5G室內覆蓋低成本解決方案研究與探討

呂 晨，許鵬飛，劉軍濤

（河南省信息咨詢設計研究有限公司，河南 鄭州 450000）

0 引言

隨著國家城市化腳步的逐漸加快，城市樓宇的建設密度也隨之加大。此種狀況下，網絡弱覆蓋的問題也越發顯著。另外，通過大數據分析，大部分的數據業務（90%）與業務量（70%）均發生在室內。在各種類型的網絡投訴事件中，網絡的深度覆蓋在其中占據多數。因為5G頻段相對較高，因此組網方面需要具有密集性的特點，微蜂窩深度覆蓋規模不斷擴大，需要的成本有所加大。在這種情況下，采用常規建設模式，必然會導致綜合造價成本的升高，積極探尋低成本相關建設方案，是今后5G室內覆蓋建設的必經之路。

1 5G室內覆蓋的特點

關于5G室內覆蓋，其主要的特點如下。首先，5G室內業務占據多數，同時存在的多樣性的特點。從業務承載上來看，由于室內應用存在多樣性方面的要求，這也對網絡建設提出了更高的要求。其次，5G頻段偏高，這也給室內網絡的覆蓋增加了困難[1]。5G的運行一般都處于中頻與高頻，由于損耗比較高，針對5G信號來講，穿透墻體等建筑物便會更為困難，而室內可以采用室內分布系統加以覆蓋。另外，室內傳播環境的不同，也促使覆蓋技術與成本投入上不盡相同。再次，隨著5G設備成本投入的大幅上漲，室內分布系統的建設規模與投入成本有所增加。同4G室內分布系統相比較，5G室內分布系統相關設備，在載波帶寬、工作頻段等方面，都獲取了較為明顯的提高，所以5G室內分布系統在建設的初始階段，設備成本投入會明顯加大，且后續需要投入較高的運營及維護上的成本投入，對5G室內分布系統建設成本進行預估，高至千億元級別。最后，存量室分場景中的網絡覆蓋存在一定的困難。從全網范圍中來看室分系統的保有量都在百萬級左右，其中，占據多于81%比例的1T1R無源室分，均很難使5G傳輸所具有的帶寬大與速度快等方面的優勢獲取較好的發揮。這一系統中的多數，支持的頻段僅為2.5 GHz，無法實現對5G新頻段的有效支持。另外，通過多數場景的分析，三大運營商都已介入，這也在一定程度上限制了空間資源和室內建設的位置，很難得到有效落實。

2 5G室內覆蓋面對的挑戰

2.1 傳統無源分布系統存在的問題

如今，DAS系統正處于開發中，然而就5G時代與網絡要求上來看，其面對比較多的挑戰，這亦對5G網絡建設的應用起到了一定的限制作用。一方面，從整體上來看，系統建設更加復雜，需要對創新工作方面的挑戰加以面對。針對當前應用較為廣泛的外部手動交付系統，應具有較多的被動組件對其加以支持，如此同樣的任務便可以得到有效完成，項目建設通常具有較高的工作量，出錯的概率也比較大。針對現存的4G攝像機（兩通道）來講，在具體轉換操作進行的過程中，其中的很多新站點都會受到多個方面的限制，例如，空間移動的限制。另外，存在于其中的部分部件老化率也比較高，這樣其在雙向平衡中起到的實際作用也將難以得到發揮。目前，在DAS系統內，安裝了無源元件，對應的工作頻帶為800 MHz～2.7 GHz，但同5G主頻帶間依然具有較大的差距。另一方面，出現的錯誤比較難以獲取有效修復[2]。針對內部配電系統，在對其進行安裝時，工作人員應對其進行加以檢查及維護，創建相應的聯系，同時保證設置間較好的通信。目前，部分傳統場所內也完成了組件和維護部件相應的配置。從規模上來講，對于較大的分級控制操作，艙壁檢查一般都是所采用的方式，然而這種操作方式也具有一定的不足，令一些比較隱匿的問題難以得到有效解決。另外，外部連接因素也是較為重要的。比如，具有眾多的連接點，抑或一些比較復雜建筑結構，這也在一定程度上增加了維護工作開展的困難性，同時也在一定程度上加大了運營與維護需要的成本投入。

2.2 室外覆蓋室內存在的問題

針對無線電波，依照其相應傳輸的規律性，電磁波所對應的頻率越大，發生破壞情況的概率也就越大。眾多研究顯示，5G外部應用毯式模式，穿透內在能量[3]。將5G技術應用于低層建筑中，能夠令其所具有的優勢得以充分發揮，主要是由于其存在陡波的穿透力，關于深度信號，從衰減上來看，較為嚴重。然而就4G網絡而言，在一般性接入功能方面，可以起到相應的支持作用。針對5G網絡而言，為了能夠使其建設需求得到一定的滿足，便需要有效限制DAS交付系統。

3 5G室內覆蓋低成本解決方案研究

3.1 室內和室外覆蓋統籌規劃

從產業發展的實際情況出發，當前5G產業正處在產業發展的初始階段，在室內覆蓋業務的實施中，主要的對象是高規格數字化室內分布系統相關產品，需要根據業務的具體要求，逐漸針對低成本投入技術覆蓋方案予以深入探索。從運營商的角度來講，需要有效組織業界人士進行研發，這樣可以有效推動多元化5G室內覆蓋方案更為高速的發展。通過5G網絡的行業應用，且對于城市4G室內站小區忙時有關指標加以整理和分析得知，通常具有兩個方面的特點：首先是不平衡，數量上相對較少的室內小區，占據了其中的大部分流量，很多的室內小區都是覆蓋型小區，在線用戶比較少，相應的資源運用率比較低。其次是室內占據比例偏大，在室內小區建設相對偏多的城市，這種不平衡的問題也越發顯著。在5G網絡的建設中，為了達到可以和4G相等的規模，從運營商的角度，就需要對更多的5G室內小區進行實際創建。在這種情況下，預想能夠使5G相應覆蓋需要得以滿足，相應的室內小區建設占據的比例也會隨之上升，比較有助于5G建設初始階段針對部署成本的縮減[4]。總之，5G室內和室外網絡建設的覆蓋的規劃，需要同時兼顧容量需求、用戶體驗、工程施工困難性等多個層面，結合實際情況對選擇的建設方案加以選擇，保證5G室內業務的相應發展需要得以實現。

3.2 室外站能夠實現部分5G室內淺層覆蓋

在5G網絡的建設中，需要保障室外站所具有的能力充分體現，保證樓宇5G室內淺層覆蓋的實際需要可以得到較為有效的實現。在后續工作的開展中，從運營商的層面來看，應對4G頻段的重耕加以重點推進，依照超級上行及其載波聚合等方面的相關要求，確保中低頻多頻相應的協同組網可以獲取較好的實現，實現對上行短板的彌補，大幅提升覆蓋能力。

對于那些室外宏站不能覆蓋，同時也不能有效建設室分系統的樓宇，可以借鑒4G網絡所采用的部署方式，采取室分外放方式，形成對室內的有效覆蓋。而針對應用室外站建設，不是十分適合的室內場所，需要對覆蓋場景與容量加以區分，應用各不相同的5G室內深度覆蓋方案。

對于室內區域環境比較開闊且高容量的區域，比較典型的如車站、機場以及一些人員比較密集的場所，最好對應用進行實際管控，需要具有持續性擴容能力的高規格5G數字化室內分布系統。另外，針對那些場地范圍比較開闊的環境，合適采用單一pRRU覆蓋，經濟性良好，可以采用小區分裂的形式實施靈活性的擴容處理。在網絡建設的初始階段，在容量等多方面需求得到較好滿足的狀況下，針對無線射頻單元，應盡量對其加以合并，保證其在一個小區中。對于同一樓層，應盡可能規避實施眾多不同小區的設計方案，在必須進行多個小區設定的情況下，對于其中存在的切換位置，需要盡可能設置在人員流動量相對偏少的區域中。

對于其他容量型相應的區域，其中學生宿舍是比較典型的場所，在這樣的區域中，房間通常存在較多隔斷，會產生比較大的穿透損耗，如此便會促使單一pR RU相應的覆蓋面積比較小，就單位面積而言，其造價較高，在引入室分系統的情況下，采用單一pRRU，對于眾多的拉遠無源天線予以外接處理。對于單一pRRU相應的覆蓋面積，予以擴展處理，這樣可以在一定程度上降低室分系統在單位面積上相應的工程建設成本投入。

3.3 針對容量需求不高的場景采用低成本解決方案

通常情況下，從容量出發觀察覆蓋型區域，其對應的需求并非很高。例如，針對普通的酒店賓館等場所，可以采用5G RRU與無源分布系統聯合進行建設，并采取分場景的工程建設施工方式。針對那些已經布設了4G無源室分系統的樓宇而言，能夠選用的方案主要有如下兩種：首先，倘若原來擁有的相關無源器件能夠針對5G頻段加以支持，一般情況下，都應用直接合路5G RRU信源。對于原本所配置的無源器件，如果無法支持相應的5G頻段，在項目實際施工中便需要針對無源器件進行實際的更換，在弱電井中集中配置耦合器和功分器，應用可以支持對應頻段的無源器件。其次，在工程實際施工中，若是更換無源器件較為困難。例如，室內樓層的天花板，具有封閉性，在這種情況下，便可以應用成本投入相對較少的5G pRRU變頻拉遠系統。在弱電井RRU信源一側加入變頻的近端機，把5G pRRU兩個通道，對應的100 MHz信號分別變頻下移至無源系統可以予以支持的兩個低頻點，通過無源分布系統，傳輸到遠端，把遠端的天線更換成可以進行監控的變頻遠端機。這樣的設計方案中，不需要對分布于樓層天花板內的功分耦合器進行更換，系統所能夠獲取的整體性能，同新雙通道無源室分相當，同時確保了無源室分系統監控管理的有效實現。

針對一些新建場景，一般應用如下減少施工成本的方案：首先，對于酒店和賓館等室內隔斷較多場所。基于成本方面的考慮，新建的場所需要可以支持5G頻段雙通道，抑或對單通道無源室分系統加以應用，相應的下行峰值速度需要大于600 Mbps與300 Mbps，預估這樣的系統在成本投入方面，便會比高規格室分系統與pRRU拉遠無源天線聯合的方案得到顯著的降低。但這一系統也具有自身的不足之處，不能實現對其的有效管理、維護與監控，其次，針對那些隔斷偏少室內較為開闊的超市等場所，可以采用5G pRRU變頻拉遠系統，這一系統以傳統單/雙路DAS作為基礎的場景，采用單一pRRU部署的方式，可以有效實現5G網絡的室內覆蓋。可以采取減少主設備實際應用數量的手段，實現對室內分布系統建設成本投入的有效縮減，并且這種方案施工建設比較方便。

3.4 重視5G運營成本的縮減

5G業務在原本黏性得到一定增強的情況下，對于室內小范圍場景，可以對一體化小基站加以應用，確保部署更加具有靈活性的特點，這樣可以令投訴問題在一定程度上得到解決。除了施工成本投入，有效縮減項目運營成本也是需要加以充分重視的。相較于無源室分系統，數字化室分系統在能源方面的消耗更大，單個pRRU頭端能效只有2%～3%。5G時代背景下，數字化室內分布系統的部署也將有所增多，相應的運營成本投入亦會獲取較大幅度的提高。綠色節能針對較低的運營成本投入極為關鍵，首先，業界應一同促進設備集成性與器件相應工藝能力的有效提高，直接性減小設備相應的能源消耗。其次，從運營商角度來看，應進行涵蓋客戶價值、用戶容量等多個不同層面綜合性評估系統的建設，這樣可以保證室分系統的特點得到較好地發揮，比如，基于4G/5G協同的5G pRRU深度休眠機制，比較典型的諸如寫字樓和商場等場所能夠獲取較為顯著的節能效果。

4 結束語

綜上所述，在5G室內覆蓋的建設中，主要面臨工作頻段較高、設備成本投入大、需求多樣性及其建設困難等眾多方面的問題。對此，運營商應結合容量、成本投入和覆蓋等方面的需求，實施精細化建設，并根據室分網絡資源優勢，實施相關智能化技術的演進，確保低成本室內覆蓋建設方案的有效實施，實現對5G室內覆蓋建設成本高問題的有效破解。■