5G室內分布系統低成本建設方案

吳健順

摘要：大部分5G業務發生在室內場景，若要保證5G網絡穩定發展，則需要建設完善的5G室內分布系統。相較于4G網絡，5G網絡系統的室內分布系統建設成本更高，會受到資源不足等問題的限制，所以需要制定相關低成本建設方案來賓現低耗能5G室內分布系統建設。新建5G網絡的雙流或四流建設周期較長，難以進行大規模建設。

關鍵詞：5G；室內分布系統；低成本建設

中圖法分類號：TN929 文獻標識碼：A

５Ｇ 室內分布系統的成本損耗增加主要體現在頻譜、空間損耗和建筑穿透方面，在相同覆蓋情況下，５Ｇ需要以更多的信源和設備來作為系統運行基礎。另外，現網的無源器件未對５Ｇ 高頻進行針對性設計工作，致使現在的分布系統無法與５Ｇ 系統進行良好的兼容，使得５Ｇ 室內分布系統改造存在困難。近年來，通過調查發現５Ｇ 室內分布建設投資的壓力越來越大，很難保持后續相關建設計劃的持續性。本文圍繞５Ｇ 室內分布系統，對其現狀進行分析，旨在探究出有效的低成本建設改造方案。

１ ５Ｇ 室內分布方法現狀分析

１．１ 室外覆蓋到室內方法

室外覆蓋到室內方法具有較高的性價比，不但耗費的建設成本較低，而且無論在維護還是升級方面都較簡單。根據網絡調查結果得知，大部分居民較在意室內的節能保溫功能，會選擇新型材料作為墻體，忽略了信號穿透問題。信號在穿透過程中被攔截或阻礙的部分太多，導致無法達到完全性覆蓋。５Ｇ 作為高頻率組網進行信號傳播的網絡，其效果遠超傳統３Ｇ，４Ｇ 的傳播速度和質量，最終取得的效果更好［１］ 。

１．２ 傳統室內分布方法

在２１ 世紀開端，我國就開始頻繁使用傳統室內分布方法，這種分布方法是經過多年研究實驗而形成的方法，應用范圍十分廣泛，擁有效果好和發展成熟的優勢。

但是經過社會科技的發展，大多數傳統室內分布方法已經進入后生命周期階段，特別是部分運營商自建的信號系統。在傳統室內分布中，通常對應用器件的要求在８００～２ ７００ ＭＨｚ，而５Ｇ 網絡因為所需頻率更高，使得饋線以及無源器件的運行消耗會出現顯著增加，導致仍舊存留的部分傳統室內分布方法無法滿足３．５ ＧＨｚ 及更高頻的改造需求。４×４ ＭＩＭＯ 的應用決定著傳統室內分布系統的改革創新，如需改變饋線數量。需要４ 條饋線，會直接提高器件成本、施工成本和總體后期維護成本，在系統運行后期將無法持續進行高頻演進工作，無源系統無法支持毫米波段。

１．３ 數字化室內分布方法

相比以上２ 種方法，數字化室內分布方法具備運行維護過程可視化和業務多元化的特點，但是這種分布方法的設備成本較高。當前大型通信企業在不斷改革創新，推出創新型的室內分布產品，是目前解決５Ｇ 入室問題的重要方法之一。另外，需要注意的是，數字化室內分布方法有著特殊的應用條件，需要結合Ｃａｔ６Ａ 才能達到５Ｇ 室內分布建設的標準。

２ ５Ｇ 室內覆蓋痛點分析

２．１ 協調存在困難，建站成本過高

在建設室內分布覆蓋系統時，需要在小區或建筑內建設天饋系統，施工過程中會影響周邊人員休息，外漏天線會影響到周圍建筑群或室內吊頂美觀，相關建設單位與物業協調的難度較大。５Ｇ 室內分布系統的頻段特殊性較明顯，若利用常規方案來進行信號覆蓋工作，則可能得不到良好的效果，但建站點位密集又會出現建站成本過高的問題。

２．２ 弱覆蓋區或盲區定位難

近年來，隨著無線網絡的建設與發展，我國室外無線系統化和模塊的建設方案已趨于成熟。城區室外無線網絡的覆蓋建設工作變得簡單，而且現有存量鐵塔資源非常充足。若要進行室外網絡覆蓋工作，則僅需按照常規建設方法來建站。但在建設的過程中仍因地勢等因素存在一系列問題，如弱覆蓋區或盲區定位困難。在部分大型建筑物內部和密集建筑物群區域進行５Ｇ 信號覆蓋工作過程中，傳統的二維地圖和建筑物信息無法模擬出實際信號對建筑物的穿透效果，導致傳統室內覆蓋建設方案點位無法得到精準信息確認，定位存在一定難度，有一定概率出現弱覆蓋區域和盲區［２］ 。

２．３ 資源利用率分配不均

通過對現網資源利用情況了解得知，不同場景的資源利用率之間存在十分明顯的差異。現網資源利用率較高的場景通常為校園、醫院或交通樞紐等人流量較密集的場景，現網資源利用率較低的場景為住宅小區。通過對室內覆蓋站點的效能調查發現，７０％的低效能站點都集中在住宅小區。

３ ５Ｇ 室內分布系統低成本建設方向

不同建筑物的結構和功能不同，致使５Ｇ 室內分布系統的建設需求也大不相同，不同的室內分布系統技術手段也有著獨特的優勢。因此，在進行無線信號室內分析系統過程中，需要針對不同場景的特點來選擇方案，以保證方案的科學性和合理性。在面對同一棟建筑時，也需要對其進行識別，測試信號穿透效果是否相同，在不同的功能區域中選擇不同的方案進行建設。只有靈活應用各種技術手段來完成室內分布系統的建設才能將覆蓋效果保持在最佳水平。

３．１ 常規樓層建筑物

在５Ｇ 室內分布系統建設方案制定過程中，要重點考慮介入需求，當前運營商５ＧＮＲ 新增的主流頻段為２．６ ＧＨｚ，３．５ ＧＨｚ 和３．６ ＧＨｚ。因此，在進行５Ｇ 室內分布系統建設過程中，要以運營商的需求數量作為建設基本條件，可以將其劃分為２ 種建設方案，分別為單運營商和多運營商共享建設方案，具體覆蓋方案要根據場景建筑結構目標和容量需求來決定。可以對建筑群體進行劃分，將其分為不同的功能區，根據不同功能區的需求來制定合適的建設方案。

在面對一些熱點區域時，人群數量會增加，對５Ｇ大帶寬的業務需求也會隨之增長。例如，在城市地鐵站、車站候車廳或體育館等區域，會優先采用有源微站的方案，以滿足對高容量話務的吸收。相反，在面對一些非熱點區域時，則會選擇無源室分方案，以最低的成本來實現網絡覆蓋。對于普通的室內分布樓層或用戶密度低的區域，因為超高速服務應用較少，建議優先選用無源室內分布方法進行信號覆蓋，能夠充分發揮出此方案整體投資少、可共享資源多和運行維護成本低等優勢，將高性價比５Ｇ 網絡部署理念貫徹到底。對于較特殊的住宅小區場景，可以采用立體多方案來實現低成本部署，室內平層區域采用樓間射燈天線對打方案，電梯和地下停車場可以利用無源器件和天線來實現深度覆蓋，保證住宅小區在進行室內分布系統建設的過程中不會出現弱薄覆蓋區和盲區。另外，也需要充分考慮運營商的特殊要求，保證資源共享率和需求匹配，形成一種最佳的平衡狀態［３］ 。

３．２ 公路隧道

大多數公路隧道都為單向隧道，在隧道內設置多條行車道來規范車輛行駛。隧道的橫截面半徑較大且高度相比平常山洞更高。因此，在公路隧道５Ｇ 室內分布建設過程中需要考慮實際建設成本和工程實施難度。山洞隧道主要使用板狀天線來進行信號覆蓋工作，天線之間的距離可以根據運營商接入的不同系統和隧道彎曲程度等來進行設定，設定過程中需要以鏈路預算結果為標準，建議設置的天線間距在２００～３００ 米，能夠確保各系統覆蓋良好。對于個別需要使用定向天線來進行信號覆蓋的存量公路隧道，可以以５Ｇ 部署頻段和原有的覆蓋天線間距信息作為依據，選擇不同的改造方案，通過ＰＯＩ 或者是增益天線來對５Ｇ 系統進行部署，保證與原系統共點位。

４ ５Ｇ 室內分布系統低成本建設具體改造方案

４．１ 無源分布系統改造

目前，我國的無源分布系統能夠支持的最高頻段范圍在２．７ ＧＨｚ 左右，恰好和中國移動５Ｇ 頻段的要求相差無幾。中國移動可以將高功率器件當做分布系統前端器件，再和現有的分布系統進行合路，或新增５Ｇ 室內分布系統來滿足５Ｇ 覆蓋需求。無源分布系統因為器件頻段的限制，無法滿足電信和聯通的應用要求，只能在保留或拆除原有系統的前提下新增一套５Ｇ 室內分布系統。另外，無源分布系統會受到擴容方面的限制，導致在部分場景下會出現部署困難的情況。因此建議對地下停車場等純覆蓋類場景進行器件改造工作，通過合理選擇前端器件來解決網點過于密集的問題，以及降低器件成本來完成５Ｇ 室內系統低成本建設［４］ 。

４．２ 微基站系統改造

微基站的特點很明顯，主要負責一些小場景的網絡覆蓋工作，通常都是應用在補盲場景和數據熱點等方面。中國移動相比其他運營商有著頻段方面的優勢，不需要更換新的設備和天線，就能夠降低５Ｇ 室內分布系統的安裝成本和材料成本，對原有的設備進行升級改造即可。在５Ｇ 頻段分配方面，中國移動為２．６ＧＨｚ 和４．９ ＧＨｚ，中國電信和中國聯通的頻段為３．５ＧＨｚ。只通過原有設備的射頻器件無法滿足覆蓋要求，因此需要更換新型設備，同時增加相對覆蓋點位。

在面對不同場景時，需要根據場景對網絡的實際需求來選擇運營商，盡量以最低成本來建設室內分布系統，在滿足５Ｇ 信號需求的同時實現低成本目的。

４．３ 光纖分布系統改造

光纖分布系統通常由二級或者是三級構架組成，以達到５Ｇ 室內分布系統的建設要求。光纖分布系統一般將以前的信源作為下行射頻信號，在進行耦合后和單元進行連接，然后將其轉換為數字信號后再進行組幀工作。經過光電轉換后，通過光纖將下行射頻信號傳送到擴展單元或遠端單元中。同時，對拓展單元或遠端單元內所上傳的數字信號進行轉換解幀，最后解幀數據轉換成上行射頻信號，再傳入信源中。

光纖室內分布系統通常應用于話務量較低的場景，如地下室、電梯和小區公共區域等。無論是接入單元還是遠端單元在涉及３．５ ＧＨｚ 信號處理方面，都需要射頻器件作為基礎支持元素。若原設備的射頻器件無法滿足需求，則需要立即更換器件。應在進行器件更換前仔細閱讀廠商技術規范書，對拓展單元的原理進行理解，根據其要求做出相關決定，避免出現器件更換錯誤問題，徒增額外經濟損耗［５］ 。

４．４ 數字化室內分布系統改造

與傳統的室內分布系統相比，數字化室內分布系統作為新型分布系統不但貼合社會發展趨勢，還具有多項優勢：第一，數字化室內分布系統能夠靈活擴充，最大限度擴大網絡容量；第二，數字化室內分布系統能夠將復雜煩瑣的部署方案進行簡化，加快分布系統建設速度，降低建設成本；第三，數字化室內分布系統擁有運維可視化的特點，能夠將運行狀況清楚地表現出來，使得網絡運維的效率得到大幅提升；第四，數字化室內分布系統是由網線和光纖組成，不同于傳統的同軸電纜，其更加方便相關人員進行安裝操作，協調難度較小。相較于傳統的５Ｇ 室內分布系統，這類系統更加貼合社會發展進程，通過科學化的手段來滿足社會對網絡的需求，能達到有效節約系統建設成本的目的。

４．５ 隧道分布改造

經過對隧道室內分布系統情況調查可知，大部分隧道室內分布系統都是采用１３／８ 英寸漏纜進行５Ｇ信號覆蓋，這種漏纜傳輸信號的截止頻率為３ ＧＨｚ，雖然能夠滿足中國移動的頻段需求，但是無法承載中國聯通和中國電信的頻段要求。中國移動在不改變點位數量和位置的基礎上對原有合路設備進行更換，更換后的新型合路設備將５Ｇ 系統和原有的隧道分布系統進行融合，以滿足５Ｇ 信號覆蓋需求。受頻段和該漏纜的影響，中國電信和中國聯通運營商所布置的原有隧道分布系統已經無法滿足５Ｇ 覆蓋需求，需要采取更小直徑的漏纜來進行５Ｇ 信號覆蓋工作。因為隧道分布系統帶有頻率損耗的問題，因此需要提升５Ｇ設備反射功率或者適當增加點位的數量來保證５Ｇ 系統的全面信號覆蓋。通過不同的漏纜傳輸信號使得頻段覆蓋更廣泛，整體綜合損耗也能降低３～８ ｄＢ，不但能夠保證末端功率強度，還能加快末端信號衰耗，縮短小區切換耗時，實現低成本運行模式［６］ 。

５ 結束語

５Ｇ 室內分布系統為我國網絡發展起到了至關重要的作用，但是由于各種因素致使５Ｇ 室內分布系統建設成本過高。若要降低成本，則需從５Ｇ 系統的建設方法、建設設備和建設系統等方面進行創新改造工作。５Ｇ 室內分布系統低成本建設要從頻譜、空間損耗和建筑穿透３ 個方面入手，因此運營商應當對實際場景進行考察，根據不同的需求來選擇合適的５Ｇ 室內分布系統建設方法。

參考文獻：

［１］ 方力詔．５Ｇ 室內分布系統低成本建設方案的研究［Ｊ］．電腦與電信，２０２２（８）：６１?６３．

［２］ 李茜，王衛，謝科，等．低成本低能耗建設５Ｇ 室內分布系統［Ｊ］．通信與信息技術，２０２２（４）：９１?９４．

［３］ 陶昕，萬俊青，李益鋒，等．基于射線追蹤傳播模型實現５Ｇ室內分布系統仿真的研究［Ｊ］．電信科學，２０２２，３８（２）：１１１?１１８．

［４］ 王慶，沙伯祥，刁兆坤，等．４Ｇ／５Ｇ 室內分布系統中邊緣場強與設計功率關系研究［Ｊ］．通信世界，２０２１（２３）：４７?４９．

［５］ 羅方勤，覃德林，梁翠嬌，等．５Ｇ 室內分布系統低成本建設方案的研究［Ｊ］．廣西通信技術，２０２１（３）：４８?５０．

［６］ 葉健濤，陳廣林，梁盛銘．基于５Ｇ 室內覆蓋低成本建設方案研究［Ｊ］．廣西通信技術，２０２１（１）：４６?４９．