基于5G通讯的数字化室分系统应用研究

方芳

一、引言

5G时代的来临，移动通信的发展又将迎来一次新的发展契机。据有关数据表明，超过80%的通信业务都是在室内完成。面对室内通信的巨大需求，通信运营商为室内通信用户提供高效、穩定、安全的室分系统，就成为现阶段的一项重要任务。在基于5G网络的新背景下，传统的室内网络由于延时严重、覆盖不足、带宽有限等问题显然无法适应新的通信需求。5G技术的最高峰值速率可达35GB，其可有效满足用户多种通信需求。本文基于5G技术的新变化，构建相应的数字化室分系统。该系统具有组成结构简单、部署灵活方便、网络扩容便捷等一系列应用优势，为5G时代室分系统改造提供有利的选择。

二、5G时代室内分布系统面临的挑战

（一）业务需求多元化带来的挑战

随着5G网络技术的兴起，更强大的娱乐体验功能被逐渐激活，以VR、高清视频等为主的新型业务快速发展，受到了广大用户的热捧。但是这些新型业务对数据传输速度要求更高，占用的网络带宽更多。当大流量数据集中涌入室内网络后，容易造成网络拥堵，甚至是直接瘫痪。例如，晚上时段，由于使用网络居民数量的极具增多，导致网络出现延迟、卡顿等现象。另外，多元化的业务需求、海量化的无线连接、高密度的网络拓扑分析，都会对室内网络的稳定运行造成冲击影响。在这种情况下，如何保证室内网络的可靠性、安全性，成为必须要解决的问题。

（二）容量高速增长带来的挑战

在4G网络中，语音和视频业务占绝大多数，这两类业务所占的带宽不多，对于容量的刚性需求不高。但是近年来AR技术、VR技术由于其加入了丰富的图像元素，良好的交互性其体验感相对于传统视频技术而言大幅提升。因此，被大范围使用于娱乐体验中。这类新兴业务相比于普通的语言、视频业务，对带宽资源的需求量大幅度增加。传统的室内网络显然无法满足此类技术的正常使用。要想支持这些业务稳定开展，其网络必须具备更大的容量。现阶段面临的问题主要有二，其一是很多室内分布系统的可扩展性不强，不能紧跟时代发展和业务需求进行扩容。当产生新的变化时，必须更换整个设备，使用成本较高；其二是为其配套的室内分布系统的成本较高，限制了用户的使用量。用户的使用量有限，其对应的室内分布系统的成本就无法得到有效降低。

（三）室内覆盖范围不足带来的挑战

为了进一步满足大容量、高速度传输需求，5G通信网络将会采取更高频段，从而满足日益增长的带宽需求。但是在高频段部署基站时，也会面临一些新的问题，例如信号从室外基站向室内终端传递时，会面临较大的链路损耗。在这种情况下，室内分布网络可能会存在信号接收质量差，无法满足通信业务开展需要的问题。

三、5G网络下室内覆盖解决方案对比

（一）小基站

小基站采用小区分裂的容量扩展模式，其原理和布局与4G网络下的常规基站类似，但是采用改良技术，将组成基站的重要元素（如射频、基带等）全部做微型化处理。这样一来，除了减少了基站的空间占用和安装成本，还能够灵活的应用到不同的场景中，例如车站、商场等。除此之外，采用小基站的室内网络覆盖方案，设计施工简单，后期维护方便，将成为5G时代室内网络分布的一种重要解决方案。

（二）分布式基站

分布式基站的系统组成主要包括三部分，即基带单元、远端汇聚单元、远端射频单元。其中，基带设备中自带8个扩容接口，后期可以根据业务扩展需要，将扩展单元通过扩容接口与基站相连，提高了数字化室分系统的应用灵活性。分布式基站在应用场景上，主要适用于空间更大的场馆，例如体育馆、火车站等。需要注意的是，分布式基站远端汇聚单元和远端射频单元采用CAT6类线连接，且最大连接长度通常只有几十米。如果应用于规模较大的车站，可能需要加装延长器，才能保证整个室内网络的全覆盖。

（三）光纤分布系统

在容量扩展方式上，光纤分布系统与小基站和分布式基站不同，采用的是远端分裂模式。这是因为光纤分布系统主要适用于范围更大的写字楼、大学校园等场景，应用远端分裂模式可以保证场景范围以内各个角落的精准覆盖。特别是像地下车库这类封闭性较强、信号强度较差的特殊空间，基于远端分裂的光纤分布系统，也可以最大程度上保证边缘区域和角落范围的信号强度。在结构组成上，光纤分布系统包括接入单元、扩展单元和远端单元，各个单元之间以光缆相连，虽然在架构上要比小基站、分布式基站复杂，但是相比于传统室内分布系统简单，综合来看也是一种理想的室内网络覆盖解决方案。

四、5G数字化室分系统的应用优势

（一）方案更加灵活

传统的室分系统优化方案，改造成本较高。而5G数字化室分系统，在系统设计之初预留了若干扩展接口。根据业务需要，可以将扩展单元直接连入扩展接口，用较低的成本就可以完成对室分系统的优化，整个操作十分简便。另外，数字化室分系统还具有较强的环境适应能力，以上文列举的三种数字化室分方案为例，分别适用于室内等小型场所（小基站）、场馆等中型场所（分布式基站）、酒店等大型场所（光纤分布系统）。这样就可以根据实际需要选择恰当的方案，既可以保证室内网络全覆盖，又能够尽可能的控制改造成本。

（二）性能更加优越

在新型数字化室分系统中，灵活设置nTnR网络，确保能够满足用户的用网需求。例如，常规模式下使用2T2R即可满足语音、视频等常规通信业务。如果用户对VR、高清视频等业务的使用需求较高，可以选择4T4R网络，网络运行速度可以成倍提升。随着5G技术的逐渐成熟和5G网络的全面覆盖，未来将有望将8T8R网络的室内网络进行普及。

（三）改造更加便捷

按照目前5G网络的发展趋势，在2020年底国内的大中型城市将实现5G网络全覆盖。在这种情况下，室内网络系统的改造升级可以说是一种必然趋势。从用户角度来说，更倾向于选择一种更加高效、更低成本的改造方案。目前来看，数字化室分系统具有结构简单、安装方便、维护容易等一系列优势，成为了5G时代室分系统的主要模式。

五、5G数字化室分系统的演进方向

随着“互联网+”的逐步成熟，未来几年内VR技术、智慧家庭、远程医疗等新兴业务将会在更大范围内普及。对比这些业务，可以发现都具有频谱资源消耗多、带宽占用率高、数据传输流量大等特点。要想支持这些业务的应用，必须要结合5G网络的特点，持续推进数字化室分系统的优化。今后5G数字化室分系统的发展趋势主要有以下几种：其一，在设置5G接入单元时，提前预留若干个扩展接口，后期根据业务需要，将扩展单元连入接口，实现数字化室分系统的改进。其二，采用“光分系统+小基站”的模式，进一步提高室内网络的覆盖效果。

六、结语

衡量室内分布系统应用效果的指标主要有两个，其一是信号覆盖的广度，其二是信号覆盖的深度。随着5G时代的到来，对于数字化室分系统的改造，也应当重点从这两个方面着手。在新型数字化室内分布系统中，小基站、分布式基站以及光纤分布系统，都可以从不同的技术维度提高室内网络覆盖效果，并且在实际应用中也有各自的优缺点和适用范围。结合业务开展需求，选择恰当的数字化室分系统改造方案，才能以更低成本取得更好的效益，进而支持5G时代各项新兴业务的开展。

作者单位：山西信息规划设计院有限公司