基于5G通訊的數(shù)字化室分系統(tǒng)應(yīng)用研究

方芳

一、引言

5G時代的來臨，移動通信的發(fā)展又將迎來一次新的發(fā)展契機(jī)。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)表明，超過80%的通信業(yè)務(wù)都是在室內(nèi)完成。面對室內(nèi)通信的巨大需求，通信運(yùn)營商為室內(nèi)通信用戶提供高效、穩(wěn)定、安全的室分系統(tǒng)，就成為現(xiàn)階段的一項重要任務(wù)。在基于5G網(wǎng)絡(luò)的新背景下，傳統(tǒng)的室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)由于延時嚴(yán)重、覆蓋不足、帶寬有限等問題顯然無法適應(yīng)新的通信需求。5G技術(shù)的最高峰值速率可達(dá)35GB，其可有效滿足用戶多種通信需求。本文基于5G技術(shù)的新變化，構(gòu)建相應(yīng)的數(shù)字化室分系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有組成結(jié)構(gòu)簡單、部署靈活方便、網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容便捷等一系列應(yīng)用優(yōu)勢，為5G時代室分系統(tǒng)改造提供有利的選擇。

二、5G時代室內(nèi)分布系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)

（一）業(yè)務(wù)需求多元化帶來的挑戰(zhàn)

隨著5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起，更強(qiáng)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(yè)務(wù)快速發(fā)展，受到了廣大用戶的熱捧。但是這些新型業(yè)務(wù)對數(shù)據(jù)傳輸速度要求更高，占用的網(wǎng)絡(luò)帶寬更多。當(dāng)大流量數(shù)據(jù)集中涌入室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)后，容易造成網(wǎng)絡(luò)擁堵，甚至是直接癱瘓。例如，晚上時段，由于使用網(wǎng)絡(luò)居民數(shù)量的極具增多，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)延遲、卡頓等現(xiàn)象。另外，多元化的業(yè)務(wù)需求、海量化的無線連接、高密度的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治?，都會對室?nèi)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運(yùn)行造成沖擊影響。在這種情況下，如何保證室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)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(zhàn)

在4G網(wǎng)絡(luò)中，語音和視頻業(yè)務(wù)占絕大多數(shù)，這兩類業(yè)務(wù)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(shù)、VR技術(shù)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(tǒng)視頻技術(shù)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(yè)務(wù)相比于普通的語言、視頻業(yè)務(wù)，對帶寬資源的需求量大幅度增加。傳統(tǒng)的室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)顯然無法滿足此類技術(shù)的正常使用。要想支持這些業(yè)務(wù)穩(wěn)定開展，其網(wǎng)絡(luò)必須具備更大的容量。現(xiàn)階段面臨的問題主要有二，其一是很多室內(nèi)分布系統(tǒng)的可擴(kuò)展性不強(qiáng)，不能緊跟時代發(fā)展和業(yè)務(wù)需求進(jìn)行擴(kuò)容。當(dāng)產(chǎn)生新的變化時，必須更換整個設(shè)備，使用成本較高；其二是為其配套的室內(nèi)分布系統(tǒng)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(yīng)的室內(nèi)分布系統(tǒng)的成本就無法得到有效降低。

（三）室內(nèi)覆蓋范圍不足帶來的挑戰(zhàn)

為了進(jìn)一步滿足大容量、高速度傳輸需求，5G通信網(wǎng)絡(luò)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(nèi)終端傳遞時，會面臨較大的鏈路損耗。在這種情況下，室內(nèi)分布網(wǎng)絡(luò)可能會存在信號接收質(zhì)量差，無法滿足通信業(yè)務(wù)開展需要的問題。

三、5G網(wǎng)絡(luò)下室內(nèi)覆蓋解決方案對比

（一）小基站

小基站采用小區(qū)分裂的容量擴(kuò)展模式，其原理和布局與4G網(wǎng)絡(luò)下的常規(guī)基站類似，但是采用改良技術(shù)，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(yīng)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(nèi)網(wǎng)絡(luò)覆蓋方案，設(shè)計施工簡單，后期維護(hù)方便，將成為5G時代室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)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(tǒng)組成主要包括三部分，即基帶單元、遠(yuǎn)端匯聚單元、遠(yuǎn)端射頻單元。其中，基帶設(shè)備中自帶8個擴(kuò)容接口，后期可以根據(jù)業(yè)務(wù)擴(kuò)展需要，將擴(kuò)展單元通過擴(kuò)容接口與基站相連，提高了數(shù)字化室分系統(tǒng)的應(yīng)用靈活性。分布式基站在應(yīng)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(yuǎn)端匯聚單元和遠(yuǎn)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(yīng)用于規(guī)模較大的車站，可能需要加裝延長器，才能保證整個室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的全覆蓋。

（三）光纖分布系統(tǒng)

在容量擴(kuò)展方式上，光纖分布系統(tǒng)與小基站和分布式基站不同，采用的是遠(yuǎn)端分裂模式。這是因為光纖分布系統(tǒng)主要適用于范圍更大的寫字樓、大學(xué)校園等場景，應(yīng)用遠(yuǎn)端分裂模式可以保證場景范圍以內(nèi)各個角落的精準(zhǔn)覆蓋。特別是像地下車庫這類封閉性較強(qiáng)、信號強(qiáng)度較差的特殊空間，基于遠(yuǎn)端分裂的光纖分布系統(tǒng)，也可以最大程度上保證邊緣區(qū)域和角落范圍的信號強(qiáng)度。在結(jié)構(gòu)組成上，光纖分布系統(tǒng)包括接入單元、擴(kuò)展單元和遠(yuǎn)端單元，各個單元之間以光纜相連，雖然在架構(gòu)上要比小基站、分布式基站復(fù)雜，但是相比于傳統(tǒng)室內(nèi)分布系統(tǒng)簡單，綜合來看也是一種理想的室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)覆蓋解決方案。

四、5G數(shù)字化室分系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)勢

（一）方案更加靈活

傳統(tǒng)的室分系統(tǒng)優(yōu)化方案，改造成本較高。而5G數(shù)字化室分系統(tǒng)，在系統(tǒng)設(shè)計之初預(yù)留了若干擴(kuò)展接口。根據(jù)業(yè)務(wù)需要，可以將擴(kuò)展單元直接連入擴(kuò)展接口，用較低的成本就可以完成對室分系統(tǒng)的優(yōu)化，整個操作十分簡便。另外，數(shù)字化室分系統(tǒng)還具有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力，以上文列舉的三種數(shù)字化室分方案為例，分別適用于室內(nèi)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(tǒng)）。這樣就可以根據(jù)實際需要選擇恰當(dāng)?shù)姆桨福瓤梢员ＷC室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)全覆蓋，又能夠盡可能的控制改造成本。

（二）性能更加優(yōu)越

在新型數(shù)字化室分系統(tǒng)中，靈活設(shè)置nTnR網(wǎng)絡(luò)，確保能夠滿足用戶的用網(wǎng)需求。例如，常規(guī)模式下使用2T2R即可滿足語音、視頻等常規(guī)通信業(yè)務(wù)。如果用戶對VR、高清視頻等業(yè)務(wù)的使用需求較高，可以選擇4T4R網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行速度可以成倍提升。隨著5G技術(shù)的逐漸成熟和5G網(wǎng)絡(luò)的全面覆蓋，未來將有望將8T8R網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行普及。

（三）改造更加便捷

按照目前5G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢，在2020年底國內(nèi)的大中型城市將實現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)全覆蓋。在這種情況下，室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)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(shù)字化室分系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、維護(hù)容易等一系列優(yōu)勢，成為了5G時代室分系統(tǒng)的主要模式。

五、5G數(shù)字化室分系統(tǒng)的演進(jìn)方向

隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”的逐步成熟，未來幾年內(nèi)VR技術(shù)、智慧家庭、遠(yuǎn)程醫(yī)療等新興業(yè)務(wù)將會在更大范圍內(nèi)普及。對比這些業(yè)務(wù)，可以發(fā)現(xiàn)都具有頻譜資源消耗多、帶寬占用率高、數(shù)據(jù)傳輸流量大等特點。要想支持這些業(yè)務(wù)的應(yīng)用，必須要結(jié)合5G網(wǎng)絡(luò)的特點，持續(xù)推進(jìn)數(shù)字化室分系統(tǒng)的優(yōu)化。今后5G數(shù)字化室分系統(tǒng)的發(fā)展趨勢主要有以下幾種：其一，在設(shè)置5G接入單元時，提前預(yù)留若干個擴(kuò)展接口，后期根據(jù)業(yè)務(wù)需要，將擴(kuò)展單元連入接口，實現(xiàn)數(shù)字化室分系統(tǒng)的改進(jìn)。其二，采用“光分系統(tǒng)+小基站”的模式，進(jìn)一步提高室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋效果。

六、結(jié)語

衡量室內(nèi)分布系統(tǒng)應(yīng)用效果的指標(biāo)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(shù)字化室分系統(tǒng)的改造，也應(yīng)當(dāng)重點從這兩個方面著手。在新型數(shù)字化室內(nèi)分布系統(tǒng)中，小基站、分布式基站以及光纖分布系統(tǒng)，都可以從不同的技術(shù)維度提高室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)覆蓋效果，并且在實際應(yīng)用中也有各自的優(yōu)缺點和適用范圍。結(jié)合業(yè)務(wù)開展需求，選擇恰當(dāng)?shù)臄?shù)字化室分系統(tǒng)改造方案，才能以更低成本取得更好的效益，進(jìn)而支持5G時代各項新興業(yè)務(wù)的開展。

作者單位：山西信息規(guī)劃設(shè)計院有限公司