5G室內(nèi)覆蓋及數(shù)字化建設(shè)研究

汪潔云

（中國移動通信集團上海有限公司，上海 200000）

5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，改變了人們的生產(chǎn)、生活方式，其被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域中，應(yīng)當(dāng)予以高度重視，不容忽視。相較4G網(wǎng)絡(luò)，其業(yè)務(wù)范圍更廣泛，能夠滿足不同場景下的個性化業(yè)務(wù)需求，應(yīng)對不斷增長的移動數(shù)據(jù)流量，支持互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。5G技術(shù)能夠滿足超大寬帶業(yè)務(wù)需求，具有超低時延，網(wǎng)絡(luò)運行具有一定的穩(wěn)定性，可與各個行業(yè)進行深度融合，滿足多樣化需求。但就目前而言，5G室內(nèi)覆蓋及數(shù)字化建設(shè)還存在一定的不足，需進一步改善，傳統(tǒng)的DAS無法滿足5G網(wǎng)絡(luò)部署需求，容易引發(fā)施工難、維護成本高等問題，而且還會影響系統(tǒng)擴容性?；诖?，應(yīng)當(dāng)加強對5G室內(nèi)覆蓋及數(shù)字化建設(shè)的研究，需創(chuàng)建適宜的建設(shè)方案，以推動社會經(jīng)濟數(shù)字化發(fā)展。

1 5G室內(nèi)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)需求

5G網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，是移動互聯(lián)網(wǎng)的重要載體，也關(guān)系著物聯(lián)網(wǎng)運用，其能夠進一步提高用戶業(yè)務(wù)的智能化，滿足用戶對不同業(yè)務(wù)的應(yīng)用需求。隨著5G技術(shù)的大力發(fā)展，其將被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療行業(yè)、教育行業(yè)、工業(yè)制造等領(lǐng)域中。常見的5G業(yè)務(wù)有云服務(wù)、高清視頻、AR/VR、遠程應(yīng)用接入、智慧城市等。在探討5G室內(nèi)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)需求的時候，可以從以下方面著手。

（1）要達到100比特以上的邊緣速率。無論是VR/ATR技術(shù)的應(yīng)用，還是高清視頻業(yè)務(wù)，其都發(fā)生于室內(nèi)，而且使用者將處于靜止或是慢速移動過程中，要求室內(nèi)無線網(wǎng)絡(luò)寬帶滿足于實際應(yīng)用需求。尤其是隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，VR技術(shù)將成為人們未來的主要娛樂方式之一，強調(diào)交互性、實時性，因此，寬帶的速率必須達到100Mbps。VR業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)需求如下：入門級的VR分辨率要達到8k/30幀、編碼速率要達到64Mbps，傳輸寬帶要達到100Mbps；高級VR的分辨率為12k/60幀，編碼速率和傳輸寬帶分別為279、419Mbps；終極VR分辨率為24k/120幀，編碼速率為3.29Gbps，傳輸寬帶為4.93Gbps。另外，5G網(wǎng)絡(luò)高清視頻的應(yīng)用場景非常多，如遠程超清直播、安全防護監(jiān)控等，其還可以直接展示出實時街景，具有較好的應(yīng)用效果。這部分的5G室內(nèi)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)需求有著明確的規(guī)定，標(biāo)注了標(biāo)準(zhǔn)4K、超高清4K的需求。

（2）可靠性應(yīng)當(dāng)達到99.999%，延時性要達到毫秒級別。如若想要在醫(yī)療行業(yè)或是人工智能行業(yè)中，充分發(fā)揮5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的作用，就要提高其網(wǎng)絡(luò)運行的可靠性，達到規(guī)定的時延效果。比如，在未來將5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)廣泛應(yīng)用于遠程醫(yī)療業(yè)務(wù)中，由機器人感知患者身體的各項健康參數(shù)，然后利用網(wǎng)絡(luò)將現(xiàn)場視頻、采集的數(shù)據(jù)傳輸給專家，專家進行診斷。部分情況下還可以開展遠程手術(shù)，醫(yī)生根據(jù)回傳視頻，來遠程操作儀器設(shè)備，其時延不可超過10ms，信號傳送率至少要在99.999%以上。除此之外，5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)還可以應(yīng)用于VR應(yīng)用程序開發(fā)中，可將虛擬物品和現(xiàn)實情境有效連接，人們可以直接利用VR來看視頻，這對時延性有著一定的要求，延遲如若超過20ms，則會影響人們的觀看效果，最好控制在7ms秒以內(nèi)。

2 5G室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化建設(shè)優(yōu)勢

相較傳統(tǒng)的DAS系統(tǒng)來說，5G室內(nèi)數(shù)字化建設(shè)具有一定的優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）從施工難度方面來說，傳統(tǒng)的DASA無源器件施工壓力較大、量多，不容易進場，而室內(nèi)數(shù)字化建設(shè)，則不需要使用無源器件，無需建設(shè)天饋線系統(tǒng)，避開了復(fù)雜的施工工序，施工難度也大大下降，施工周期可縮短至60%。而且數(shù)字化室分布線較為柔軟，所需要的設(shè)備體型較為輕便、小巧，無需進行鏈路預(yù)算，可利用先進的科學(xué)技術(shù)進行全過程監(jiān)控；（2）從網(wǎng)絡(luò)性能方面來說，相比傳統(tǒng)的DAS系統(tǒng)，數(shù)字化室內(nèi)分布系統(tǒng)采用的是單網(wǎng)線，支持MIMO技術(shù)，峰值速率能夠達到100比特，大大提升了用戶的體驗感，而且不會因為器件質(zhì)量不達標(biāo)或是安裝不到位等問題，導(dǎo)致吞吐量嚴(yán)重下降，產(chǎn)生嚴(yán)重干擾性，影響網(wǎng)絡(luò)性能。在5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋及數(shù)字化建設(shè)過程中，應(yīng)用數(shù)字化室內(nèi)分布系統(tǒng)，能夠使多個頭端覆蓋，以滿足部分區(qū)域的高性能需求，即使一個頭端出現(xiàn)問題，與之相鄰的頭端仍能進行覆蓋；（3）從運營維護方面來說，5G室內(nèi)數(shù)字化建設(shè)充分考慮了網(wǎng)絡(luò)運行的日后維護工作，通過數(shù)字化部署，能夠?qū)?yīng)頭端和網(wǎng)管顯示，準(zhǔn)確定位頭端位置，實現(xiàn)智能化運營。需重視5G站點選擇，做好現(xiàn)場勘查工作，以確保設(shè)計方案的可行性，把控好施工質(zhì)量，加強施工驗收，從而保障5G室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)覆蓋及數(shù)字化建設(shè)質(zhì)量；（4）從系統(tǒng)擴容方面來說，傳統(tǒng)的DAS系統(tǒng)中的主設(shè)備RRU無法在分裂小區(qū)，難以滿足當(dāng)下的擴容需求，而現(xiàn)如今的數(shù)字化室內(nèi)分布系統(tǒng)則能夠進行遠程操作，實現(xiàn)小區(qū)分裂，促進系統(tǒng)擴容。隨著5G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的大力發(fā)展，其業(yè)務(wù)需求也越來越多，對網(wǎng)絡(luò)容量的要求逐步提高，想要積極應(yīng)對隨時變化的業(yè)務(wù)，滿足突發(fā)流量需求，所建設(shè)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)必須具有彈性容量，要能夠通過靈活擴容來滿足不同的要求。

3 現(xiàn)階段5G室內(nèi)覆蓋及數(shù)字化建設(shè)中存在的問題

現(xiàn)階段，在5G室內(nèi)覆蓋及數(shù)字化建設(shè)中還存在一定的問題，有待于進一步解決，其問題主要有：（1）在業(yè)務(wù)承載方面面臨著較大的挑戰(zhàn)和壓力，不同類型的室內(nèi)5G業(yè)務(wù)，采用的是“切片方式”承造業(yè)務(wù)，在進行網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)的時候，涉及到多方面內(nèi)容，屬于系統(tǒng)化工程，需要考慮諸多因素，否則很容易出現(xiàn)問題；（2）5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)強調(diào)超低時延，如若要達到這一要求，則需要強化網(wǎng)絡(luò)的擴容能力，要處理好連接需求、容量需求的變化，涉及網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)冗余、覆蓋冗余等內(nèi)容；（3）5G網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)覆蓋的室外基站建設(shè)難度較大，其需要穿透建筑物內(nèi)部的隔墻阻擋，但由于其高頻段傳播損耗較大，很難達到良好的覆蓋效果；傳統(tǒng)的室分建設(shè)方式已經(jīng)無法滿足5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋及數(shù)字化建設(shè)要求。無源分布式天線系統(tǒng)在發(fā)展過程中容易受到較大的綜合損耗，而且面臨著干擾性，4G時代所建設(shè)的無源分布式天線系統(tǒng)并不能運用于5G網(wǎng)絡(luò)中，頻段不支持，難以更換核心部件。多頻段網(wǎng)絡(luò)，會加劇DAS反饋系統(tǒng)的干擾。無論是物聯(lián)網(wǎng)還是人工智能，都強調(diào)控制方面的精準(zhǔn)性，為了保障5G網(wǎng)絡(luò)運行的安全性，需要降低傳輸網(wǎng)絡(luò)故障的發(fā)生次數(shù)，盡量縮短故障時間，使之快速恢復(fù)。傳統(tǒng)的室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)覆蓋布局，如若出現(xiàn)局部故障，則需要相關(guān)人員注意檢查，難以精準(zhǔn)定位故障位置，不利于整改，需要耗費較長的恢復(fù)時間，不滿足5G網(wǎng)絡(luò)運行要求。

4 5G室內(nèi)覆蓋及數(shù)字化建設(shè)的有效措施

4.1 優(yōu)選5G室內(nèi)覆蓋及數(shù)字化建設(shè)方案

5G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，給室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)覆蓋及數(shù)字化建設(shè)帶來了一定的挑戰(zhàn)，需要根據(jù)實際情況來采取適宜的建設(shè)方案，并不斷地優(yōu)化，以尋找最佳的解決辦法。就目前而言，我國常見的室內(nèi)覆蓋數(shù)字化解決方案有3種，可通過對比進行優(yōu)化選擇。

（1）室內(nèi)分布覆蓋方案。在進行室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)覆蓋數(shù)字化建設(shè)的時候，可以采用室內(nèi)分布式天線系統(tǒng)來處理，這是當(dāng)前使用較為廣泛、效果較好的措施之一，可確保室內(nèi)每個角落都能夠均勻分布移動通信信號，但要注意的是，此方案依賴室內(nèi)天線，這就導(dǎo)致該方案的資金投入較大，施工難度較大，而且有著較高的收益要求。目前運營商采用這種方式是迫不得已，隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，該覆蓋方式將逐漸被新技術(shù)、新方案所替代。

（2）室外站覆蓋方案。該建設(shè)方案的主要特點在于以室外站為移動通信信號源，一般適用于郊區(qū)這種無過高流量要求、面積較小的室內(nèi)盲區(qū)。這種覆蓋方案的不足在于后期維護較為復(fù)雜，有一定的難度，這是因為整個網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃會隨著室外站布局變化而變化，如若有選擇，也不建議使用這種方案。

（3）Small Gell覆蓋方案。這種方案相較前兩種方案來說，其優(yōu)勢較為明顯，具有較好的靈活性，所需要的投入成本不高，而且能夠取得不錯的建設(shè)效果。該方案可根據(jù)不同的室內(nèi)5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用場景來進行分類，一類是家庭基站。主要運用于學(xué)校宿舍樓、寫字樓等具有一定封閉性的室內(nèi)場景中，其能夠有效解決室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)覆蓋問題，處理好室外電臺室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)覆蓋。另外，由于我國5G網(wǎng)絡(luò)具有較強的穿透性，而且是高頻段，因此，面積在100～200m2的室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)覆蓋數(shù)字化建設(shè)，亦可選擇家庭基站建設(shè)方案。而且家庭基站的室外站的工作強度不大；另一類是微基站類型。其主要被應(yīng)用于一些大型的開放式公共場所室內(nèi)場景中，如商場、體育館等，傳輸功率在125～500毫瓦之間，傳輸直徑約有200m，不同于家庭基站，微基站能夠服務(wù)于政府部門和企業(yè)，支持光端口、電端口，與無線網(wǎng)絡(luò)連接，操作方面較為簡便，而且不需要過高的維護成本，大大降低了運營商的經(jīng)營負擔(dān)。相較上述2種建設(shè)方案，Small Gell覆蓋方案更具優(yōu)勢。

4.2 掌握關(guān)鍵技術(shù)

在5G室內(nèi)覆蓋及數(shù)字化建設(shè)過程中，應(yīng)當(dāng)有效把控關(guān)鍵技術(shù)，主要有：（1）多頻多模技術(shù)。想要推動5G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，既要充分考慮其未來的業(yè)務(wù)發(fā)展需求，還應(yīng)當(dāng)提高技術(shù)兼容性，可通過多頻多模形式來滿足不同業(yè)務(wù)場景的應(yīng)用需求；（2）大規(guī)模MIMO。移動通信寬帶容量需求量增長速度非?？欤鲩L量較大，這就需要提升無線電波頻率，傳輸過程中的損耗也有所增加。為擴大5G室內(nèi)覆蓋面積，保證移動數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，為用戶提供更優(yōu)質(zhì)的體驗，應(yīng)當(dāng)充分應(yīng)用高頻天線MIMO技術(shù)，提高空間自由度，可利用4×4MIMO技術(shù)來處理傳輸過程中的損耗部分；（3）網(wǎng)絡(luò)切變和邊緣計算技術(shù)。為了滿足5G網(wǎng)絡(luò)在不同業(yè)務(wù)場景中的應(yīng)用，提高其靈活性，應(yīng)當(dāng)有效運用網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)，在虛擬化技術(shù)的基礎(chǔ)上，劃分物理網(wǎng)絡(luò)，使之成為獨立的邏輯網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)業(yè)務(wù)需求來制定個性化服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)的優(yōu)勢在于能夠服務(wù)多位用戶，運用于多個業(yè)務(wù)中，遵循按需分配原則。另外，還要利用邊緣計算技術(shù)，進行科學(xué)部署，提供可靠的邊緣智能服務(wù)，優(yōu)化數(shù)據(jù)，加強安全保護。

5 5G室內(nèi)數(shù)字化產(chǎn)品發(fā)展趨勢

5G室內(nèi)數(shù)字化產(chǎn)品發(fā)展趨勢，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）設(shè)備寬帶化。指在進行5G室內(nèi)覆蓋及數(shù)字化建設(shè)時，需要關(guān)注其業(yè)務(wù)對移動網(wǎng)絡(luò)寬帶的需求，比如，初級的AR對下行寬帶的要求是達到5mbit/s，入門級VR對下行寬帶的要求是達到100mbit/s。所使用的室內(nèi)數(shù)字化設(shè)備，應(yīng)當(dāng)符合寬帶演進要求，5G數(shù)字化室內(nèi)分布系統(tǒng)的寬帶應(yīng)當(dāng)達到100MHz，如此才能確保5G基礎(chǔ)業(yè)務(wù)的正常開展；（2）產(chǎn)品多樣化。就目前而言，隨著5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的大力發(fā)展，5G室內(nèi)數(shù)字化產(chǎn)品也越來越多，旨在滿足不同業(yè)務(wù)場景的網(wǎng)絡(luò)化需求?？筛鶕?jù)業(yè)務(wù)場景要求，開發(fā)適宜的產(chǎn)品類別，通常以高價值、高流量大型場景為主，強調(diào)網(wǎng)絡(luò)擴容性。需根據(jù)業(yè)務(wù)場景的不同，選擇適宜的5G室內(nèi)覆蓋及數(shù)字化建設(shè)和方案，一般情況下，2B場景需要使用企業(yè)級微站設(shè)備，2H場景則使用家庭級微站設(shè)備；（3）網(wǎng)絡(luò)共享化。5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用背景下，運營商在進行網(wǎng)絡(luò)投資和建設(shè)的時候，更關(guān)注共享技術(shù)的研究和發(fā)展，其不僅要著力于高性能數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)建設(shè)工作，也強調(diào)投資回報率的提升，可通過網(wǎng)絡(luò)共享模式來減少成本，構(gòu)建全新的網(wǎng)絡(luò)運營模式；（4）管理智能化。指的是在5G室內(nèi)數(shù)字化建設(shè)過程中，傳統(tǒng)的管理模式已經(jīng)無法實現(xiàn)當(dāng)下的需求，開始致力于引入大數(shù)據(jù)技術(shù)、AI技術(shù)，旨在促進網(wǎng)絡(luò)運營維護管理工作的智能化發(fā)展。

6 結(jié)語

總而言之，應(yīng)當(dāng)加強對5G室內(nèi)覆蓋及數(shù)字化建設(shè)的研究，需根據(jù)實際情況來優(yōu)化建設(shè)方案，充分發(fā)揮5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的作用。