5G室內覆蓋及數字化建設淺談

馮 博

（福建省郵電規劃設計院有限公司，福建福州 350000）

5G網絡可以應對未來爆炸性的移動數據流量增長，支持移動互聯網及物聯網的多種應用，適應不同場景下多樣的業務需求，如海量大連接、超大寬帶、超低時延及超高可靠性，同時與垂直行業深度融合，滿足行業終端互聯的多樣化需求，實現真正的“萬物互聯”，助力社會經濟數字化轉型。傳統DAS應對5G網絡建設存在施工困難、網絡帶寬及容量無法滿足需求、運維成本高、系統擴容難等問題，因此探索數字化室分系統建設方案對5G網絡建設工作具有較強的推動作用。

1 5G室內業務網絡需求

5G網絡是移動互聯網和物聯網的重要載體，為用戶帶來更智能、更豐富的業務應用。5G技術將廣泛運用于遠程醫療及教育、智慧應用、工業制造和物聯網領域，具體包括千兆級移動寬帶數據接入、高清視頻、云服務、AR、VR、遠程應用接入、人工智能、智慧城市等典型業務。其中，高清視頻、AR、VR、遠程醫療、人工智能等業務的主要發生場景在建筑物內。

1.1 100 Mbps以上的邊緣速率

VR和高清視頻是典型的5G高寬帶業務，業務發生在室內且應用者處于靜止或慢速移動狀態，對室內無線網絡帶寬要求極高。VR在未來將會成為重要的通信和娛樂方式之一，業務本身具有立體性、互動性及實時性，需要100 Mbps帶寬的網絡支持。

VR業務的網絡需求如表1所示。

表1 VR業務的網絡需求

基于5G網絡的高清視頻包括各種應用場景，主要包括遠程超清直播、遠程安防監控、商業性遠程現場實時展示及街景采集等，具有十分廣闊的應用前景。中國通信標準化協會所發布的《4K視頻傳送需求研究報告》，寫明了傳輸入門級4K、標準4K、超高清4K、8K帶寬需求。

要求最高的8K視頻需要135 Mbps的帶寬，要求最低的入門級4K也需要30 Mbps的帶寬。

高清視頻業務的網絡需求如表2所示。

表2 高清視頻業務的網絡需求

1.2 99.999%高可靠性及ms級延時

遠程醫療、AR/VR、人工智能5G等重要的業務應用，對5G網絡的可靠性、時延有較高的要求。

在遠程醫療業務中，機器人將感知病人身體數據及現場視頻通過網絡傳送給線上的專家，實現精準診斷。遠程手術時，醫生需要通過回傳的視頻操作遠程精密儀器，要求端到端時延低于10 ms，信號傳送可靠性高于99.999%。

5G技術極大地促進了AR/VR應用程序開發，5G的出現將助力AR/VR通過虛擬物品、虛擬人物以及增強性情境信息等方式給人們帶來連接媒體的全新方式。使用AR/VR看媒體視頻時，延遲超過20 ms，用戶就會出現不適，延遲最好不超過7 ms。

數據驅動的人工智能領域正迎來重要的發展機遇，被各行業所關注，5G網絡架構必須能夠提供足夠的靈活性、可擴展性、高可靠性及ms級延時，滿足不同業務場景下對網絡功能的定制剪裁和部署。

1.3 海量連接

與4G相比，5G不僅意味著更快的網速以及更大的網絡容載能力。5G是萬物互聯落地的基礎，如智慧城市和智能家居，這類應用對連接密度的要求較高，呈現出行業多樣性和差異化。

智慧城市中的智慧物流的物流樞紐，需要利用無線網絡連接大量帶電子標簽的設備，以實現物資的高效管理、調度轉運；視頻監控業務部署密度高，要求終端和網絡支持高速率；智能家居業務對時延要求相對不敏感，但終端可能需要適應高溫、低溫、震動、高速旋轉等不同工作環境的變化。

2 5G室內網絡建設面臨的困難

（1）業務承載。

各種類型的室內5G業務由同一張網絡采用“切片方式”承載，建網過程中需要考慮的因素較多，面臨的挑戰大。

（2）網絡容量。

低時延及可靠性要求需要網絡架構冗余、覆蓋冗余，連接需求、容量需求隨時間變化，對網絡擴容能力要求高。

（3）高頻組網。

電波在3.5 GHz高頻段的傳播損耗和穿透損耗較大，相比1.8 GHz頻段，綜合損耗大概多10.6 dB，相比4G網絡，室外基站覆蓋室內更加困難，考慮建筑物內部各種隔墻阻擋，高頻覆蓋室內深處的效果將更差。

（4）傳統室分建設方式無法滿足需求。

無源分布式天線系統演進難度大、綜合損耗及互調干擾大。傳統DAS由無源器件組成的天饋線系統構成，4G時期已建的無源分布式天線系統不支持5G頻段，更換核心部件時工程落地困難。多頻段網絡并存會導致傳統DAS反饋系統互調干擾加劇，傳統DAS建設方式無法滿足5G網絡的需求。

從網絡可靠性及安全性角度考慮，物聯網、人工智能行業應用依賴精準控制，要求相關的傳輸網絡具備極高的可靠性、故障次數少、故障時間短。從故障恢復時間分析，傳統室內網絡某個局部出現故障后，只能依靠人力針對室內無源系統逐條支路、逐個部件進行操排，定位難、整改難，故障恢復時間很長。

3 5G室內網絡數字化建設優勢

從網絡質量、建設周期及維護難度和成本方面分析，傳統DAS室內網絡建設方案均無法滿足5G業務對邊緣速率、網絡容量、網絡時延、可靠性、海量連接等方面的需求，室內網絡建設的數字化演變顯得尤為重要。

從施工難度、網絡性能、運營維護、系統擴容等角度考慮，數字化室分系統較傳統DAS具有較大的優勢，更適宜在話務密度較高、話務不均勻需要靈活調整、話務量年增長率高、網絡保障要求高（監控要求高）、高價值場景中部署。

3.1 施工難度

傳統DAS無源器件施工量大、物業進場困難、數字化室分建設無復雜的無源器件構成天饋線系統、施工難度小、建設周期可縮短近60%。數字化室分布線柔軟、設備輕巧、器件少且無須鏈路預算、節點少、工程過程易監控。

3.2 網絡性能

傳統DAS的器件質量、安裝施工等問題很容易造成雙通道不平衡、吞吐量下降嚴重，多種制式合路存在互調干擾、網絡性能無保障、用戶體驗差，數字化室分系統單網線支持MIMO，峰值速率100 Mbps，用戶體驗好。

數字化室分系統可以在建設階段考慮室內5G網絡覆蓋冗余，在高可靠性的需求區域建設多個頭端覆蓋，其中一個頭端發生故障時，由相鄰的頭端提供覆蓋。可以考慮室內網絡容量冗余，單個頭端無法滿足容量需求時，相鄰頭端能夠為用戶提供容量，隨時進行調用。

3.3 運營維護

室內5G網絡建設時，應考慮建設成本和后續日常運維工作。建設階段選擇數字化方式部署，能夠保證頭端與網管顯示的一一對應，準確標識頭端的具體位置，為可視化運維、智能運營奠定基礎。在室內5G站點選擇、勘測設計、施工、竣工驗收等環節，優先采用數字化方式。

3.4 系統擴容

傳統DASRRU級小區分裂中，主設備RRU下的分布系統無法再分裂小區，有擴容需求時，需要新增RRU設備并對原有饋路進行改造。數字化室分系統遠程小區分裂，便于按需進行網絡擴容。

5G多樣化的業務需求給網絡容量帶來較大挑戰，為滿足業務的隨時性和區域的變化性，面對突發流量的需求，需要建設一張具有彈性容量的網絡，同時具備切片能力，可以隨時按需為某一業務提供服務。要求網絡建設初期時考慮容量冗余，具備按需配置和靈活擴容的能力，數字化室分系統在滿足容量靈活配置的需求上更具優勢。

4 結語

傳統DAS由合路器、功分器、耦合器、饋線、天線等無源器件組成，系統是射頻信號傳輸管道，全無源、不可管、節點多、故障定位難、不能獨立提供容量、損耗大、難以向更高頻段演進。從覆蓋、建設成本、網絡質量、運維工作及系統容量彈性角度分析，數字化室分系統由BBU、擴展單元和有源頭端組成，能夠降低施工難度及現有系統改造難度，保證網絡速率及可靠性，在降低運維成本的同時實現頭端數字化、線纜IT化、運維可視化，且基于頭端級的小區分裂能力，可按需靈活配置容量。為應對5G業務的多樣化及高質量需求，建設一張高速率、彈性容量、高可靠性、低時延的數字化室內網絡，是5G網絡建設工作需要長期努力的方向。