5G室内网络覆盖浅析

5G室内网络覆盖浅析

李超琳周德春虞方伟金鑫

三维通信股份有限公司

摘要：随着5G试商用的开展和技术的发展，本文就室内网络覆盖现状及5G演进做一定的探讨和分析

关键词：5G；室内网络覆盖；MIMO；DAS；Smallcell；4T4R；2T2R

一、概述

5G时代的新业务70%会发生在室内，对室内覆盖体验提出更高的要求。与室外相比，室内场景复杂程度更高，网络建设难度更大。5G技术将广泛用于智能家居、移动医疗、远程教育、工业智能制造和物联网领域。其中高清视频、AR、VR、移动医疗、工业制造自动化、现代物流管理等主要发生在建筑物室内场景。

为了满足最佳用户体验，运营商高效运维、智能运营的要求，5G时代需建设一张适配的室内网络，需具备灵活扩展、可控可管、可运营的能力，才能支撑超带宽、大连接、超低时延、室内定位等丰富的5G室内业务。

二、现有室内网络的挑战与困难

5G室内网络目标网建设面临新的挑战。室内覆盖也将是5G的新痛点。更高的频段、更多的天线、更丰富的应用，这些都是传统室分系统无法完成的任务，新的解决方案不断演进才是可取之道。

室内深度覆盖困难。和当前的2G/3G/4G无线网络相比，5G移动网络将在更高的C-Band和毫米波频段上部署，从而满足5G业务对超大频谱带宽的要求。和4G时代的sub-3GHz频段相比，在高频段部署的5G宏基站信号在穿墙覆盖室内场景的时候面临更大的链路损耗问题，导致室内深度覆盖不足。如下表

室外5G宏基站信号打进室内覆盖的方式相对于4G将更为困难，需要配合在室内建设专门的网络，才能提供最优质的室内场景下5G应用。因此，室内场景的5G室分网络和室外5G网络同时规划并部署，才能够保障移动用户室内外体验一致性。

更高的频率会显著增加馈线及无源器件损耗，目前室内系统使用的器件普遍为800MHz~2700MHz，不支持3.5GHz和4.8GHz频段，若全部更换，成本高昂。

更宽的频带会增加互调干扰，特别是当3G、4G和5G共存于一个室分系统时，4X4MIMO的应用，意味着传统室分需要部署4条馈线，即便不考虑业主接受程度，无论是器件成本还是施工成本，以及以后的维护成本都会显著提高。

传统无源分布系统主要采用无源器件、天线分布，产业链成熟，具有投资小、故障率低、系统简单有效、后期可以通过合路进行多系统扩容等优点。但是随着移动业务的变化，传统无源分布面临巨大挑战，使用的无源器件和馈线不支持高频段，不能对器件进行监控，改造成本高，不能大规模扩容，因此只能用于某些低频段、低容量场景（例如隧道、地下停场、电梯等）。

5G时代，室内网络数字化趋势明显，传统无源分布系统存在管理、维护困难，而5G有源数字化头端可管可控，但也面临大量头端带来运维复杂度大幅提升。如何远程管控、智能运维，直接决定了运营商的运营成本。

另外，5G面临数百万亿设备的链接，差异化的垂直行业业务资源切片如何管理和调度，如何智能化根据网络KPI实时调整保障接入业务体验。直接决定了网络质量的优劣。因此智能AI运维成为未来室内网络的必选要素。

总投资成本带来的挑战；随着5G越来越多垂直化行业的参与，“楼宇即服务”和“自带无线”模式的兴起，激发了传统室内无线玩家和楼宇管理公司之间的整合和建立合作伙伴，促使投资主体发生了变化，从单一的运营商投资到运营商、铁塔公司、第三方、业主等多方投资的转变，投资主体的变化必将带来室内分布模式的挑战。

5G大投资带来的资金压力，运营商在如何考虑如何保护已建室内覆盖投资，全新投资上如何切分高价值场景、低用户量等不同场景的区别，并辅以不同投资优先级策略及不同室内方案的选择，以达到经济效益与室内覆盖的平衡。

三、5G室内网络覆盖演进

5G时代的应用挑战并推动了室内网络覆盖数字化的发展思路，也倒逼现有2G/3G/4G室内网络覆盖方案的进一步演进。从频谱规划覆盖层和容量层，从网络架构考虑4G到5G的演进，从场景需求研发多频多模多形态产品以适应单运营商多运营商、从数字化方向拓展运维思路，从价值角度探索新的增值业务模式。

由于传统室内无源分布系统的诸多限制，数字化方案在性能、维护、演进上的优势将成为5G室内网络覆盖方案的发展方向。首先，末端设备的有源化直接带来了支持MIMO、灵活扩容的优点，网络的相对高成本是与整网容量和性能的提升相匹配。其次，一次性投资的设备成本虽然提升，但由于末端有源，使整个室分系统可从网管上直接监控，使网络维护的成本大大降低。最后，数字化室分使用相对容易部署的光纤和网线替代了射频馈线，也使施工成本降低，而且对已经装修好的建筑物损害最小。

到5G时代，由于5G的频段更高，传统无源分布系统的馈线损耗更大，而且5G要求采用MassiveMIMO技术，这些都使传统室内网络覆盖向5G演进面临很大的困难。在这种情况下，5G的室内网络覆盖MIMO选择是个难题。基于传统DAS演进和采用数字化室分解决方案MIMO选择，在高容量需求区域采用Smallcell产品4T4R为主；在中容量区域彩RRU+DAS或SmallCell+DAS彩4T4R或2T2R进行室内覆盖；对于存量场景，相对于2.6G的5G室分系统，可以将原有的无源室内分布进行改造，升级成支持2.6G的天馈系统，再新建一路无源分布天馈，组成双天馈系统，支持2T2R。

l5G室内覆盖将会是多场景应用，各种方案百花齐放的态势，覆盖场景有RRU+DAS和SmallCell组合、SmallCell产品、根据场景需要叠加蓝牙天线方案，支持室内定位，打造一网多用，通信、导航、物联一体化网络等，垂直行业场景可以采用解耦的X86通用硬件平台小基站方案，方便集成MEC，易于垂直行业深度融合

Ø从移动通信技术发展规律来看，5G技术和产业链的发展成熟需要一个长期过程，预计4G将与5G网络长期并存并协同工作。在室内网络覆盖方案的选择上也需要考虑网络的分阶段演进，5G和4G和WLAN等多网协同以满足多场景业务需求，产业链支持，建设成本等多方面的整体考虑。通信网络的发展演进，无非就是两个驱动力，一是为了更高的性能，二是为了更低的成本。5G室内网络覆盖也是个综合问题，涉及到覆盖方案、频率和产业支持等各个方面；相信室内网络覆盖未来在向数字化演进之路上，仍将是多场景、多解决方案并存，在更低成本下建设更好的网络，使运营、垂直应用市场、最终用户、产业企业多方共赢。

参考文献：

[1]《ITU-RM.2083-0（2015）》

[2]ABIResearch网站

[3]《中国电信5G技术白皮书》