5G技術下的室內分布系統建設研究

朱煜璽

（廣東勝通和科技服務有限公司，廣東 廣州 510660）

0 引 言

隨著5G時代的到來，5G網絡與4G網絡的區別也逐漸被人們了解。5G網絡在技術特點與設備形態方面，都與4G網絡大不相同。在建設5G技術的室內分布系統時，應該基于當前的4G室內分布系統，以不影響當前用戶使用和節約成本為前提。目前，大力發展5G室內分布系統建設，可以大大促進4G技術向5G技術過渡，解決5G室內分布系統建設中可能出現的問題，提高5G室內分布系統建設效率，為迎接5G時代做好萬全的準備。

1 建設5G室內分布系統的意義

隨著我國移動互聯網的不斷發展，連接到移動網絡中的設備數量也有所增加，這就導致移動數據的流量需求呈逐年上升趨勢，在一定程度上為網絡的正常運行帶來了一定的挑戰。首先，隨著數據流量的不斷增加，頻譜資源的需求也有所增加，但移動通信頻譜較為匱乏，可用頻譜呈碎片化和大跨度分布，難以高效利用頻譜。其次，由于現階段各個運營商的網絡制式存在著差異，而未來網絡勢必將會形成一個多網并存的移動網絡狀態，因此想要有效提高網絡容量，就需要在新網絡建設的同時，充分利用現有的網絡資源，但現階段仍需提升網絡技術水平和網絡資源利用率。最后，由于5G頻段相對較高，將會導致在傳播過程中的損耗過大。利用室外宏基站覆蓋室內時，將會造成室內弱覆蓋區域較多，導致難以滿足深度覆蓋的需求。所以應建設完善的室內網絡服務，進而滿足室內業務需求。通過以上分析可知，傳統的4G網絡已經難以適應我國未來的網絡需求，但5G網絡的覆蓋局限性相對較強，這就顯得建設5G室內分布系統尤為重要。

2 室內分布系統簡介

室內分布系統主要包括3種。第一種是射頻無源分布系統。該系統的信源分路是依靠無源器件來實現的，信號由此可以分散在室內分散天線上，從而使得信號覆蓋整座建筑物。第二種是光纖分布系統。該系統主要是將信號通過光纖傳播到建筑物中的各個角落。一開始光纖傳輸的為數字信號，信號接收后需要轉化為射頻信號，最后射頻信號被天線得到而覆蓋至建筑物上。第三種是微功率分布式基站。該系統使用Femto和Micro等設備以BBU+RRU的特殊結構通過光纖實現建筑物覆蓋。該方案適用于面積大和需求量大的建筑物。

5G通信技術對室內分布系統提出了挑戰。有研究顯示，5G時代中將有4/5的通信業務發生在室內，因此室內分布系統的建設決定了5G用戶是否能有良好的體驗。相比于4G網絡，5G信號是厘米波段（3 GHz以上），其傳播損耗和墻體穿透損耗高于4G信號，繞射能力低于4G信號。因此，5G信號需要配備專門的無線信號室內分布系統，保證無論在室內或室外都可以體驗高速的5G信號。

3 5G室內分布系統現狀

現階段，室內分布系統的主要組成及其建設內容為傳統的DAS系統，主要由饋線、天線以及器件構成。經過長時間的發展，技術已經趨于成熟，具有成本低和故障率低的特點，同時還可以直接通過前端合路對系統進行擴容，但隨著5G技術的不斷發展，DAS系統的缺陷也逐漸凸顯出來，已經難以滿足5G技術的實際要求。

3.1 建設難度相對較高

傳統的室內系統需要設置大量的饋線、天線以及器件，其工程量相對較大，并且施工周期相對較長，同時還需要與物業進行協調。

3.2 改造難度相對較高

在對現有的室內分布系統進行雙路改造時，所更換或設置的點位相對較多，室內一些區域已經難以進行改造。5G室內分布系統的要求較高，將傳統室內分布系統升級至5G室內分布系統就需要設置更多的器件、饋線以及天線，這就會導致施工難度和施工量倍增。此外，由于器件的老化程度還存在著一定的差異，使得施工時所選擇的工藝存在不同，難以確保LTE雙路平衡，導致出現性能問題。

3.3 可靠性相對較低

由于室內分布系統由眾多器件所連接，導致難以進行實時監控。當某一節點出現故障時，將會導致整個線路難以正常運行，一般情況需要通過人工方式尋找問題所在。但對于一些大型的室內分布站點來說，人工方式很難進行全面排查，特別是一些隱蔽工程，當其出現問題時，很難被發現。系統出現故障時，通常會投入大量的人力和物力，這會直接增加網絡運營成本，且僅依靠人工排查的方式解決故障所需的時間相對較長，難以提升無源分布系統的可靠性。

3.4 傳統的分布系統難以滿足5G高頻段的要求

傳統室內分布系統所支持的頻段一般為2.7 GHz。這是因為3.5 GHz及其以上的頻段耗能較大，許多指標都難以滿足要求，嚴重時還會導致器件出現故障，增加投資成本，更換難度也有所增加。通過改造傳統DAS的方式可滿足5G業務的需求及覆蓋，通過全新的室內分布系統實現5G室內網絡覆蓋。

4 5G室內分布系統的建設內容

5G技術在今后的業務將主要集中在室內。利用中低頻的覆蓋方式，能夠提升信號質量，降低信號在傳播過程中的衰減和損耗，是第五代移動通信技術未來發展的主要方向。探索更加靈活科學的網絡分布系統，能夠有效提升5G網絡室內覆蓋效果，滿足用戶的使用需求。現階段，4G覆蓋利用分布式天線系統，隨著移動通信技術的不斷發展，室內覆蓋在安裝及容量上都存在著一定的不足，所以應通過建設更靈活的組網方式，才能確保5G技術得到有效覆蓋。此外，在設計系統時，還需要降低其成本和工作量，提高覆蓋范圍和容量，利用新技術及設備建設5G室內分布系統，保障其能夠安全平穩運行。

5 5G室內分布系統的建設要點

5G室內覆蓋網絡波段與傳統4G室內覆蓋網絡波段間存在著一定的差異，與4G室內覆蓋網絡的存量頻段利用也存在著不同，所以技術人員在系統建設過程中，需要明確室內覆蓋的主力頻段，并對其進行有效控制。解決覆蓋過程中，室內和室外的同頻干擾問題，確保第五代移動通信室內信號覆蓋時，寬帶資源能夠滿足用戶的實際需求。同時應用云計算及大數據優化當前設備，有效控制信號在傳輸過程中的損耗，確保其覆蓋效果能夠滿足要求。

6 具體場景的5G信號室內分布系統建設

6.1 多隔斷型室內場景5G覆蓋方案分析

5G時代到來，在多隔斷的室內場景中，采用有源室內分布系統不能良好滿足用戶需求。這是因為多隔斷室內中有多面墻體，5G信號穿墻損耗大，信號利用率低。由此，在設計多隔斷室內分布系統時，可以加入無源系統配合有緣系統，在遠端單元上接入無源天線。這樣一來，信號在室內的分布就會變得均勻。有研究顯示，在邊緣速率達到100 Mb/s的條件下，采用“有源+無源”的室內分布系統方案可以使信號利用達到最大化，節約成本，因此可以在相關場景中進行推廣[1]。

6.2 運營商WiFi

運營商WiFi的應用場所大多是機場、高校、高鐵站以及咖啡館等公共室內。AP的主要連接方式為LAN與PON，這兩種連接方式都可以借助網線與AP連接。兩種室推薦的內分布系統建設方法如下。第一種是改造WiFi網絡，讓其和5G信號的匹配度更高，可以通過熱點技術與機房連接。此時，可以采用4G技術下的舊光纜，改造光纜為5G技術的室內分布系統建設做好準備條件。第二種是再利用公共室內Cat6A網線類型WiFi的舊布線，簡單替換設備即可投入使用，提高了系統的建設效率。

6.3 家庭WiFi

目前，大多數家庭都采用路由器進行網絡部署，即無線路由器和運營商網絡連接[2]。針對這種情況，在5G時代來臨時，家庭可以改造路由器，使其通過PON接入機房回傳5G網絡，提高室內分布系統的質量。

7 5G室內分布系統的優勢

7.1 5G室內分布系統利用高頻段組網

傳統的通信頻譜資源較為匱乏，同時還會受到多種因素的影響，因此通常會通過固定的分配方式將有限的資源輸送給無線電部門。這在一定程度上導致頻譜資源分布不均，同時降低了頻譜資源的利用效率。5G技術的應用能夠在一定程度上提高頻譜資源的利用率，并且5G技術分布系統的建設還能夠拓寬頻譜資源的應用范圍，使人們的關注點從低頻段延伸到更高頻段范圍，這對現階段擴大移動通信容量，提升移動通信速度，完善室內分布系統的建設是非常有益的。

7.2 5G室內分布系統功能更加強大

5G室內分布系統功能更加強大，能夠促進室內應用的多樣化發展。在4G網絡時代背景下，移動網絡主要用于個人消費，如電影、視頻以及購物等，這些都是通過相應的軟件實現的，隨著5G網絡技術的不斷發展，能夠為室內應用的發展提供一定的基礎，提升室內應用的多樣化水平，包括VR、AR、云技術以及在線醫療等。這不但能夠滿足個人消費者的生活需求，同時還能夠拓寬互聯網企業的業務渠道。例如，將5G網絡AI技術應用到機器人轉運貨物中能夠有效提高企業的經濟效益，降低企業日常成本。此外，5G室內分布系統的構造豐富了移動通信的服務對象，凸顯了其實質功能，也是近年來移動通信技術發展的成果及標志。

7.3 5G室內分布系統通信速度更快

在互聯網時代背景下，提高信息傳輸速度，拓寬信息傳輸渠道是廣大互聯網用戶對新時代移動通信技術所提出的更高要求，其能夠直接影響用戶的信息獲取體驗。4G時代的信息傳播速度明顯低于5G時代的信息傳播速度，從理論上來說，5G網絡在1 s內就能夠完成一部高清電影的下載工作。

7.4 5G室內分布系統的覆蓋范圍更加廣泛

5G室內分布系統具有更加廣泛的應用，特別是在以互聯網和物聯網為載體的支持下，5G能夠覆蓋遠程醫療、在線教育以及智能家居等多個方面。同時，5G通信技術還能夠為用戶提供千兆級網絡數據、云服務以及3D視頻等服務內容。

8 5G信號室內分布系統發展方向

8.1 運營可視化、數字化

5G技術下的室內分布系統需要大量的設備，且設備設施趨向于大型化和密集化，由此提高了人工排障的難度。科學合理地運用可視化技術，能夠全面實時監控設備的運營狀況，便于第一時刻發現故障并清除故障。同時，在建設室內分系統時加入了數字化元素，可以使設備進行自我監測與自我修復，還可以根據用戶的使用數量，科學機動地調整設備容量，減少人力成本和金錢成本[3]。

8.2 優化5G室內分布系統的接入方式

安裝人員還需要優化5G室內分布系統的接入方式。通常情況下，一個用戶單元存在著多個智能終端設備，安裝人員需要通過建設第五代移動通信基站的方式優化下一代中心機房，確保5G固定無線接入方式能夠被用戶的智能終端設備所接收。通過升級路由單元的形式優化室內WiFi接入點的要求相對較高，施工周期相對較長，施工難度相對較大，所以安裝人員需要根據現階段4G室內覆蓋方式，完善室內單元和接收單元的路由管制，盡可能利用光纖入戶的形式優化路由管控，提升MIMO天線技術的有效性，利用超密集組網等手段，完善5G室內分布系統建設。

8.3 降低5G室內分布系統成本

當前，4G室內分布系統發展已經趨于成熟，其規模相對較大，問題出現率也相對較小，但該系統對5G信號而言仍存在諸多不足。WiFi的5G設備在現階段價格相對較高，其DAS成本是4G時代DAS的數倍。因此，相關研究人員應加強技術研究，積極開發并利用新型設備及技術，盡可能降低5G室內分布系統的建設成本，進而使5G室內分布系統能夠被人們所接受，使5G室內分布系統更加普及，從而提高5G通信企業的經濟效益，推動我國通信事業的發展。

9 結 論

綜上所述，5G信號與4G信號區別很大。5G信號的穿透損耗大于4G信號，為滿足各類用戶的需求，需要合理建設室內分布系統。此外，我國5G技術雖然領先于國際水平，但要想投入使用，將其運用到自動駕駛和智能家電等行業中，相關研究人員有必要進一步加強對5G室內分布系統的研究。