5G时代室内分布系统发展分析

王书华

（日海恒联通信技术有限公司，河南 郑州 450000）

0 引 言

随着5G时代的到来，5G网络在技术特点与设备形态方面都与4G网络大不相同。在建设5G技术的室内分布系统时，应基于当前的4G室内分布系统，以不影响当前用户使用和节约成本为前提。随着我国移动互联网的不断发展，连接到移动网络中的设备数量也有所增加，这就导致移动数据的流量需求呈逐年上升趋势，在一定程度上给网络的正常运行带来了挑战。

随着数据流量的不断增加，频谱资源的需求也有所增加，但移动通信频谱较为匮乏，可用频谱呈碎片化和大跨度分布，难以高效利用。现阶段各运营商网络制式存在着差异，而未来网络势必形成多网并存的移动网络状态，想要有效提高网络容量，需要在新网络建设的同时充分利用现有的网络资源。此外，由于5G频段相对较高，将会导致传播过程中的损耗过大。利用室外宏基站覆盖室内时，将会造成室内弱覆盖区域较多，难以满足深度覆盖需求。基于此，应建设完善的室内网络服务体系，进而满足室内业务需求[1]。

1 室内分布系统

1.1 射频无源分布系统

射频无源分布系统的信源分路是依靠无源器件来实现，信号可以直接分散在室内天线上，促使室内信号直接覆盖整座建筑物。射频无源分布系统的结构如图1所示。

图1 射频无源分布系统结构

1.2 光纤分布系统

光纤分布系统主要是将信号通过光纤传播到建筑物的各个角落。光纤传输的数字信号经过接收后需要转化为射频信号，射频信号被天线接收，覆盖建筑物的各个角落。光纤分布系统结构如图2所示。

图2 光纤分布系统结构

1.3 微功率分布系统

相关研究显示，5G时代中将有超过85%的通信业务发生在室内，而室内分布系统的建设好坏影响着5G用户的网络性能体验。5G信号传播损耗和墙体穿透损耗高于4G信号，绕射能力低于4G信号，需要配备专门的微功率分布系统。微功率分布式基站如图3所示。

图3 微功率分布式基站

2 5G时代室内分布系统现状

5G室内覆盖建设主要包含传统分布式天线系统（Distributed Antenna System，DAS）、扩展型皮基站、分布式皮基站、隧道漏缆系统以及光纤分布系统等方式，目前运用较多的是传统DAS方式。中国移动拥有大量的4G存量室内覆盖基站，室内覆盖建设主要以传统DAS为主[2]。基于网络室分改造的5G室内覆盖建设面临很多问题，需要对其性能进行详细分析。

在2G和3G时代，DAS因其产业链成熟、价格适中而倍受电信运营商的青睐，主要提供语音业务和数据业务。由于数据服务的业务规模很小，因此单路DAS能够满足用户的实际需要。在4G时代，用户服务逐渐向数据服务转变。由于采用了无限流量分组，单路DAS难以满足高业务要求，因此必须扩大其容量。将单路DAS向双路DAS转换不仅是一项复杂的工作，同时链路不均衡也会导致网络性能不稳定。在5G DAS室分建设中，应从源支持能力、馈线损耗差异、被动设备容量3个方面进行分析。在实际应用中，DAS主要采用单路和双路方式，主要应用在中、低流量场合。DAS内部分配系统因其自身的限制，仅适用于某些低频情况，对其在5G网络中的应用提出了新的要求。

3 5G时代室内分布系统存在的问题

3.1 建设难度大

由于传统室内分布系统建设工程较为复杂，需要安装和调整大量的无源器件。安装无源器件过程复杂，增加了工程建设的难度，容易导致系统故障。与此同时，在新建节点安装过程中需要占据大量空间，再加上不同器件的老化程度不同，让升级改造工作很难开展，难以满足大规模多输入多输出（Multiple Input Multiple Output，MIMO）技术的要求[3]。

3.2 改造难度大

在对现有的室内分布系统进行双路改造时，所更换或设置的点位相对较多，室内一些区域已经难以进行改造。5G室内分布系统的要求较高，将传统室内分布系统升级至5G室内分布系统就需要设置更多的器件、馈线以及天线，这就会导致施工难度和施工量倍增。此外，由于器件的老化程度还存在着一定的差异，施工时所选择的工艺存在不同，难以确保长期演进技术（Long Term Evolution，LTE）双路平衡，导致出现性能问题。

3.3 现有器件无法实现高频投射

目前，我国室内分布系统中无源器件对于3 GHz以上的频段无法正常使用。在同轴电缆传输中，一旦出现频段升高的情况，整个系统便无法继续正常运转，损耗幅度也会进一步提升。尤其是对于3.5 GHz以上的频段，同轴电缆在工程上基本无法得到应用。基于此，已经有部分厂家开始推出新的管线分布系统，但其本质并没有改变，系统演进未得到真正改善。

3.4 故障排除难度大

实际施工过程涉及很多安装器件，施工工序较为复杂。在故障排除过程中，由于无源元件不能随时监控，这时就需要用户配合来进行一系列常规检查。在小型室内分布系统的施工过程中，可以通过常规检查发现问题并快速解决。但大型室内分布系统施工烦琐、建筑物结构复杂，需要大量的人力物力来保证故障排除的全面开展。

3.5 可靠性低

由于室内分布系统由众多器件所连接，难以进行实时监控。当某一节点出现故障时，将会导致整个线路难以正常运行，一般情况需要通过人工方式寻找问题所在。对于一些大型的室内分布站点来说，通过人工方式很难进行全面排查，特别是一些隐蔽工程出现问题时很难被发现。系统出现故障时，通常要投入大量的人力和物力，这会直接增加网络运营成本。此外，仅依靠人工排查的方式解决故障所需的时间相对较长，难以提升无源分布系统的可靠性[4]。

4 5G室内分布系统的优势

4.1 5G室内分布系统利用高频段组网

传统的通信频谱资源较为匮乏，同时还会受到多种因素的影响，因此通常会通过固定的分配方式将有限的资源输送给无线电部门，这在一定程度上导致频谱资源分布不均，同时降低了频谱资源的利用效率。5G技术的应用能够在一定程度上提高频谱资源的利用率，5G技术分布系统的建设还能拓宽频谱资源的应用范围，使人们的关注点从低频段延伸到更高频段，这对现阶段扩大移动通信容量、提升移动通信速度、完善室内分布系统的建设非常有益。

4.2 运营维护智能化

室内分布系统需要具备可视化运维的能力，室内覆盖设备各级节点可监控，一旦出现异常，就会发出警报。设置能力开放，可以为第三方用户提供多种应用界面。此外，实现室内网络拓扑连接可视化，性能指标精细化[5]。

4.3 系统功能更强大

5G室内分布系统功能更加强大，能够促进室内应用的多样化发展。随着5G网络技术的兴起，为室内分布系统的设计奠定了基础，可以很好地满足用户的生活需求，同时拓宽互联网企业的业务渠道[6]。

4.4 综合成本最优化

针对不同的室内分配系统，运营商必须综合考虑场景的价值和总的所有权成本，以确定最佳的方案[7]。在4G时代，电信运营商的电力费用在网络运行费用中占据很大比例。随着5G带宽的提高，相应的设备功耗也随之提高，采用室内分布系统建设能够实现节能效果的优化，达到综合成本最优化。

5 5G时代室内分布系统发展方向

5.1 运营可视化和数字化

5G技术下的室内分布系统需要大量的设备，设备设施趋向于大型化和密集化，提高了人工排障的难度。科学合理地运用可视化技术，能够全面实时监控设备的运营状况，便于第一时刻发现故障并清除故障[8-10]。同时，在建设室内分布系统时还可以引入数字化元素，让设备能够自行检测和修复，提高用户的使用效率。

5.2 优化5G室内分布系统的接入方式

通常情况下，1个用户单元存在着多个智能终端设备，安装人员需要通过建设5G基站的方式优化下一代中心机房，让用户的智能终端直接接收信号[11]。由于升级路由单元和优化室内Wi-Fi接入点的要求较高，施工周期相对较长，施工难度较大，因此安装人员需要根据现阶段室内覆盖方式来完善室内单元和接收单元的路由管制，尽可能利用光纤入户的形式优化路由管控，提升MIMO天线技术的有效性，利用超密集组网等手段完善5G室内分布系统建设。

6 结 论

随着5G网络的不断普及与发展，其在推动社会各行业数字化转型中发挥积极作用。为满足各类用户的需求，需要合理建设室内分布系统。要想扩大5G信号的应用范围，将其深入融合到自动驾驶和智能家电等行业中，相关研究人员有必要进一步加强对5G室内分布系统的研究。