引言
与前几代移动网络相比，5G网络的能力将有飞跃发展，5G将作为下一代网络的重要基础设施，在提高现有业务的同时深入各行各业。新的业务需求，如云VR/AR、车联网、智能制造、智慧城市、无线医疗、家庭娱乐、无人驾驶、AR/VR等应用的出现，5G将开启更极致的带宽体验，身临其境的视觉效果，以及万物互联的新时代。在5G时代，增强移动宽带、海量通信和低时延关键通信应用场景的多样化，更多的用例将发生在室内。与前几代移动网络相比，5G网络将采用更高的频谱带宽，以满足更高带宽、更低时延的业务需求。5G室内网络不仅满足带宽需求，更要满足延迟、安全、面向服务等方面的高要求。传统室内分布式天线系统（DistributedAntennaSystem，DAS）的局限性也愈发明显，不能满足5G的业务发展需求，而室内5G覆盖的数字化具有大容量、组网灵活、海量连接、低时延、高可靠和网络开放、可提供端到端的维护管理优势，已成为各大厂家关注的热点。本文结合现有室内5G系统数字化趋势，分析了室内5G系统覆盖数字化技术方案和关键技术，并提出了室内5G的部署策略，为后期室内5G的覆盖提供了很好的现实指导意义。
1室内覆盖网络现状
5G时代室内将作为各个应用场景的主要场所，如何实现室内5G网络的高效、高速覆盖将成为各个运营商需要考虑的问题之一。结合现有室内覆盖方案，室内信号覆盖可能采取的覆盖方案包括室外覆盖室内方式、传统DAS系统、室内数字化的建设方式。传统的室外覆盖室内方式将在室内5G覆盖中效果骤降。依据理想传播损耗模型，5G将采用C-Band频段，其穿透墙体的损耗将大于4G采用的Sub-3GHz频段的损耗，其预计将产生额外的8-13dB链路损耗，因此通过室外覆盖室内对于5G来说愈发的困难，更多的依靠室内覆盖系统弥补信号覆盖。同样，传统的DAS系统仍然面临着巨大挑战和瓶颈。第一，现有DAS系统采用无源器件组网，包括主要器件如功分器、耦合器、合路器、天线等其工作频段为800M-2.7GHz，很难支持5G主流频段；若要建设5G室内系统需替换全部器件，投资成本和建设难度较大；第二，3.5GHz和4.8GHz频段的更高链路损耗，需要增加信源数量或者提供信源功耗来实现室内的深度覆盖。第三，传统DAS方式一般可实现2×2MIMO，且两通道不平衡时会造成吞吐量下降问题，而5G时代的4×4MIMO将为主流方式，4路DAS的部署方式和成本上均值得商榷。针对传统室分系统面临的问题，室内5G数字化演进将成为必然的趋势。
2室内5G覆盖数字化方案
室内5G覆盖数字化方案采用扁平化结构，大大简化了室内分布系统结构，具有部署快速、方便，符合未来网络发展趋势。室内5G覆盖数字化架构采用三层网络架构，由BBU（基带单元）、RHUB（集线设备）和PRRU（射频远端单元）组成。BBU与RHUB之间采用光纤连接，RHUB与PRRU之间通过网线连接。与传统的DAS方式相比，室内5G覆盖数字化方案具有如下特点：一是有源头端的引入，5G头端采用有源的小基站设备PRRU，覆盖距离远、损耗低，并支持即插即用、易于安装和维护。同时有源的头端为集中的可管可控提供的基础。二是传输网线化/光纤化，基于传统DAS方式的馈线和器件不支持5G频段，且对于4×4MIMO的建设支撑难度大、成本高。而室内5G覆盖数字化方案采用基于网线和光缆组网，代替传统射频缆线组网，可以很好的实现室内5GNR与LTE的融合。
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3关键技术
3.1多频多模
每代移动网络技术能否成功，一方面取决于对未来业务需求的很好把握；另一方面取决于能否与现有技术很好的兼容。考虑到叠加室内组网建设的约束，室内5G覆盖的数字化有源头端，将实现Sub-3GHz+C-Band的多频、5G和LTE的多模式、eMBB+IoT的多业务于一体化，更好的支持不同业务场景应用。
3.2大规模MIMO
随着移动通信带宽容量需求的成倍增长，使用无线电波频率也将随之提高，而相应的传输损耗也将随之加大。在同样的频谱资源空间下，更多高频天线的MIMO技术其充分利用空间自由度，弥补高频传播的损耗，提升传输的可靠性，获得更广的覆盖、和更优质的用户体验。而基于高频的室内5G覆盖将产生更大的传播损耗，为了更好弥补该部分损耗，基于4×4MIMO将作为室内5G覆盖的重要技术之一。
3.3网络切片和边缘计算
为了满足多业务场景的灵活综合承载，网络切片技术依靠网络虚拟化技术，将物理网络划分为多个独立的逻辑网络，基于特定业务需求，差异化业务定制服务，构建端到端的逻辑承载网络。网络切片技术可以很好的实现业务分散多用户、多业务的的灵活定制、按需使用、按需分配，确保业务的最优网络承载。边缘计算（MEC）将在靠近人、物或数据源头的网络边缘侧，通过部署具备一定计算、存储、网络能力的设备、数据中心等节点，就近提供边缘智能服务，满足行业数字化在敏捷连接、实时业务、数据优化、应用智能、安全与隐私保护等方面的关键需求。5G时代网络切片和边缘计算将作为重要的技术之一，对业务需求的灵活网络定制和最优承载，建立至边缘计算（内容源）的"云网"一体化解决方案，可以很大程度上减轻骨干网络压力，降低网络时延，提升用户体验。
4面临的挑战
随着5G网络能力的驱动，数字化室分面临严峻的功率挑战，这就意味着主设备成本和尺寸的提升，并且带来整体部署成本的提升，OPEX费用也将成倍增加。因此寻找低功耗的数字化室分方案成为当务之急。其次，要满足多元化部署场景的需求，需要平衡产品形态多样化和提高单一产品出货量，以优化成本的矛盾。最后，如何确定适合毫米波的室内部署场景、处理与环境辐射要求的冲突、定义毫米波室内产品形态等，仍然需要与运营商一起紧密协调推进工作。
5室内5G数字化部署策略
考虑到叠加室内组网建设的约束，更好的兼顾现有4G网络，逐步实现室内5G数字化部署，其具体部署方案如下：方案一采用新建5G室分进行现有系统的替换，该方式投资成本大，适合于需求旺盛的高价值区域，如大型商场、机场、车站等；方案二在现有室内4G数字化的基础上建设5G，适合于已部署室内4G数字化的系统，通过增加5G头端源设备，采用4G级联至5GPRRU，实现4G/5G的共点部署；同时上述两种方案可以将现有六类双绞线替换为光电复合缆，将其覆盖范围扩展至300米。
结语
新的业务需求推动着室内5G数字化网络的快速发展，而对于新业务场景的成熟更多的依赖于整个产业链的成熟，5G如何在初期做到建设规模与业务需求相匹配，精确投入产出效益，确保高商业价值客户深覆盖，也是各大企业值得深思的问题。
参考文献
[1]樊恒波，查昊.5G网络室内覆盖方案分析.电信快报，2018.5.
[2]王楚锋，薛俊伟.5G高频室内覆盖解决方案研究.通信电源技术，2018.5.
[3]贝斐峰，李新.5G"前夜"室内数字化覆盖将成网络发展"主角".通信世界，2018.16.
论文作者:梁冬原
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第8期
论文发表时间:2019/6/24
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