一是有源頭端的引入，5G頭端采用有源的小基站設備PRRU，覆蓋距離遠、損耗低，并支持即插即用、易于安裝和維護。同時有源的頭端為集中的可管可控提供的基礎。二是傳輸網線化/光纖化，基于傳統DAS方式的饋線和器件不支持5G頻段，且對于4×4MIMO的建設支撐難度大、成本高。而室內5G覆蓋數字化方案采用基于網線和光纜組網，代替傳統射頻纜線組網，可以很好的實現室內5G NR與LTE的融合。

3.2 關鍵技術

3.2.1 多頻多模

每代移動網絡技術能否成功，一方面取決于對未來業務需求的很好把握；另一方面取決于能否與現有技術很好的兼容。考慮到疊加室內組網建設的約束，室內5G覆蓋的數字化有源頭端，將實現Sub-3GHz+C-Band的多頻、5G和LTE的多模式、eMBB+IoT的多業務于一體化，更好的支持不同業務場景應用。

3.2.2 大規模MIMO

隨著移動通信帶寬容量需求的成倍增長，使用無線電波頻率也將隨之提高，而相應的傳輸損耗也將隨之加大。在同樣的頻譜資源空間下，更多高頻天線的MIMO技術其充分利用空間自由度，彌補高頻傳播的損耗，提升傳輸的可靠性，獲得更廣的覆蓋、和更優質的用戶體驗。而基于高頻的室內5G覆蓋將產生更大的傳播損耗，為了更好彌補該部分損耗，基于4×4 MIMO將作為室內5G覆蓋的重要技術之一。

3.2.3 網絡切片和邊緣計算

為了滿足多業務場景的靈活綜合承載，網絡切片技術依靠網絡虛擬化技術，將物理網絡劃分為多個獨立的邏輯網絡，基于特定業務需求，差異化業務定制服務，構建端到端的邏輯承載網絡。網絡切片技術可以很好的實現業務分散多用戶、多業務的的靈活定制、按需使用、按需分配，確保業務的最優網絡承載。

邊緣計算（MEC）將在靠近人、物或數據源頭的網絡邊緣側，通過部署具備一定計算、存儲、網絡能力的設備、數據中心等節點，就近提供邊緣智能服務，滿足行業數字化在敏捷連接、實時業務、數據優化、應用智能、安全與隱私保護等方面的關鍵需求。

5G時代網絡切片和邊緣計算將作為重要的技術之一，對業務需求的靈活網絡定制和最優承載，建立至邊緣計算（內容源）的“云網”一體化解決方案，可以很大程度上減輕骨干網絡壓力，降低網絡時延，提升用戶體驗。

3.3 面臨的挑戰

室內5G數字化覆蓋方案有眾多的優點，如部署靈活、易實施、容量大等，該方案可以很好的滿足未來業務發展需求，作為未來室內5G覆蓋的必然選擇。但其面臨的挑戰也不容忽視。如成本問題，相比現有室內4G覆蓋技術，室內5G覆蓋將采用全新的頻段和設備，其設備費用和OPEX費用也將增加；能耗問題也將成為室內5G覆蓋的又一主要關注點，有源頭端設備、4×4 MIMO的規模采用，以及MEC的規模部署都將增加室內5G覆蓋的能耗成本。同時室內5G覆蓋網絡的高頻組網、容量擴展、可視化、高效運營、部署策略等也是各大運營商關注的主要問題之一。

4 室內5G數字化部署策略

考慮到疊加室內組網建設的約束，更好的兼顧現有4G網絡，逐步實現室內5G數字化部署，其具體部署方案如下：

圖2 室內5G覆蓋數字化部署策略

如圖2所示，方案一采用新建5G室分進行現有系統的替換，該方式投資成本大，適合于需求旺盛的高價值區域，如大型商場、機場、車站等；方案二在現有室內4G數字化的基礎上建設5G，適合于已部署室內4G數字化的系統，通過增加5G頭端源設備，采用4G級聯至5G PRRU，實現4G/5G的共點部署；同時上述兩種方案可以將現有六類雙絞線替換為光電復合纜，將其覆蓋范圍擴展至300米。

5 結束語

新的業務需求推動著室內5G數字化網絡的快速發展，而對于新業務場景的成熟更多的依賴于整個產業鏈的成熟，5G如何在初期做到建設規模與業務需求相匹配，精確投入產出效益，確保高商業價值客戶深覆蓋，也是各大企業值得深思的問題。