5G室内覆盖及数字化建设浅谈

冯 博

（福建省邮电规划设计院有限公司，福建福州 350000）

5G网络可以应对未来爆炸性的移动数据流量增长，支持移动互联网及物联网的多种应用，适应不同场景下多样的业务需求，如海量大连接、超大宽带、超低时延及超高可靠性，同时与垂直行业深度融合，满足行业终端互联的多样化需求，实现真正的“万物互联”，助力社会经济数字化转型。传统DAS应对5G网络建设存在施工困难、网络带宽及容量无法满足需求、运维成本高、系统扩容难等问题，因此探索数字化室分系统建设方案对5G网络建设工作具有较强的推动作用。

1 5G室内业务网络需求

5G网络是移动互联网和物联网的重要载体，为用户带来更智能、更丰富的业务应用。5G技术将广泛运用于远程医疗及教育、智慧应用、工业制造和物联网领域，具体包括千兆级移动宽带数据接入、高清视频、云服务、AR、VR、远程应用接入、人工智能、智慧城市等典型业务。其中，高清视频、AR、VR、远程医疗、人工智能等业务的主要发生场景在建筑物内。

1.1 100 Mbps以上的边缘速率

VR和高清视频是典型的5G高宽带业务，业务发生在室内且应用者处于静止或慢速移动状态，对室内无线网络带宽要求极高。VR在未来将会成为重要的通信和娱乐方式之一，业务本身具有立体性、互动性及实时性，需要100 Mbps带宽的网络支持。

VR业务的网络需求如表1所示。

表1 VR业务的网络需求

基于5G网络的高清视频包括各种应用场景，主要包括远程超清直播、远程安防监控、商业性远程现场实时展示及街景采集等，具有十分广阔的应用前景。中国通信标准化协会所发布的《4K视频传送需求研究报告》，写明了传输入门级4K、标准4K、超高清4K、8K带宽需求。

要求最高的8K视频需要135 Mbps的带宽，要求最低的入门级4K也需要30 Mbps的带宽。

高清视频业务的网络需求如表2所示。

表2 高清视频业务的网络需求

1.2 99.999%高可靠性及ms级延时

远程医疗、AR/VR、人工智能5G等重要的业务应用，对5G网络的可靠性、时延有较高的要求。

在远程医疗业务中，机器人将感知病人身体数据及现场视频通过网络传送给线上的专家，实现精准诊断。远程手术时，医生需要通过回传的视频操作远程精密仪器，要求端到端时延低于10 ms，信号传送可靠性高于99.999%。

5G技术极大地促进了AR/VR应用程序开发，5G的出现将助力AR/VR通过虚拟物品、虚拟人物以及增强性情境信息等方式给人们带来连接媒体的全新方式。使用AR/VR看媒体视频时，延迟超过20 ms，用户就会出现不适，延迟最好不超过7 ms。

数据驱动的人工智能领域正迎来重要的发展机遇，被各行业所关注，5G网络架构必须能够提供足够的灵活性、可扩展性、高可靠性及ms级延时，满足不同业务场景下对网络功能的定制剪裁和部署。

1.3 海量连接

与4G相比，5G不仅意味着更快的网速以及更大的网络容载能力。5G是万物互联落地的基础，如智慧城市和智能家居，这类应用对连接密度的要求较高，呈现出行业多样性和差异化。

智慧城市中的智慧物流的物流枢纽，需要利用无线网络连接大量带电子标签的设备，以实现物资的高效管理、调度转运；视频监控业务部署密度高，要求终端和网络支持高速率；智能家居业务对时延要求相对不敏感，但终端可能需要适应高温、低温、震动、高速旋转等不同工作环境的变化。

2 5G室内网络建设面临的困难

（1）业务承载。

各种类型的室内5G业务由同一张网络采用“切片方式”承载，建网过程中需要考虑的因素较多，面临的挑战大。

（2）网络容量。

低时延及可靠性要求需要网络架构冗余、覆盖冗余，连接需求、容量需求随时间变化，对网络扩容能力要求高。

（3）高频组网。

电波在3.5 GHz高频段的传播损耗和穿透损耗较大，相比1.8 GHz频段，综合损耗大概多10.6 dB，相比4G网络，室外基站覆盖室内更加困难，考虑建筑物内部各种隔墙阻挡，高频覆盖室内深处的效果将更差。

（4）传统室分建设方式无法满足需求。

无源分布式天线系统演进难度大、综合损耗及互调干扰大。传统DAS由无源器件组成的天馈线系统构成，4G时期已建的无源分布式天线系统不支持5G频段，更换核心部件时工程落地困难。多频段网络并存会导致传统DAS反馈系统互调干扰加剧，传统DAS建设方式无法满足5G网络的需求。

从网络可靠性及安全性角度考虑，物联网、人工智能行业应用依赖精准控制，要求相关的传输网络具备极高的可靠性、故障次数少、故障时间短。从故障恢复时间分析，传统室内网络某个局部出现故障后，只能依靠人力针对室内无源系统逐条支路、逐个部件进行操排，定位难、整改难，故障恢复时间很长。

3 5G室内网络数字化建设优势

从网络质量、建设周期及维护难度和成本方面分析，传统DAS室内网络建设方案均无法满足5G业务对边缘速率、网络容量、网络时延、可靠性、海量连接等方面的需求，室内网络建设的数字化演变显得尤为重要。

从施工难度、网络性能、运营维护、系统扩容等角度考虑，数字化室分系统较传统DAS具有较大的优势，更适宜在话务密度较高、话务不均匀需要灵活调整、话务量年增长率高、网络保障要求高（监控要求高）、高价值场景中部署。

3.1 施工难度

传统DAS无源器件施工量大、物业进场困难、数字化室分建设无复杂的无源器件构成天馈线系统、施工难度小、建设周期可缩短近60%。数字化室分布线柔软、设备轻巧、器件少且无须链路预算、节点少、工程过程易监控。

3.2 网络性能

传统DAS的器件质量、安装施工等问题很容易造成双通道不平衡、吞吐量下降严重，多种制式合路存在互调干扰、网络性能无保障、用户体验差，数字化室分系统单网线支持MIMO，峰值速率100 Mbps，用户体验好。

数字化室分系统可以在建设阶段考虑室内5G网络覆盖冗余，在高可靠性的需求区域建设多个头端覆盖，其中一个头端发生故障时，由相邻的头端提供覆盖。可以考虑室内网络容量冗余，单个头端无法满足容量需求时，相邻头端能够为用户提供容量，随时进行调用。

3.3 运营维护

室内5G网络建设时，应考虑建设成本和后续日常运维工作。建设阶段选择数字化方式部署，能够保证头端与网管显示的一一对应，准确标识头端的具体位置，为可视化运维、智能运营奠定基础。在室内5G站点选择、勘测设计、施工、竣工验收等环节，优先采用数字化方式。

3.4 系统扩容

传统DASRRU级小区分裂中，主设备RRU下的分布系统无法再分裂小区，有扩容需求时，需要新增RRU设备并对原有馈路进行改造。数字化室分系统远程小区分裂，便于按需进行网络扩容。

5G多样化的业务需求给网络容量带来较大挑战，为满足业务的随时性和区域的变化性，面对突发流量的需求，需要建设一张具有弹性容量的网络，同时具备切片能力，可以随时按需为某一业务提供服务。要求网络建设初期时考虑容量冗余，具备按需配置和灵活扩容的能力，数字化室分系统在满足容量灵活配置的需求上更具优势。

4 结语

传统DAS由合路器、功分器、耦合器、馈线、天线等无源器件组成，系统是射频信号传输管道，全无源、不可管、节点多、故障定位难、不能独立提供容量、损耗大、难以向更高频段演进。从覆盖、建设成本、网络质量、运维工作及系统容量弹性角度分析，数字化室分系统由BBU、扩展单元和有源头端组成，能够降低施工难度及现有系统改造难度，保证网络速率及可靠性，在降低运维成本的同时实现头端数字化、线缆IT化、运维可视化，且基于头端级的小区分裂能力，可按需灵活配置容量。为应对5G业务的多样化及高质量需求，建设一张高速率、弹性容量、高可靠性、低时延的数字化室内网络，是5G网络建设工作需要长期努力的方向。