原标题：5G室内解决方案研究 来源：通信世界全媒体
通信世界网消息（CWW）5G将给人们带来更智能、更丰富的业务应用，高清视频、AR/VR、工业制造自动化、现代物流管理等将主要发生在室内场景中，但5G更高的频段信号难以从室外抵达室内，需实现MIMO功能。传统的无源室分受自身材质和技术限制，对于5G的支撑乏力。面对5G时代的系列挑战，室内移动网络的布局需要更有预见性，需要合理规划和建设，以最低的成本应对未来的挑战，不断寻求多维度网络性能指标的最佳平衡点，寻找最佳的室内网络解决方案。
材质/频段
900MHz
1.8GHz
2.1GHz
3.5GHz
玻璃幕墙
6
8
9
13
砖混墙
9
11
13
20
钢混墙
16
20
22
27
室内隔断
8
11
12
14
电梯箱体
25
35
38
45
因此，5G室内网络和室外网络同步部署，才能够保障移动用户室内外体验一致性。这与4G时代先建设室外宏站来覆盖室内、室外，再加强室内数字化室分建设的方式有一定差异。
无源室分演进难传统DAS无源室分是2G/3G/4G时代主流的室内覆盖方案，目前已建的存量DAS向5G演进存在利旧受限、覆盖受限、MIMO受限等实际困难。而改造升级支持3.5GHz频段，面临更换设备、器件和增加信源、器件等问题，改造工程量大、物业协调困难、成本高。无源室分演进困难的分析如表2所示。
表2 无源室分演进困难分析
困难
原因
方案
利旧受限
Sub-3GHz器件在3.5GHz频段的插损、耦合度、驻波比等关键性能指标无法满足要求
更换器件支持3.5GHz
覆盖受限
C-band的传输损耗、空中损耗、穿透损耗等链路损耗更大，线缆采用1/2馈线和7/8馈线、线路损耗大
需增加C-band信源以满足同覆盖要求
MIMO受限
存量室分是1T1R/2T2R
增加器件升级到4T4R
室内业务多元化
如图1所示，5G时代的室内移动网业务与4G相比更加多元化，不仅能够为用户提供高清语音、视频与高速率数据业务，还能够提供VR/AR、智能家居、智能制造、云办公、工业区互联网、智能医疗等业务。仅靠4G网络的升级扩容，远达不到峰速10Gbit/s、时延1ms、百万连接/km²等网络能力要求。同时，业务的需求也驱动室内网络整体性地向数字化转型，5G室内系统将向数字化、高容量、大带宽、低时延、易部署、可监控演进。
图1 5G应用场景和网络能力要求5G室内解决方案面临的挑战海量设备运维难为满足5G大带宽、高速率、低时延等网络要求和弥补高频率的覆盖损耗，5G室内覆盖数字化趋势已成必然。有源数字化头端可管可控，同时也面临大量头端带来运维复杂度提升，如配置开站、网络优化、日常监控等。因此，智能AI运维成为未来室内网络的必选要素。
如何实现小区业务配置、硬件资源自动绑定以降低设计阶段人工投入，如何实现站点验收的全自动，如何实现监测室内海量头端和其他网元设备的工作状态，如何自动根据周边信道条件和用户密度自优化网络资源配置，如何做到网络的可视化运营维护，如何做到故障的自动诊断和愈合，直接决定了网络维护的成本。
5G面临数百万设备的连接，差异化的垂直行业业务资源切片如何管理和调度，如何根据网络KPI实时智能化调整和保障业务体验，直接决定了网络质量的优劣。
能耗管理要求高随着5G的进展，未来数字化室分设备会同时支持Sub-3GHz、C-band、NB-IoT等多模块多制式，集成程度越来越高，而且室内设备网络密集部署成为常态，海量的有源设备成就5G的万物互联，但有源室分的能耗比无源室分能耗高出很多，数字化室分给能耗管理带来新挑战和高要求。室分能耗对比如表3所示。
表3 室分能耗对比
楼宇/总面积(平米)
A/50238
B/17560
室分类型
有源室分
传统室分
有源室分
传统室分
RHUB/RRU数量（个）
16
12
8
4
单位功耗（W)
800
300
800
300
总功耗（W)
12800
3600
6400
1200
电费（元）
86338
24282
43169
8094
单位面积电费（元）
1.72
0.48
2.46
0.46
能耗比
3.56
5.33
5G室内解决方案演进思路共建共享室内分布式系统建设采用铁塔公司统一建设、运营商共享的方式，运营商之间开展机房配套资源、天面资源、传输资源、基站主设备资源、频谱资源的共建共享，联动全面资源共享和复用，可以有效推进室内环境的网络建设进度、节省建设投资、减少资源浪费，实现降本增效。
中国电信和中国联通5G共建共享频谱资源如图2所示，采用室分增强型连接器、300W至500W的耦合器、300W至500W的二功分器、广角漏缆、多频多模设备等创新产品，规避多运营商、多系统共享引起的互调干扰等问题，更新优化传统室分器件升级支持3.5GHz，提高施工便利性，降低系统间干扰和建设成本，利于系统升级演进。
图2 中国电信和中国联通5G共建共享频谱资源差异化组网5G时代初期，网络将分层组网，底层以Sub-3GHz为主，作为2G/3G/4G长期存在的打底层，解决语音覆盖和基础数据接入；体验层引入C-Band，作为空口新频谱接入。当前基于Sub-3GHz频段的数字化室分系统已经证明能够提供连续基础覆盖，虽然3.5GHz空中传播损耗和穿透损耗高于Sub-3GHz频段，但通过发送功率提升和4T4R技术，同样可以实现连续覆盖，且3.5GHz大带宽能够大幅提升空口吞吐率和边缘用户体验速率，可以用于超热点吸收容量，也可以用于超高带宽、超低时延类新业务使能的场景。
5G时代中后期，综合考虑频谱资源和电波传播特性，采用动态频谱共享技术方案，通过1.8GHz、2.1GHz、3.5GHz频段组合，打造一张高低频协同的5G差异化网络和具有覆盖、速率、容量优势的精品网络。
数字化演进数字化室分的头端有源，传输使用网线、光纤、光电混合缆，从容量演进、可视管理、易部署等方面分析，其架构更容易支持5G演进。当前新建5G场景建议预埋Cat6A网线或者光电混合缆，未来即可通过新增C-Band头端或者直接替换C-Band和Sub-3GHz集成头端的方式，做到线不动、点不增，确保二次改造工程量最低，保障工程可实施落地，由此向5G平滑演进。
数字化室分系统的天然特性之一是端到端有源，这是实现端到端管控的基础，能够实时诊断室分网络海量头端和其他网元设备的工作状态，是数字化管控的第一步；第二步是根据检测到的网元设备的工作状态，实现对不同网元的控制操作，如调整功率，开关射频等；最后，数字化室分网络还能够自动根据周边信道条件和用户密度自优化网络资源分配，在网络出现故障时自动诊断和愈合，最大限度减少人工介入以降低运维成本，从而大大节省运营商的OPEX，保护客户网络投资。
室内数字化网络相比传统的模拟器件，可以将节能管理细化至各个射频头端。在室内话务分布不平衡的特征下，能够将节能等调度指令细化到业务空闲的头端，达到最大化节电的目的。在网络闲时低负载状态下，5G室内网络除了采用与宏站相同的一些关载波、关通道等节能技术外，借助数字化技术对器件和头端进行休眠或关闭实现节能特性创新，既保证了5G室内基本覆盖和业务体验，又降低了室内网络的耗能。
多样化灵活部署从演进的历史经验和平滑需求看，3G、4G和5G网络将在今后的相当一段时间内并存，这要求室内数字化产品具备多频多模的能力，要能够灵活支持3G/4G/NB-IoT/C-Band和毫米波等频段。从具体产品形态看，为降低演进成本，在某些亟需降低前期投入以及二次进场成本的特殊场景下，宜要求先期部署的4G模块支持后续5G模块的级联和具备软件扩容能力；室内场景多样化，数字化头端需要根据不同场景需求，支持外置天线和内置天线，满足室内100%场景需求；对于有潮汐效应的业务场景，则要求网络具备AI运维能力，能够根据业务变化灵活调整区域容量，降低综合布网成本。室内解决方案对比如表4所示。
5G的室内网络密集部署将成为常态，同时随着频段和模式的增加，需要集成度更高、功率更高的数字化头端。另外，需要充分考虑不同场景的特点和入场难度，要求设备具备小型化、快速部署的特点，以满足不同场景业务的要求，并降低综合部署成本。
表4 室内解决方案对比
建设方式
类型
容量特性
建设改造难度
建设成本
灵活监控扩容
应用场景
室外覆盖室内
宏站、小基站、光纤分布系统
差（3.5GHz信号链路损耗大）
高（室外站选点难）
高
是
居民小区、小型公共场所、工业园区、办公楼、酒店
室内蜂窝系统
分布式皮基站
好（支持4×4MIMO）
中（需替换或增加PRRU和RHUB，更换为CAT6a网络或光电混合缆）
高
是
高人流高流量热点场景（交通枢纽、大型场馆、大型购物中心、校园、医院、地标型建筑）
室内分布覆盖系统
DAS
中（仅最大支持2×2MIMO）
高（需替换分布系统器件及天线）
较高
否
各场景
漏缆系统
信源+漏缆
一般
中（需增加RRU和漏缆，替换无源器件）
中
否
隧道
5G室内覆盖主要部署在高价值、高流量场景，满足竞争、业务演示及高速业务需求，以分布式皮基站方式为主。基于保护投资的出发点，现网大量的DAS室分系统应尽最大可能继续利用，实际应用时需结合业务需求分场景按需部署。对于LTE PicoRRU室分，可叠加独立5GPicoRRU或者更换4G/5G双模PicoRRU；对于纯新建场景，可直接建设4G/5G双模PicoRRU；已有DAS升级支持5G可考虑传统2T2R基站。在室分系统实际建设过程中，需充分考虑建设改造难度、建设成本、维护便利性等综合因素，灵活选取合适场景开展建设。
与前几代技术相比，5G网络的能力有了飞跃式的发展；5G的超大带宽、超低时延、超高可靠性、超多连接、超高业务扩展性以及超高精度室内位置能力等，将有力支撑未来AR/VR、超高清视频、智能制造、智能医疗等新生室内业务。5G将深刻影响和改变人类社会，实现生产力的极大提升。室内的5G网络建设，将面临高频组网、网络容量弹性、网络冗余、网络可视、高效运营等多方面的挑战。数字化室分具备天线头端有源化、传输网线/光纤IT化、运维可视化等明显特征，而传统的DAS非数字化网络架构已越来越不适应未来的发展需求，无法支持5G高频和多T多R。因此，面向5G演进，应立足当前的网络进行差异化组网，推动共建共享和室内数字化演进，提升4G网络体验，提前预埋5G演进能力接口，构建领先的5G室内移动网络。
