袁業(yè)文 王海根 王銀紅 陳力 羅浩

【摘要】 ? ?隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國逐漸走入5G時代，電子信息技術(shù)已經(jīng)步入新的發(fā)展階段。目前，5G技術(shù)完成了大規(guī)模的數(shù)據(jù)接入，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)高速率和低延遲的性能。同時，在網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)覆蓋方面，傳統(tǒng)基于4G網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)覆蓋方案已經(jīng)無法滿足目前人們對于通信及信號的需求，因此亟待研究新型的5G室內(nèi)覆蓋方案。例如要進(jìn)行更遠(yuǎn)距離傳輸，減少穿透損耗，就應(yīng)采用更加密集的組網(wǎng)形式，而建設(shè)室內(nèi)小基站是實(shí)現(xiàn)5G室內(nèi)場景的必然建設(shè)趨勢，也是解決信號密集分布覆蓋所產(chǎn)生相關(guān)取電問題的關(guān)鍵。本文主要分析5G數(shù)字化室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的一些設(shè)計(jì)思路，以為5G的室內(nèi)發(fā)展提出一些分布覆蓋的意見。

【關(guān)鍵詞】 ? ?室內(nèi)5G ? ?分布覆蓋 ? ?數(shù)字化基站 ? ?網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

隨著生活條件的提升，人們對于數(shù)字化信息技術(shù)的要求也越來越高，數(shù)據(jù)流量的需求也在不斷地增長，主要得益于網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的加速發(fā)展，目前大眾使用較多的4G網(wǎng)絡(luò)絕大部分都是在室內(nèi)使用的，按照這種趨勢，5G的發(fā)展很有必要研究室內(nèi)移動網(wǎng)絡(luò)速度，對此進(jìn)行鋪設(shè)研究，未來，5G將快速發(fā)展廣泛應(yīng)用于生活當(dāng)中，其室內(nèi)分布覆蓋也是目前技術(shù)研究的重點(diǎn)，對于目前的需求，在室內(nèi)場景中，要滿足眾多人群的增長容量以及大密度的數(shù)據(jù)連接，并且降低延時程度進(jìn)行精準(zhǔn)的GPS定位，這有這樣，才能更好地發(fā)展5G技術(shù)。

一、5G室內(nèi)覆蓋具有市場需求

1.1業(yè)務(wù)需求面臨的挑戰(zhàn)

5G技術(shù)的出現(xiàn)能夠給用戶一種全新的使用體現(xiàn)，與傳統(tǒng)的技術(shù)相比，5G互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)更加發(fā)達(dá)，出來提供更加快速的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)服務(wù)，還能改變用戶對于網(wǎng)絡(luò)世界應(yīng)用的習(xí)慣，基于這種改變，5G面臨較大的業(yè)務(wù)需求上的壓力：

1. 5G的一大特征是具有高度的開放性，并且不再局限于簡單的互聯(lián)網(wǎng)語音及數(shù)據(jù)服務(wù)，它可以擴(kuò)展到其他公共區(qū)域中，對于并行的垂直行業(yè)也會有涉及，使得5G可以滿足互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)切片等功能，并且滿足其他業(yè)務(wù)發(fā)展的需求[1]。

2. 5G業(yè)務(wù)有著較高的可靠性，這種心梗主要體現(xiàn)在通信的穩(wěn)定性上，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的高速一定業(yè)務(wù)主要是由于通信的半徑較小，因此在信息數(shù)據(jù)傳輸時面臨較大的隱私泄露分線，這也是互聯(lián)網(wǎng)時代，人們關(guān)心的重要問題，5G發(fā)展具備較大的可靠優(yōu)勢。

3. 5G有著時延性更小的特點(diǎn)，能滿足不同場景下對于通信的需求，并且5G的時延傳輸最低能夠保持在1ms以下，這種速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于常用的4G網(wǎng)絡(luò)時延性，從架構(gòu)上來看，5G已經(jīng)發(fā)生了根本的變革，全面進(jìn)入觸覺化的互聯(lián)網(wǎng)形態(tài)中，極大的提高了用戶的體驗(yàn)感，比如未來將會發(fā)展的遠(yuǎn)程醫(yī)療服務(wù)，更好地應(yīng)用了互聯(lián)網(wǎng)的功能，從根本上改變?nèi)藗兊纳盍?xí)慣，并且這種時延性能夠改變企業(yè)的生產(chǎn)模式，使企業(yè)的生產(chǎn)逐步走向智能化。

4. 5G具有較強(qiáng)的靈活性，提高互聯(lián)網(wǎng)的連接率，大范圍的普及連接效率，海量的數(shù)據(jù)進(jìn)行無線連接，造成網(wǎng)絡(luò)集中程度較為密集，因此，網(wǎng)絡(luò)維護(hù)者面臨較多的網(wǎng)絡(luò)干擾，這是互聯(lián)網(wǎng)帶來的巨大挑戰(zhàn)。5G能夠?qū)崿F(xiàn)及時擴(kuò)容，根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)需求量進(jìn)行智能化合理分配，針對不同的區(qū)域進(jìn)行優(yōu)化安排，并且其傳輸速率極高，能夠滿足虛擬技術(shù)的相關(guān)要求，比如人們常見的高清視頻可以進(jìn)行實(shí)時播放，巨大的流量消耗對于網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營也是一種挑戰(zhàn)[2]。

1.2業(yè)務(wù)開展面臨的挑戰(zhàn)

5G業(yè)務(wù)開展過程中會涉及到許多其他新的業(yè)務(wù)，比如虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)以及增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)等，在技術(shù)研究的前期，需要5G完善網(wǎng)絡(luò)鋪設(shè)工作，增加室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)分布覆蓋，一旦，完成鋪設(shè)這些終端技術(shù)將會極大的改變市場環(huán)境以及人們的生活。另外，高清視頻技術(shù)也逐步在發(fā)展，為真實(shí)世界帶來更高的視覺體驗(yàn)，能夠讓人及時體驗(yàn)到真實(shí)感受。5G技術(shù)的發(fā)展提高了物聯(lián)網(wǎng)的速率，實(shí)現(xiàn)了萬物互聯(lián)的狀態(tài)，并且在很大程度上提高傳輸?shù)臅r效性，這些全新的業(yè)務(wù)開展需要擴(kuò)大無線網(wǎng)絡(luò)的容量，增加無線網(wǎng)絡(luò)的帶寬，以此滿足5G未來發(fā)展的剛性需求，也將成為5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的核心要素。未來信息化時代的到來，會加速智能終端設(shè)備入戶，由此帶來網(wǎng)絡(luò)流量的爆炸式增長，如何完善5G網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)分布覆蓋則是關(guān)鍵，其中需要重新組織網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，保證網(wǎng)絡(luò)容量的寬度滿足大規(guī)模增長的需求。另外，由于5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)所應(yīng)用到的頻段相較于4G來說更高，可以動C波段以及毫米波頻上著手，以此滿足5G信號穿墻的需求，在眾多鏈路損耗的限制下，滿足室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)乃俣?，最終保證5G應(yīng)用設(shè)計(jì)達(dá)到要求[3]。

二、室內(nèi)覆蓋方案的選擇

2.1室內(nèi)分布系統(tǒng)簡介

室內(nèi)分布系統(tǒng)指的是將無線信號在室內(nèi)場景下進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)覆蓋，確保無線信號可以分布在建筑的角角落落，便于多范圍的信號接受，以此改善信號接受不穩(wěn)定的現(xiàn)象。為了更加暢通的信號分布，一般采用多種無源器件，能夠更好的分離信號，這些器件主要包括功分器、耦合器、路由器等。

基于分布系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，可以看做是三個部分的合作，即基帶部分、天饋部分以及射頻部分，這三個部分分工協(xié)作，并且相互連接擴(kuò)展，最終保證在室內(nèi)環(huán)境下無死角的全部覆蓋無線網(wǎng)絡(luò)。

2.2室內(nèi)覆蓋改造方案

5G技術(shù)的室內(nèi)覆蓋需要對原有的覆蓋方案進(jìn)行改造，首先，原有的無源器件需要重新更新，盡管新的器件技術(shù)已經(jīng)被研發(fā)出來，可以支持3.5GHz的高頻率，但是為了5G網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定還是需要更換，目前寬頻的器件已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)當(dāng)中，其天線支持6GHz的高頻率，但是其他無源器件，比如功分器和耦合器無法滿足這個頻率，因此需要更換。一旦開始實(shí)施無線傳輸?shù)母脑旃こ蹋托枰冻鲆欢ǖ拇鷥r完成改造，不然就會損失重大。5G技術(shù)主要采用的C波段的信號，這種信號與傳統(tǒng)的3GHz頻段相比，會產(chǎn)生更多的鏈路損耗，尤其是在室內(nèi)信號穿墻的時候，一般損耗回答道8-13dB，這種形式限制了5G的傳輸距離，面對更加高頻的毫米波頻段，隨之增加的損耗會導(dǎo)致5G信號失去穿墻的功能。部分研究人員通過虛擬技術(shù)進(jìn)行模擬，發(fā)現(xiàn)C波段的鏈路損耗與傳統(tǒng)的損耗差距非常明顯，相差達(dá)到8dB。

未來的互聯(lián)網(wǎng)時代，離不開5G的分布覆蓋，因此，5G的網(wǎng)絡(luò)改造將是一項(xiàng)長期工程，而目前室內(nèi)主要應(yīng)用的還是以4G為主，未來4G與5G將會很長一段時間處在共存的局面，部分建筑室內(nèi)已經(jīng)覆蓋了高頻和低頻網(wǎng)絡(luò)，以此滿足不同的需求，但是大部分設(shè)備20W的功率一旦過渡到5G高頻波段，就將產(chǎn)生200W的功率，傳統(tǒng)的技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)這么高的發(fā)射頻率，一般需要采用RRU平層分離部署法，但是這種辦法需要解決的是分饋線損耗的問題。

目前，用戶使用網(wǎng)絡(luò)的速率以及容量提升的辦法主要是依靠多輸入和輸出，但是5G具備高頻和帶寬的優(yōu)勢，更容易滿足用戶的體驗(yàn)，但是在部署時，要考慮同時部署4G網(wǎng)絡(luò)和5G網(wǎng)絡(luò)，并且進(jìn)行分離式的部署，確保同時覆蓋，面臨室內(nèi)較為復(fù)雜的分部機(jī)構(gòu)，需要注意室內(nèi)天線以及饋線的分布位置，改造具有極大的難度，一般是不建議采用的這種在傳統(tǒng)室內(nèi)分布系統(tǒng)的中進(jìn)行5G網(wǎng)絡(luò)布置的方式。

三、室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)覆蓋的建設(shè)

未來將是5G時代，屆時網(wǎng)絡(luò)會實(shí)現(xiàn)分層組網(wǎng)，底層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)會長期存在，最簡單的應(yīng)用是解決手機(jī)的有關(guān)應(yīng)用。在這種基礎(chǔ)上再開始進(jìn)行C波段的引入，以此實(shí)現(xiàn)更多更完善的功能，因此在初期建設(shè)5G網(wǎng)絡(luò)時，首先需要利用點(diǎn)狀覆蓋的方式對大型密集場所進(jìn)行覆蓋，以此實(shí)現(xiàn)5G應(yīng)用的逐步推廣，接著再進(jìn)行片狀的覆蓋，滿足一定區(qū)域內(nèi)用戶對于網(wǎng)絡(luò)的需求，最后，對于覆蓋的區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)充，實(shí)現(xiàn)完全的覆蓋，完成5G網(wǎng)絡(luò)信號的普及，使得室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)升級成5G網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化室內(nèi)分布網(wǎng)絡(luò)資源的多重利用，盡可能的最大優(yōu)化5G應(yīng)用覆蓋面，并且建立專門的數(shù)字化室內(nèi)分布系統(tǒng)，支持多頻率模式，實(shí)現(xiàn)用戶各種需求，無縫切換多重網(wǎng)絡(luò)。這種模式的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)比較簡單，主要包括亟待處理單元、數(shù)據(jù)交換單元以及數(shù)字化遠(yuǎn)端射頻模塊集成天線，滿足不用的場景，切換所需的單元器件即可。數(shù)字化室內(nèi)分布系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)室內(nèi)覆蓋主要得益于其升級方案，能夠提供更加便捷的操作方式，因此施工也比較簡便。5G網(wǎng)絡(luò)的帶寬盡管非常大，但是普通的光線以及接口也能接入，避免在改造時需要換線，只需要更換數(shù)據(jù)交換單元以及數(shù)字化天線，極大的提高了改造效率。并且如果這種室分系統(tǒng)如果接入了高速光纖，其性能也會大大提升，幫助用戶體驗(yàn)更快速的網(wǎng)絡(luò)世界。

新型的數(shù)字化室分系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路更加快捷，不需要改造分布系統(tǒng)，也不需要增加數(shù)字天線，便于人們更加快速的使用5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)[4]。

參 ?考 ?文 ?獻(xiàn)

[1]陳達(dá). 5G室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)演進(jìn)的挑戰(zhàn)及部署方案[J]. 電信快報， 2020（03）：12-14.

[2]張海. 5G室內(nèi)分布覆蓋研究[J]. 信息通信，2020（10）：193-195.

[3]丁超，姚利民. 5G時代室內(nèi)覆蓋解決方案研究[J]. 廣東通信技術(shù)， 2019，39（08）：25-29.

[4]彭麗. 5G室內(nèi)覆蓋方案改造及發(fā)展趨勢[A]. 中國通信學(xué)會.2019中國信息通信大會論文集（CICC 2019）[C].中國通信學(xué)會，2019：2.