基于5G通訊的數字化室分系統應用研究

方芳

一、引言

5G時代的來臨，移動通信的發展又將迎來一次新的發展契機。據有關數據表明，超過80%的通信業務都是在室內完成。面對室內通信的巨大需求，通信運營商為室內通信用戶提供高效、穩定、安全的室分系統，就成為現階段的一項重要任務。在基于5G網絡的新背景下，傳統的室內網絡由于延時嚴重、覆蓋不足、帶寬有限等問題顯然無法適應新的通信需求。5G技術的最高峰值速率可達35GB，其可有效滿足用戶多種通信需求。本文基于5G技術的新變化，構建相應的數字化室分系統。該系統具有組成結構簡單、部署靈活方便、網絡擴容便捷等一系列應用優勢，為5G時代室分系統改造提供有利的選擇。

二、5G時代室內分布系統面臨的挑戰

（一）業務需求多元化帶來的挑戰

隨著5G網絡技術的興起，更強大的娛樂體驗功能被逐漸激活，以VR、高清視頻等為主的新型業務快速發展，受到了廣大用戶的熱捧。但是這些新型業務對數據傳輸速度要求更高，占用的網絡帶寬更多。當大流量數據集中涌入室內網絡后，容易造成網絡擁堵，甚至是直接癱瘓。例如，晚上時段，由于使用網絡居民數量的極具增多，導致網絡出現延遲、卡頓等現象。另外，多元化的業務需求、海量化的無線連接、高密度的網絡拓撲分析，都會對室內網絡的穩定運行造成沖擊影響。在這種情況下，如何保證室內網絡的可靠性、安全性，成為必須要解決的問題。

（二）容量高速增長帶來的挑戰

在4G網絡中，語音和視頻業務占絕大多數，這兩類業務所占的帶寬不多，對于容量的剛性需求不高。但是近年來AR技術、VR技術由于其加入了豐富的圖像元素，良好的交互性其體驗感相對于傳統視頻技術而言大幅提升。因此，被大范圍使用于娛樂體驗中。這類新興業務相比于普通的語言、視頻業務，對帶寬資源的需求量大幅度增加。傳統的室內網絡顯然無法滿足此類技術的正常使用。要想支持這些業務穩定開展，其網絡必須具備更大的容量。現階段面臨的問題主要有二，其一是很多室內分布系統的可擴展性不強，不能緊跟時代發展和業務需求進行擴容。當產生新的變化時，必須更換整個設備，使用成本較高；其二是為其配套的室內分布系統的成本較高，限制了用戶的使用量。用戶的使用量有限，其對應的室內分布系統的成本就無法得到有效降低。

（三）室內覆蓋范圍不足帶來的挑戰

為了進一步滿足大容量、高速度傳輸需求，5G通信網絡將會采取更高頻段，從而滿足日益增長的帶寬需求。但是在高頻段部署基站時，也會面臨一些新的問題，例如信號從室外基站向室內終端傳遞時，會面臨較大的鏈路損耗。在這種情況下，室內分布網絡可能會存在信號接收質量差，無法滿足通信業務開展需要的問題。

三、5G網絡下室內覆蓋解決方案對比

（一）小基站

小基站采用小區分裂的容量擴展模式，其原理和布局與4G網絡下的常規基站類似，但是采用改良技術，將組成基站的重要元素（如射頻、基帶等）全部做微型化處理。這樣一來，除了減少了基站的空間占用和安裝成本，還能夠靈活的應用到不同的場景中，例如車站、商場等。除此之外，采用小基站的室內網絡覆蓋方案，設計施工簡單，后期維護方便，將成為5G時代室內網絡分布的一種重要解決方案。

（二）分布式基站

分布式基站的系統組成主要包括三部分，即基帶單元、遠端匯聚單元、遠端射頻單元。其中，基帶設備中自帶8個擴容接口，后期可以根據業務擴展需要，將擴展單元通過擴容接口與基站相連，提高了數字化室分系統的應用靈活性。分布式基站在應用場景上，主要適用于空間更大的場館，例如體育館、火車站等。需要注意的是，分布式基站遠端匯聚單元和遠端射頻單元采用CAT6類線連接，且最大連接長度通常只有幾十米。如果應用于規模較大的車站，可能需要加裝延長器，才能保證整個室內網絡的全覆蓋。

（三）光纖分布系統

在容量擴展方式上，光纖分布系統與小基站和分布式基站不同，采用的是遠端分裂模式。這是因為光纖分布系統主要適用于范圍更大的寫字樓、大學校園等場景，應用遠端分裂模式可以保證場景范圍以內各個角落的精準覆蓋。特別是像地下車庫這類封閉性較強、信號強度較差的特殊空間，基于遠端分裂的光纖分布系統，也可以最大程度上保證邊緣區域和角落范圍的信號強度。在結構組成上，光纖分布系統包括接入單元、擴展單元和遠端單元，各個單元之間以光纜相連，雖然在架構上要比小基站、分布式基站復雜，但是相比于傳統室內分布系統簡單，綜合來看也是一種理想的室內網絡覆蓋解決方案。

四、5G數字化室分系統的應用優勢

（一）方案更加靈活

傳統的室分系統優化方案，改造成本較高。而5G數字化室分系統，在系統設計之初預留了若干擴展接口。根據業務需要，可以將擴展單元直接連入擴展接口，用較低的成本就可以完成對室分系統的優化，整個操作十分簡便。另外，數字化室分系統還具有較強的環境適應能力，以上文列舉的三種數字化室分方案為例，分別適用于室內等小型場所（小基站）、場館等中型場所（分布式基站）、酒店等大型場所（光纖分布系統）。這樣就可以根據實際需要選擇恰當的方案，既可以保證室內網絡全覆蓋，又能夠盡可能的控制改造成本。

（二）性能更加優越

在新型數字化室分系統中，靈活設置nTnR網絡，確保能夠滿足用戶的用網需求。例如，常規模式下使用2T2R即可滿足語音、視頻等常規通信業務。如果用戶對VR、高清視頻等業務的使用需求較高，可以選擇4T4R網絡，網絡運行速度可以成倍提升。隨著5G技術的逐漸成熟和5G網絡的全面覆蓋，未來將有望將8T8R網絡的室內網絡進行普及。

（三）改造更加便捷

按照目前5G網絡的發展趨勢，在2020年底國內的大中型城市將實現5G網絡全覆蓋。在這種情況下，室內網絡系統的改造升級可以說是一種必然趨勢。從用戶角度來說，更傾向于選擇一種更加高效、更低成本的改造方案。目前來看，數字化室分系統具有結構簡單、安裝方便、維護容易等一系列優勢，成為了5G時代室分系統的主要模式。

五、5G數字化室分系統的演進方向

隨著“互聯網+”的逐步成熟，未來幾年內VR技術、智慧家庭、遠程醫療等新興業務將會在更大范圍內普及。對比這些業務，可以發現都具有頻譜資源消耗多、帶寬占用率高、數據傳輸流量大等特點。要想支持這些業務的應用，必須要結合5G網絡的特點，持續推進數字化室分系統的優化。今后5G數字化室分系統的發展趨勢主要有以下幾種：其一，在設置5G接入單元時，提前預留若干個擴展接口，后期根據業務需要，將擴展單元連入接口，實現數字化室分系統的改進。其二，采用“光分系統+小基站”的模式，進一步提高室內網絡的覆蓋效果。

六、結語

衡量室內分布系統應用效果的指標主要有兩個，其一是信號覆蓋的廣度，其二是信號覆蓋的深度。隨著5G時代的到來，對于數字化室分系統的改造，也應當重點從這兩個方面著手。在新型數字化室內分布系統中，小基站、分布式基站以及光纖分布系統，都可以從不同的技術維度提高室內網絡覆蓋效果，并且在實際應用中也有各自的優缺點和適用范圍。結合業務開展需求，選擇恰當的數字化室分系統改造方案，才能以更低成本取得更好的效益，進而支持5G時代各項新興業務的開展。

作者單位：山西信息規劃設計院有限公司