关键词：5G网络；室内覆盖；室分系统；小基站
引言：在移动互联网技术取得快速发展的背景下，5G典型应用开始在用户工作、生活的各个领域渗透，使得室内应用场景不断增多，给5G网络覆盖带来了一定困难。目前采用传统WiFi覆盖方式，已经无法满足高流量、高移动的5G业务开展需要。因此还应加强5G网络室内覆盖解决方案研究，从而推动5G技术的进一步发展。
1、5G网络室内覆盖问题
在4G移动网络中，发生在室内的业务约达80%左右。作为移动互联网和物联的重要载体，5G将在工业制造、智慧家居、远程教育等多个领域得到广泛运用，促使高清视频、虚拟现实、自动驾驶等典型业务频繁开展。而在这些业务中，70%的业务将在建筑室内场景中发生，如无线家庭娱乐、智能制造、个人AI辅助等等，从而对5G网络提出较高的室内信号覆盖要求。从应用场景类型上来看，主要包含eMBB、URLLC和mMTC，对室内信号覆盖提出了不同要求。其中，eMBB室内典型业务对网络速率要求极高，需要保证边缘场强、信噪比等各项指标达到要求，采用4G网络室内系统已经无法达到业务数据传输要求，还要完成5G部署。从空口速率指标上来看，在室内环境中利用5G网络进行4K视频观看或上传，需要达到48Mbps，如果为8K视频需要达到456Mbps。开展VR业务，基本业务需要达到68Mbps，开展良好业务需要达到380Mbps，想要开展理想业务需要达到2430Mbps。而5G频谱属于高频段，在组网过程中产生了较大的传播和穿透损耗，因此缺乏室内信号覆盖能力，想要完成高质量内部网络建立还要面对较大困难。
2、5G网络室内覆盖解决方案分析
2.1传统室分解决方案
在过去2G/3G/4G网络建设中，室内信号覆盖均采用同轴电缆传输和无源器件功率分配方案，构成传统室分系统可以通过合路器合路实现网络共建共享。而在5G网络室内覆盖方面，按照相关部门发布的规定，5G在室内使用的频段上限为3300-3400MHz，如果采用传统室分系统无法对网络容量进行扩大。因为在该频段内，1/2馈线100m的传输损耗能够达到15dB,7/8馈线也将得到8dB。在频段提升的过程中，同轴电缆损耗大幅度增加。在无源分布系统中，无源器件支持频段最高为2.7GHz，无法为3.5GHz及以上频段提供支持，难以实现封闭式覆盖。在天线配置方面，5G可以使用MIMO技术，但是单通道腔无法为技术实现提供支持，还要采用双通道MIMO室分系统为2×2MIMO模式提供支持，利用单独腔室将信号传输至天线，尽管能够提高数据传输效率，却面临较大部署难度[1]。早馈线传播的过程中，将产生较大损耗，导致室内布线节点大幅度增加，天线过于稠密，给室内空间协调带来困难。此外，传统室分系统无法实现边缘计算，缺乏开放性，也将给5G室内应用带来影响。因此从总体上，对传统室内系统进行改造或新建，都将给5G网络室内覆盖带来困难。
2.2小基站解决方案
结合5G网络室内覆盖问题，小基站解决方案得以被提出。而结合不同的室内应用场景，该方案可以进一步划分为分布式小基站和扩展型小基站，采用不同的信号传输技术。
2.2.1分布式小基站
分布式小基站主要依靠光纤或电缆进行信号传输，可以与多个系统组合在一起，完成多通道信号发生，为双通道电流独立调输提供支持。结合网络带宽要求，可以采用光电复合电缆或六类线等进行终端单元信号传输，在MIMO升级阶段也无需设置新的RF馈线通道[2]。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆通过对原本链路进行升级，能够完成不同MIMO网络组建。在封闭的室内场景中，采用该方案能够使信号有效覆盖，并且使信号的室外传输问题得到解决，促使系统损耗得到降低。
2.2.2扩展型小基站
采用扩展型小基站解决5G网络室内信号覆盖问题，可以利用基带拉远分布室分系统为多模提供支持。采用BBU基带将容量直接拉远，并实现末端设备的微型化处理，利用pRRU完成基带信号，实现信号数模转换，能够使信号通过天线发射。而RHub用于对BBU发射的下行基带数据进行接收，能够通过分路处理后向pRRU传输，并将其上行数据进行合路处理，向BBU发送。在大型室内场景中，应用该方案可以达到125-500mW的传输功率，直径能够达到200m，通过提供运营级别的信号覆盖功能满足各种业务开展需求。通过与无线网络结合，则能使“最后1km”的信号传输问题得到解决，使网络得到灵活连接，继而使基站运营和维护成本得到有效控制。
2.3方案综合比较分析
从5G室内覆盖设计角度来看，还应在满足5G业务开展需要的同时，使技术发展保持较高灵敏度，能够使新型移动接入网得到灵活配置与拓展，从而使资源利用能够满足设备容量、频谱源等各方面的要求。因此在提出室内覆盖解决方案时，还要结合具体场景进行布局，在降低运维成本的同时，加强对各种场景的智能管理，推动技术的创新发展。结合5G网络室内覆盖需求，还要加强几种解决方案的分析比较，以便为未来解决5G业务开展问题提供科学思路。
2.3.1链路损耗比较
从链路损耗角度展开分析，可以将5G网络频谱设定为2.6GHz，在写字楼标准层等封闭场景穿透损耗为16dB，大堂等开阔场景损耗为11dB，传播余量设定为3dB。采取传统室分系统，最大允许路径损耗能够达到93dB，在封闭类场景中自由空间传播损耗能够达到74dB，余量传播距离为8m；在开阔场景中自由播损耗为79dB，余量传播距离达18m[3]。采取分布式小基站，不同场景的最大允许路径损耗为100dB，在开阔场景和封闭场景自由损耗分别为86dB和81dB，余量传播距离分别为32m和14m。采用扩展型小基站，最大允许路径损耗为98dB，在开阔场景和封闭场景自由传播损耗分别为84dB和79dB，余量传播距离分别为28m和12m。相比较而言，分布式小基站信号损耗较小，传播距离更大，其次则为扩展型小基站，而传统室分系统解决方案的损耗最大，传播距离也最小。
2.3.2建设效果比较
在方案实施阶段，采用传统室分系统约90%的DAS系统属于单路，能够为2×2MIMO和SISO提供支持。在建设过程中，为支持2.6GHz频谱，需要完成天线、合路器和电桥等器件的更换，建设难度不高，但由于无法进行信号传输监控，因此难以对网络信号传输故障进行定位。在建设分布式小基站时，需要增设rHUB/pRRU，将线缆更换为光电复合缆，能够为4×4MIMO提供支持，但需要耗费较高建设成本，能够实现设备故障监控和定位，为信号可靠传输提供保障。从性价比角度进行思考，同时考虑室外密集场景的信号覆盖问题，可以选用大功率基带拉远产品，可以在楼顶、墙面等位置进行灵活安装，使室外宏站区域覆盖问题得到解决，同时解决室内信号覆盖问题，达到实现基站一体化覆盖的目标。
结论：综上所述，在5G标准尚未完全确定的情况下，5G网络室内覆盖问题仍然值得深入分析与研究，以便提出科学的网络覆盖思路，使5G室内覆盖大规模开展问题得到顺利解决。而从5G网络室内覆盖解决方案综合比较情况来看，小基站在解决室内信号覆盖问题上具有较高性价比，覆盖方法较为灵活、有效，因此相信未来能够得到广泛应用。
参考文献：
[1]徐俊凯.5G网络室内覆盖方案的实用性研究[J].数字通信世界,2019(10):159.
[2]杨磊,王瞳瞳.5G室内覆盖解决方案综合分析[J].中国新通信,2019,21(08):38-39.
[3]杨丁一,庞松涛.小基站及其在5G网络室内覆盖中的应用研究[J].现代信息科技,2019,3(07):69-70.
论文作者:施鸣凯
论文发表刊物:《中国电业》2019年 22期
论文发表时间:2020/4/24
标签：室内论文; 基站论文; 信号论文; 网络论文; 分系统论文; 业务论文; 场景论文; 《中国电业》2019年 22期论文;