5G室内覆盖低成本解决方案研究与探讨

吕 晨，许鹏飞，刘军涛

（河南省信息咨询设计研究有限公司，河南 郑州 450000）

0 引言

随着国家城市化脚步的逐渐加快，城市楼宇的建设密度也随之加大。此种状况下，网络弱覆盖的问题也越发显著。另外，通过大数据分析，大部分的数据业务（90%）与业务量（70%）均发生在室内。在各种类型的网络投诉事件中，网络的深度覆盖在其中占据多数。因为5G频段相对较高，因此组网方面需要具有密集性的特点，微蜂窝深度覆盖规模不断扩大，需要的成本有所加大。在这种情况下，采用常规建设模式，必然会导致综合造价成本的升高，积极探寻低成本相关建设方案，是今后5G室内覆盖建设的必经之路。

1 5G室内覆盖的特点

关于5G室内覆盖，其主要的特点如下。首先，5G室内业务占据多数，同时存在的多样性的特点。从业务承载上来看，由于室内应用存在多样性方面的要求，这也对网络建设提出了更高的要求。其次，5G频段偏高，这也给室内网络的覆盖增加了困难[1]。5G的运行一般都处于中频与高频，由于损耗比较高，针对5G信号来讲，穿透墙体等建筑物便会更为困难，而室内可以采用室内分布系统加以覆盖。另外，室内传播环境的不同，也促使覆盖技术与成本投入上不尽相同。再次，随着5G设备成本投入的大幅上涨，室内分布系统的建设规模与投入成本有所增加。同4G室内分布系统相比较，5G室内分布系统相关设备，在载波带宽、工作频段等方面，都获取了较为明显的提高，所以5G室内分布系统在建设的初始阶段，设备成本投入会明显加大，且后续需要投入较高的运营及维护上的成本投入，对5G室内分布系统建设成本进行预估，高至千亿元级别。最后，存量室分场景中的网络覆盖存在一定的困难。从全网范围中来看室分系统的保有量都在百万级左右，其中，占据多于81%比例的1T1R无源室分，均很难使5G传输所具有的带宽大与速度快等方面的优势获取较好的发挥。这一系统中的多数，支持的频段仅为2.5 GHz，无法实现对5G新频段的有效支持。另外，通过多数场景的分析，三大运营商都已介入，这也在一定程度上限制了空间资源和室内建设的位置，很难得到有效落实。

2 5G室内覆盖面对的挑战

2.1 传统无源分布系统存在的问题

如今，DAS系统正处于开发中，然而就5G时代与网络要求上来看，其面对比较多的挑战，这亦对5G网络建设的应用起到了一定的限制作用。一方面，从整体上来看，系统建设更加复杂，需要对创新工作方面的挑战加以面对。针对当前应用较为广泛的外部手动交付系统，应具有较多的被动组件对其加以支持，如此同样的任务便可以得到有效完成，项目建设通常具有较高的工作量，出错的概率也比较大。针对现存的4G摄像机（两通道）来讲，在具体转换操作进行的过程中，其中的很多新站点都会受到多个方面的限制，例如，空间移动的限制。另外，存在于其中的部分部件老化率也比较高，这样其在双向平衡中起到的实际作用也将难以得到发挥。目前，在DAS系统内，安装了无源元件，对应的工作频带为800 MHz～2.7 GHz，但同5G主频带间依然具有较大的差距。另一方面，出现的错误比较难以获取有效修复[2]。针对内部配电系统，在对其进行安装时，工作人员应对其进行加以检查及维护，创建相应的联系，同时保证设置间较好的通信。目前，部分传统场所内也完成了组件和维护部件相应的配置。从规模上来讲，对于较大的分级控制操作，舱壁检查一般都是所采用的方式，然而这种操作方式也具有一定的不足，令一些比较隐匿的问题难以得到有效解决。另外，外部连接因素也是较为重要的。比如，具有众多的连接点，抑或一些比较复杂建筑结构，这也在一定程度上增加了维护工作开展的困难性，同时也在一定程度上加大了运营与维护需要的成本投入。

2.2 室外覆盖室内存在的问题

针对无线电波，依照其相应传输的规律性，电磁波所对应的频率越大，发生破坏情况的概率也就越大。众多研究显示，5G外部应用毯式模式，穿透内在能量[3]。将5G技术应用于低层建筑中，能够令其所具有的优势得以充分发挥，主要是由于其存在陡波的穿透力，关于深度信号，从衰减上来看，较为严重。然而就4G网络而言，在一般性接入功能方面，可以起到相应的支持作用。针对5G网络而言，为了能够使其建设需求得到一定的满足，便需要有效限制DAS交付系统。

3 5G室内覆盖低成本解决方案研究

3.1 室内和室外覆盖统筹规划

从产业发展的实际情况出发，当前5G产业正处在产业发展的初始阶段，在室内覆盖业务的实施中，主要的对象是高规格数字化室内分布系统相关产品，需要根据业务的具体要求，逐渐针对低成本投入技术覆盖方案予以深入探索。从运营商的角度来讲，需要有效组织业界人士进行研发，这样可以有效推动多元化5G室内覆盖方案更为高速的发展。通过5G网络的行业应用，且对于城市4G室内站小区忙时有关指标加以整理和分析得知，通常具有两个方面的特点：首先是不平衡，数量上相对较少的室内小区，占据了其中的大部分流量，很多的室内小区都是覆盖型小区，在线用户比较少，相应的资源运用率比较低。其次是室内占据比例偏大，在室内小区建设相对偏多的城市，这种不平衡的问题也越发显著。在5G网络的建设中，为了达到可以和4G相等的规模，从运营商的角度，就需要对更多的5G室内小区进行实际创建。在这种情况下，预想能够使5G相应覆盖需要得以满足，相应的室内小区建设占据的比例也会随之上升，比较有助于5G建设初始阶段针对部署成本的缩减[4]。总之，5G室内和室外网络建设的覆盖的规划，需要同时兼顾容量需求、用户体验、工程施工困难性等多个层面，结合实际情况对选择的建设方案加以选择，保证5G室内业务的相应发展需要得以实现。

3.2 室外站能够实现部分5G室内浅层覆盖

在5G网络的建设中，需要保障室外站所具有的能力充分体现，保证楼宇5G室内浅层覆盖的实际需要可以得到较为有效的实现。在后续工作的开展中，从运营商的层面来看，应对4G频段的重耕加以重点推进，依照超级上行及其载波聚合等方面的相关要求，确保中低频多频相应的协同组网可以获取较好的实现，实现对上行短板的弥补，大幅提升覆盖能力。

对于那些室外宏站不能覆盖，同时也不能有效建设室分系统的楼宇，可以借鉴4G网络所采用的部署方式，采取室分外放方式，形成对室内的有效覆盖。而针对应用室外站建设，不是十分适合的室内场所，需要对覆盖场景与容量加以区分，应用各不相同的5G室内深度覆盖方案。

对于室内区域环境比较开阔且高容量的区域，比较典型的如车站、机场以及一些人员比较密集的场所，最好对应用进行实际管控，需要具有持续性扩容能力的高规格5G数字化室内分布系统。另外，针对那些场地范围比较开阔的环境，合适采用单一pRRU覆盖，经济性良好，可以采用小区分裂的形式实施灵活性的扩容处理。在网络建设的初始阶段，在容量等多方面需求得到较好满足的状况下，针对无线射频单元，应尽量对其加以合并，保证其在一个小区中。对于同一楼层，应尽可能规避实施众多不同小区的设计方案，在必须进行多个小区设定的情况下，对于其中存在的切换位置，需要尽可能设置在人员流动量相对偏少的区域中。

对于其他容量型相应的区域，其中学生宿舍是比较典型的场所，在这样的区域中，房间通常存在较多隔断，会产生比较大的穿透损耗，如此便会促使单一pR RU相应的覆盖面积比较小，就单位面积而言，其造价较高，在引入室分系统的情况下，采用单一pRRU，对于众多的拉远无源天线予以外接处理。对于单一pRRU相应的覆盖面积，予以扩展处理，这样可以在一定程度上降低室分系统在单位面积上相应的工程建设成本投入。

3.3 针对容量需求不高的场景采用低成本解决方案

通常情况下，从容量出发观察覆盖型区域，其对应的需求并非很高。例如，针对普通的酒店宾馆等场所，可以采用5G RRU与无源分布系统联合进行建设，并采取分场景的工程建设施工方式。针对那些已经布设了4G无源室分系统的楼宇而言，能够选用的方案主要有如下两种：首先，倘若原来拥有的相关无源器件能够针对5G频段加以支持，一般情况下，都应用直接合路5G RRU信源。对于原本所配置的无源器件，如果无法支持相应的5G频段，在项目实际施工中便需要针对无源器件进行实际的更换，在弱电井中集中配置耦合器和功分器，应用可以支持对应频段的无源器件。其次，在工程实际施工中，若是更换无源器件较为困难。例如，室内楼层的天花板，具有封闭性，在这种情况下，便可以应用成本投入相对较少的5G pRRU变频拉远系统。在弱电井RRU信源一侧加入变频的近端机，把5G pRRU两个通道，对应的100 MHz信号分别变频下移至无源系统可以予以支持的两个低频点，通过无源分布系统，传输到远端，把远端的天线更换成可以进行监控的变频远端机。这样的设计方案中，不需要对分布于楼层天花板内的功分耦合器进行更换，系统所能够获取的整体性能，同新双通道无源室分相当，同时确保了无源室分系统监控管理的有效实现。

针对一些新建场景，一般应用如下减少施工成本的方案：首先，对于酒店和宾馆等室内隔断较多场所。基于成本方面的考虑，新建的场所需要可以支持5G频段双通道，抑或对单通道无源室分系统加以应用，相应的下行峰值速度需要大于600 Mbps与300 Mbps，预估这样的系统在成本投入方面，便会比高规格室分系统与pRRU拉远无源天线联合的方案得到显著的降低。但这一系统也具有自身的不足之处，不能实现对其的有效管理、维护与监控，其次，针对那些隔断偏少室内较为开阔的超市等场所，可以采用5G pRRU变频拉远系统，这一系统以传统单/双路DAS作为基础的场景，采用单一pRRU部署的方式，可以有效实现5G网络的室内覆盖。可以采取减少主设备实际应用数量的手段，实现对室内分布系统建设成本投入的有效缩减，并且这种方案施工建设比较方便。

3.4 重视5G运营成本的缩减

5G业务在原本黏性得到一定增强的情况下，对于室内小范围场景，可以对一体化小基站加以应用，确保部署更加具有灵活性的特点，这样可以令投诉问题在一定程度上得到解决。除了施工成本投入，有效缩减项目运营成本也是需要加以充分重视的。相较于无源室分系统，数字化室分系统在能源方面的消耗更大，单个pRRU头端能效只有2%～3%。5G时代背景下，数字化室内分布系统的部署也将有所增多，相应的运营成本投入亦会获取较大幅度的提高。绿色节能针对较低的运营成本投入极为关键，首先，业界应一同促进设备集成性与器件相应工艺能力的有效提高，直接性减小设备相应的能源消耗。其次，从运营商角度来看，应进行涵盖客户价值、用户容量等多个不同层面综合性评估系统的建设，这样可以保证室分系统的特点得到较好地发挥，比如，基于4G/5G协同的5G pRRU深度休眠机制，比较典型的诸如写字楼和商场等场所能够获取较为显著的节能效果。

4 结束语

综上所述，在5G室内覆盖的建设中，主要面临工作频段较高、设备成本投入大、需求多样性及其建设困难等众多方面的问题。对此，运营商应结合容量、成本投入和覆盖等方面的需求，实施精细化建设，并根据室分网络资源优势，实施相关智能化技术的演进，确保低成本室内覆盖建设方案的有效实施，实现对5G室内覆盖建设成本高问题的有效破解。■