5G室內分布覆蓋

袁業文 王海根 王銀紅 陳力 羅浩

【摘要】 ? ?隨著科學技術的發展，我國逐漸走入5G時代，電子信息技術已經步入新的發展階段。目前，5G技術完成了大規模的數據接入，實現了網絡高速率和低延遲的性能。同時，在網絡室內覆蓋方面，傳統基于4G網絡的室內覆蓋方案已經無法滿足目前人們對于通信及信號的需求，因此亟待研究新型的5G室內覆蓋方案。例如要進行更遠距離傳輸，減少穿透損耗，就應采用更加密集的組網形式，而建設室內小基站是實現5G室內場景的必然建設趨勢，也是解決信號密集分布覆蓋所產生相關取電問題的關鍵。本文主要分析5G數字化室內網絡的一些設計思路，以為5G的室內發展提出一些分布覆蓋的意見。

【關鍵詞】 ? ?室內5G ? ?分布覆蓋 ? ?數字化基站 ? ?網絡設計

隨著生活條件的提升，人們對于數字化信息技術的要求也越來越高，數據流量的需求也在不斷地增長，主要得益于網絡通信技術的加速發展，目前大眾使用較多的4G網絡絕大部分都是在室內使用的，按照這種趨勢，5G的發展很有必要研究室內移動網絡速度，對此進行鋪設研究，未來，5G將快速發展廣泛應用于生活當中，其室內分布覆蓋也是目前技術研究的重點，對于目前的需求，在室內場景中，要滿足眾多人群的增長容量以及大密度的數據連接，并且降低延時程度進行精準的GPS定位，這有這樣，才能更好地發展5G技術。

一、5G室內覆蓋具有市場需求

1.1業務需求面臨的挑戰

5G技術的出現能夠給用戶一種全新的使用體現，與傳統的技術相比，5G互聯網技術更加發達，出來提供更加快速的數據業務服務，還能改變用戶對于網絡世界應用的習慣，基于這種改變，5G面臨較大的業務需求上的壓力：

1. 5G的一大特征是具有高度的開放性，并且不再局限于簡單的互聯網語音及數據服務，它可以擴展到其他公共區域中，對于并行的垂直行業也會有涉及，使得5G可以滿足互聯網信息技術切片等功能，并且滿足其他業務發展的需求[1]。

2. 5G業務有著較高的可靠性，這種心梗主要體現在通信的穩定性上，因為傳統的高速一定業務主要是由于通信的半徑較小，因此在信息數據傳輸時面臨較大的隱私泄露分線，這也是互聯網時代，人們關心的重要問題，5G發展具備較大的可靠優勢。

3. 5G有著時延性更小的特點，能滿足不同場景下對于通信的需求，并且5G的時延傳輸最低能夠保持在1ms以下，這種速度遠遠低于常用的4G網絡時延性，從架構上來看，5G已經發生了根本的變革，全面進入觸覺化的互聯網形態中，極大的提高了用戶的體驗感，比如未來將會發展的遠程醫療服務，更好地應用了互聯網的功能，從根本上改變人們的生活習慣，并且這種時延性能夠改變企業的生產模式，使企業的生產逐步走向智能化。

4. 5G具有較強的靈活性，提高互聯網的連接率，大范圍的普及連接效率，海量的數據進行無線連接，造成網絡集中程度較為密集，因此，網絡維護者面臨較多的網絡干擾，這是互聯網帶來的巨大挑戰。5G能夠實現及時擴容，根據實際數據需求量進行智能化合理分配，針對不同的區域進行優化安排，并且其傳輸速率極高，能夠滿足虛擬技術的相關要求，比如人們常見的高清視頻可以進行實時播放，巨大的流量消耗對于網絡運營也是一種挑戰[2]。

1.2業務開展面臨的挑戰

5G業務開展過程中會涉及到許多其他新的業務，比如虛擬現實技術以及增強現實技術等，在技術研究的前期，需要5G完善網絡鋪設工作，增加室內網絡分布覆蓋，一旦，完成鋪設這些終端技術將會極大的改變市場環境以及人們的生活。另外，高清視頻技術也逐步在發展，為真實世界帶來更高的視覺體驗，能夠讓人及時體驗到真實感受。5G技術的發展提高了物聯網的速率，實現了萬物互聯的狀態，并且在很大程度上提高傳輸的時效性，這些全新的業務開展需要擴大無線網絡的容量，增加無線網絡的帶寬，以此滿足5G未來發展的剛性需求，也將成為5G網絡技術的核心要素。未來信息化時代的到來，會加速智能終端設備入戶，由此帶來網絡流量的爆炸式增長，如何完善5G網絡室內分布覆蓋則是關鍵，其中需要重新組織網絡架構，保證網絡容量的寬度滿足大規模增長的需求。另外，由于5G網絡技術所應用到的頻段相較于4G來說更高，可以動C波段以及毫米波頻上著手，以此滿足5G信號穿墻的需求，在眾多鏈路損耗的限制下，滿足室內網絡傳輸的速度，最終保證5G應用設計達到要求[3]。

二、室內覆蓋方案的選擇

2.1室內分布系統簡介

室內分布系統指的是將無線信號在室內場景下進行網絡覆蓋，確保無線信號可以分布在建筑的角角落落，便于多范圍的信號接受，以此改善信號接受不穩定的現象。為了更加暢通的信號分布，一般采用多種無源器件，能夠更好的分離信號，這些器件主要包括功分器、耦合器、路由器等。

基于分布系統的設計，可以看做是三個部分的合作，即基帶部分、天饋部分以及射頻部分，這三個部分分工協作，并且相互連接擴展，最終保證在室內環境下無死角的全部覆蓋無線網絡。

2.2室內覆蓋改造方案

5G技術的室內覆蓋需要對原有的覆蓋方案進行改造，首先，原有的無源器件需要重新更新，盡管新的器件技術已經被研發出來，可以支持3.5GHz的高頻率，但是為了5G網絡的穩定還是需要更換，目前寬頻的器件已經被廣泛地應用于網絡通信技術當中，其天線支持6GHz的高頻率，但是其他無源器件，比如功分器和耦合器無法滿足這個頻率，因此需要更換。一旦開始實施無線傳輸的改造工程，就需要付出一定的代價完成改造，不然就會損失重大。5G技術主要采用的C波段的信號，這種信號與傳統的3GHz頻段相比，會產生更多的鏈路損耗，尤其是在室內信號穿墻的時候，一般損耗回答道8-13dB，這種形式限制了5G的傳輸距離，面對更加高頻的毫米波頻段，隨之增加的損耗會導致5G信號失去穿墻的功能。部分研究人員通過虛擬技術進行模擬，發現C波段的鏈路損耗與傳統的損耗差距非常明顯，相差達到8dB。

未來的互聯網時代，離不開5G的分布覆蓋，因此，5G的網絡改造將是一項長期工程，而目前室內主要應用的還是以4G為主，未來4G與5G將會很長一段時間處在共存的局面，部分建筑室內已經覆蓋了高頻和低頻網絡，以此滿足不同的需求，但是大部分設備20W的功率一旦過渡到5G高頻波段，就將產生200W的功率，傳統的技術無法實現這么高的發射頻率，一般需要采用RRU平層分離部署法，但是這種辦法需要解決的是分饋線損耗的問題。

目前，用戶使用網絡的速率以及容量提升的辦法主要是依靠多輸入和輸出，但是5G具備高頻和帶寬的優勢，更容易滿足用戶的體驗，但是在部署時，要考慮同時部署4G網絡和5G網絡，并且進行分離式的部署，確保同時覆蓋，面臨室內較為復雜的分部機構，需要注意室內天線以及饋線的分布位置，改造具有極大的難度，一般是不建議采用的這種在傳統室內分布系統的中進行5G網絡布置的方式。

三、室內網絡覆蓋的建設

未來將是5G時代，屆時網絡會實現分層組網，底層的網絡結構會長期存在，最簡單的應用是解決手機的有關應用。在這種基礎上再開始進行C波段的引入，以此實現更多更完善的功能，因此在初期建設5G網絡時，首先需要利用點狀覆蓋的方式對大型密集場所進行覆蓋，以此實現5G應用的逐步推廣，接著再進行片狀的覆蓋，滿足一定區域內用戶對于網絡的需求，最后，對于覆蓋的區域進行補充，實現完全的覆蓋，完成5G網絡信號的普及，使得室內網絡升級成5G網絡，實現數字化室內分布網絡資源的多重利用，盡可能的最大優化5G應用覆蓋面，并且建立專門的數字化室內分布系統，支持多頻率模式，實現用戶各種需求，無縫切換多重網絡。這種模式的組網結構比較簡單，主要包括亟待處理單元、數據交換單元以及數字化遠端射頻模塊集成天線，滿足不用的場景，切換所需的單元器件即可。數字化室內分布系統能夠實現室內覆蓋主要得益于其升級方案，能夠提供更加便捷的操作方式，因此施工也比較簡便。5G網絡的帶寬盡管非常大，但是普通的光線以及接口也能接入，避免在改造時需要換線，只需要更換數據交換單元以及數字化天線，極大的提高了改造效率。并且如果這種室分系統如果接入了高速光纖，其性能也會大大提升，幫助用戶體驗更快速的網絡世界。

新型的數字化室分系統設計思路更加快捷，不需要改造分布系統，也不需要增加數字天線，便于人們更加快速的使用5G網絡技術[4]。

參 ?考 ?文 ?獻

[1]陳達. 5G室內覆蓋系統演進的挑戰及部署方案[J]. 電信快報， 2020（03）：12-14.

[2]張海. 5G室內分布覆蓋研究[J]. 信息通信，2020（10）：193-195.

[3]丁超，姚利民. 5G時代室內覆蓋解決方案研究[J]. 廣東通信技術， 2019，39（08）：25-29.

[4]彭麗. 5G室內覆蓋方案改造及發展趨勢[A]. 中國通信學會.2019中國信息通信大會論文集（CICC 2019）[C].中國通信學會，2019：2.