5G時代傳統室內覆蓋方式的適用性分析

黃善蘭

（北京中網華通設計咨詢有限公司，北京 100070）

0 引 言

5G大規模建設的序幕即將開啟。日前，中國聯通發布“5G+視頻”推進計劃，將在5G產業鏈上開拓更多場景應用。中國電信也與中興通訊開展合作，完成電信在雄安和蘇州地區的5G試驗網階段測試，探索多個行業應用。而在此之前，三大運營商已經披露了在全國幾十個城市進行的試點工作計劃。

5G建設由于使用了中高頻的3.5G甚至是毫米波頻段，穿透損耗較現有4G（1.8G）要高10 dB左右，極大地影響了室內覆蓋效果[1]。所以，室內覆蓋是5G覆蓋的重點也是難點。目前，業界公認的5G室內覆蓋解決手段是主設備廠家推出的數字化室分。

4G時代室內覆蓋的主要手段包括室外站覆蓋室內、傳統室內覆蓋以及微站設備覆蓋等。這些方式在5G時代是否還有用武之地，現有大量已建室分是否有改造支持5G的可行性及必要性，是本文分析的重點。

1 室外站覆蓋室內方式

一直以來，常說70%的數據業務來源于室內。但是，從現有實際覆蓋方式來說，室內覆蓋主要依靠室外站完成。現階段，網絡室內覆蓋方式中，室外站覆蓋室內方式最常用。它簡單、實施快捷，但普遍存在覆蓋效果不穩定、縱深覆蓋不足以及頻繁切換等一系列問題，對用戶而言感知較差，對網絡而言影響整體質量。

近幾年，部分直放站廠家推出了“微分布”或“微室分”類型的設備，如圖1所示。從技術上講，無線直放站的組網架構增加了數字調制技術和線纜直流供電技術，并沒有從根本上解決設備對上行站底噪的影響。這一類設備在下一步的5G室內覆蓋中應用很少，建議僅作為底層承載的3/4G網絡使用。

圖1 微分布系統示意圖

5G網絡啟用后，由于信號頻段較高、縱深覆蓋能力較弱，室外站直接覆蓋室內的模式將極大受限，僅適用于距離室外站距離較近、樓宇規模相對簡單或小型樓宇，場景類似于廠房、6層以下的磚機構墻體等穿透損耗較低的樓宇。對于辦公樓雙排一字型、大型商場等復雜的樓宇，它的覆蓋能力降低明顯，已經不再適用。

因此，通過室外站解決室內覆蓋在5G室內覆蓋上仍然會使用，但適用場景受限，越來越多的室內環境將由微站等覆蓋方式代替。

覆蓋能力的直觀變化如圖2所示。在目前網絡條件下，這種結構的6層及以下樓宇基本都依靠室外站進行覆蓋。但是，5G網絡模式下，覆蓋能力降低了樓宇兩側部分的穿透覆蓋，樓道及其他公共區域覆蓋水平降低。類似于圖2右側結構的樓宇，在5G網絡模式下仍然可以由室外站進行覆蓋，但電梯等偏僻區域需要有室分作為補充覆蓋。

圖2 覆蓋能力的直觀變化圖

2 傳統室內覆蓋方式

傳統室內覆蓋主要指的是以同軸電纜為信號傳輸介質，經由功分器或耦合器將信號均勻分配至每一天線點位的分布信號覆蓋系統。從2G時代開始興起到3G時代的大發展，再到現在4G網絡后期的模式受限，傳統室分貫穿了整個室內分布系統的全階段歷程。到目前，傳統室分仍然承擔著現網超過95%以上的室內區域覆蓋需求。

隨著5G網絡的來臨，由于傳統室內覆蓋系統中器件普遍的支持頻段為800～2 500 MHz（2014年后鐵塔公司要求分布系統支持頻段提升至高頻2 700 MHz），對高頻網絡以及4×4 MIMO技術力不從心，應用受到了限制。但是，通過多年的積累，存量室內覆蓋積淀的資產及覆蓋區域的網絡升級不容忽視。另外，傳統室分系統的深度覆蓋能力仍然值得繼續發揮效果，值得研究。

現有室分系統支持頻段受限和新型覆蓋方式的引入，注定了傳統室分在5G中已經不是一個最好的選項，5G網絡熱點區域必然不會考慮。對于非熱點區域，新建5G室分投資過大，對現有室分改造支持5G也是一種可行方式。由于頻段不支持、存量室分線纜布放改造難度大，現階段末端信源饋入是唯一可行的改造方式。改造思路為將原有的傳統室分系統化整為零，分為若干個小的覆蓋區域，替換原有系統中的器件及天線，后端接入5G設備升級為新的網絡覆蓋系統，覆蓋示意圖如圖3所示（本覆蓋思路適用于新建及改造室分系統）。

考慮到5G工作頻段較高、穿透能力的問題，它對室內多隔斷區域覆蓋根本無法達到效果。這種場景可以考慮引入小區域的傳統室分作為信號分流點進行縱深覆蓋，從而彌補這一問題，覆蓋示意圖如圖4所示。

2018年12月6 日，工信部對運營商的5G試驗網頻段進行了明確分配，中國移動獲得2 515～2 675 MHz頻段，無疑是傳統室分繼續發展的一個利好消息。現網傳統室分的線纜和部分支持800～2 700 MHz的器件將不需要替換，移動的5G網絡可以直接接入，完成在傳統室分的網絡布局。

圖3 覆蓋示意圖

圖4 傳統室分覆蓋部分新技術信號饋入點位圖

在現階段傳統室分中，如果計劃預留5G合路條件，有如下建議[2]：

（1）分布系統內的器件及天線支持頻段為800～2 700 MHz，如此可接入移動頻段；

（2）不建議采用大分布系統方案，更好的覆蓋方案是末端合路方案，即將分布系統化整為零，分為若干個小的覆蓋區域，前端現有網絡直接接入，后端預留5G設備接入條件，為升級為新的網絡做準備，如圖5所示。

圖5 5G設備后端合路示意圖

3 微站覆蓋方式

通過在建筑物內部安裝SmallCell，使無線信號在建筑物內得以覆蓋，并可吸收更多的熱點數流量。對于室內較大面積的空曠區域，如地下停車場、倉儲超市等，利用微站進行覆蓋能達到較好的覆蓋效果。如圖6所示，為利用微站覆蓋地下停車場的場景。

圖6 典型的空曠場景微站設備覆蓋示意圖

與室外站覆蓋、室內分布系統兩種方案相比，SmallCell是更好的解決室內覆蓋的方案。它不需機房等配套設施，且設備集成度高、站址及場景選擇靈活，能有效滿足室內網絡覆蓋和容量需求。但是，基于造價因素，目前該方式應用規模受限。

5G時代，由于頻段及穿透能力受限，限制了室外覆蓋室內、傳統室分的應用，而采用SmallCell解決室內覆蓋方案是更靈活、更有效、成本更低的方案。目前，它的建設成本約為傳統室內分布系統的1.25～1.30倍[3]，但隨著網絡覆蓋和容量需求的不斷增加，SmallCell設備會有大量需求，設備價格也會隨著規模的增長而下降。因此，微站覆蓋方式在5G時代的應用規模將得到極大提升。

4 結 論

5G時代，室內覆蓋的主流方式必然是數字化室分。本文主要針對目前室分常用的幾種覆蓋方式進行分析，提出相關建設和改造建議，從而為5G室內覆蓋提供一些新的思路。