摘要：现代移动通信技术高速发展，5G时代不知不觉就要走入人们的生活，随着5G业务越来越多，室内进行无线网络覆盖技术的研究成为当下重点。基于5G网络流量大、连接高、移动高的特点，传统的在室外站的基础上利用室内分布系统来进行网络覆盖的方式也无法适用于5G网络。相比较而言目前市场上灵活性较高、智能化、高效率的网络建设方式更加符合5G网络的特点。本文在此种背景下对5G网络覆盖场景下的小基站引入及前景、设备选择等进行分析，并就当下5G网络的标准制定过程中的困难进行了解。
关键词：5G；室内覆盖；小基站
1 5G网络的应用前景
基于5G网络的应用将会在人们的居住、工作、休闲等个领域发挥作用，尤其是在城市的人口产业密集区域，譬如学校、商圈、运动场等场所。但由于这些场景所呈现出的高流量、高连接及高移动性的特点使得5G网络在这些场景的覆盖成为难点，目前在大部分应用场景中除了高移动性外，其他基本都是室内网络的覆盖。而根据调查得知，移动宽带业务量的70%-80%都是室内业务，因此解决室内网络的覆盖问题是较为紧迫的。
传统的室内网络分布主要以DAS为主，这种覆盖方式可以取得较好的覆盖效果及KPI，然随着时代的发展，通信技术在不断进步，用户的需求也在不断的发生变化，传统的DAS覆盖方式呈现部署难度较大、有限的容量增长及核心技术进步受限等缺点逐渐暴露出来。因此随着5G网络时代的到来，通过降低部署难度及部署成本，同时采用新的覆盖技术来进行室内覆盖是5G网络发展必须解决的问题。
2 5G网络室内覆盖设计方案
2.1 方案设计原则
5G网络室内覆盖的方案设计需要以5G网络的发展及特点为基础进行设计，开发出的移动接入网络架构应具有灵活性高、具备能力扩展及定制功能，也能按照设备条件及业务需要来进行资源的针对性调配及功能部署，降低网络覆盖的成本的能耗。综合来讲方案设计需要准守的原则有三个，即：灵活性、智能化、高效。
2.2 5G网络的室内覆盖方案
网络室内覆盖方案目前有三种，分别为室外站覆盖、室内分布系统及小基站覆盖。
2.2.1 室外站覆盖
该覆盖方式主要特点就是在信号源不在室内，一般在流量较低及室内面积小的室内进行覆盖，多用于城市郊区。另外直放站也是这种这种类似，当室外站信号源流量富余时将信号引入到室内的覆盖盲区。室外站覆盖方案一般都是通过增加室外站来增加解决室内全面覆盖的问题，但室外站的增加存在机房资源短缺、传输资源紧张及站址资源短缺等问题。
2.2.2 室内分布系统
室内分布系统是通过室内的天线的设立使得室内信号分布均匀的系统，也是较为理想的覆盖方式，然而这种覆盖方式效果虽然号，但是成本较高，且方式施行的条件较为苛刻，并且在后期存在回收难度较大的问题，在移动通信技术不断发展的时代背景下，这种覆盖方式将会越来越少使用。
2.2.3 Small Cell覆盖
Small Cell覆盖方式是通过在覆盖区域的内外增加Small Cell来让信号得以在目标区域全面覆盖，并且可吸收较多的流量。与上述两种方案相比，Small Cell覆盖方案是最为理想的方案，不需要机房等设施配套，且设备的集成度相比较高，建设地址的选择相对灵活，能够同时满足覆盖及容量的诸多要求。随着5G网络初期来临，Small Cell覆盖方式并不会有爆炸性的突破。目前国内就Small Cell覆盖方式所需设备生产厂商所生产的设备与传统室内分布系统的设备相比较，在覆盖能力相等的情况下Small Cell所需设备成本是室内分布系统成本的1.25-1.3倍，在成本上不具备优势。然随着5G网络的不断发展及需求的增加，Small Cell所需设备的价格也会因为制造规模的增加而随之降低。
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2.3 5G网络背景下的Small Cell覆盖方案
2.3.1 Small Cell的引入方式
Small Cell的无线接入节点具有功率低、集成化的特点，是传统蜂窝网络在智能化技术的优化的的结果。在原来3G网络时代，Small Cell更侧重于分流、4G网络时代则添加了HetNet网络。而如今随着智能手机的普及，室内热点的需求区域及流量都有明显的增长，传统的覆盖方式及覆盖流量面临严峻的调挑战，而Small Cell覆盖方式因设备体积较小、功耗低及灵活性较高的特点成为5G网络时代左右的覆盖方式。
2.3.2 Small Cell的应用区域
根据Small Cell的覆盖区域可具体分为以下两种：
2.3.2.1 Femto Cell
该覆盖方式主要适用于办公楼、酒店及学校宿舍等相对封闭区域，以保证室内的覆盖效果能满足用户需求，该种覆盖方式也可解决室外设备的覆盖问题。在建筑密集区域无线规划成为了一个难题，如何解决室外站的覆盖较为困难，而Femto Cell覆盖方式则能够解决上述问题，通过一个Femto Cell就能使得周边200平方米内的室外站覆盖问题得到解决。
2.3.2.2 Pico Cell
该覆盖方式主要适用于商场、运动场等大型空旷的建筑。正常而言Pico Cell的发射功率在0.1-5W范围内，最长可达100m的覆盖半径，跟Femto Cell不同，Pico Cell的服务对象主要是政府及企业。在技术上Pico Cell具有多种回传方式，简单方便，随插随用。Pico Cell也具有功耗较低。设备占用空间小及美观性较强的特点，大大降低了运营商的成本。
2.3.3 Small Cell所需设备的选择
作为服务于家庭等环境的覆盖方式，Femto Cell的设备功耗低，覆盖范围小，所产生信号速度快、质量高，自配置能力强，是室内网络覆盖的最优选。而Small Cell则是在Femto Cell的基础上发展而来的。按照设备的功率区分一般分为瓦级Small Cell跟毫瓦级Small Cell。瓦级Small Cell功率范围一般在1-10W，一般为一体化设备、BBU、RRU跟内置天线，可支持的回传方式包括光纤、五类线及无线等；毫瓦级Small Cell的发射功率则小的多，范围一般在10-250mW，设备一般为一体化设备跟Pico RRU，所支持的回传方式包括光纤、五类线及无线等。
3 5G网络的发展所面临的挑战
3.1 技术尚未成熟
目前5G网络技术多种多样，包括MIMO、全双工技术、UDN技术等，然而这些技术都应用中都不够成熟。入MIMO在场景的信道模型上不够明确、全双工技术的组网条件还未深入验证。
3.2 高能耗带来的挑战
随着5G网络的发展，流量需求必将爆发式增长，而这也会使得设备的能耗大大提高，这也让5G网络在架构上、数据的分发上带来挑战，同时对网络管理有一定影响
3.3 业务面对的挑战
5G网络能够广泛应用在人们生活当中，不同的应用场景业务需求也就不同，如何在满足低速海量连接的情况下又做到高速移动；如何才能既超低延时又小包突发，面对这些情况就需要制定统一的协议，才能面对挑战。
3.4 频谱资源的短缺
随着频谱需求的增加，采用更多的频谱资源迫在眉睫，然而频谱资源具有不可再生性，目前资源十分紧张，目前只能对频谱资源进行科学规划以及对新技术的开发使用来提高使用效率。
4 结语
5G网络的发展及覆盖在很多方面都需要深入研究，由于5G标准还未确定，因此目前对于5G网络的覆盖方式的研究皆为抛砖引玉，只有在新的技术及标准确定后，对于5G组网的思路及方案才能后最终下定论。
参考文献：
[1]朱晨鸣.5G：2020 后的移动通信［M］.北京：人民邮电出 版社，2016.
论文作者:王坤
论文发表刊物:《基层建设》2019年第28期
论文发表时间:2020/1/16
标签：室内论文; 网络论文; 方式论文; 设备论文; 室外论文; 频谱论文; 区域论文; 《基层建设》2019年第28期论文;