5G技术下的室内分布系统建设研究

朱煜玺

（广东胜通和科技服务有限公司，广东 广州 510660）

0 引 言

随着5G时代的到来，5G网络与4G网络的区别也逐渐被人们了解。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，应该基于当前的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。目前，大力发展5G室内分布系统建设，可以大大促进4G技术向5G技术过渡，解决5G室内分布系统建设中可能出现的问题，提高5G室内分布系统建设效率，为迎接5G时代做好万全的准备。

1 建设5G室内分布系统的意义

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，在一定程度上为网络的正常运行带来了一定的挑战。首先，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，难以高效利用频谱。其次，由于现阶段各个运营商的网络制式存在着差异，而未来网络势必将会形成一个多网并存的移动网络状态，因此想要有效提高网络容量，就需要在新网络建设的同时，充分利用现有的网络资源，但现阶段仍需提升网络技术水平和网络资源利用率。最后，由于5G频段相对较高，将会导致在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，导致难以满足深度覆盖的需求。所以应建设完善的室内网络服务，进而满足室内业务需求。通过以上分析可知，传统的4G网络已经难以适应我国未来的网络需求，但5G网络的覆盖局限性相对较强，这就显得建设5G室内分布系统尤为重要。

2 室内分布系统简介

室内分布系统主要包括3种。第一种是射频无源分布系统。该系统的信源分路是依靠无源器件来实现的，信号由此可以分散在室内分散天线上，从而使得信号覆盖整座建筑物。第二种是光纤分布系统。该系统主要是将信号通过光纤传播到建筑物中的各个角落。一开始光纤传输的为数字信号，信号接收后需要转化为射频信号，最后射频信号被天线得到而覆盖至建筑物上。第三种是微功率分布式基站。该系统使用Femto和Micro等设备以BBU+RRU的特殊结构通过光纤实现建筑物覆盖。该方案适用于面积大和需求量大的建筑物。

5G通信技术对室内分布系统提出了挑战。有研究显示，5G时代中将有4/5的通信业务发生在室内，因此室内分布系统的建设决定了5G用户是否能有良好的体验。相比于4G网络，5G信号是厘米波段（3 GHz以上），其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。因此，5G信号需要配备专门的无线信号室内分布系统，保证无论在室内或室外都可以体验高速的5G信号。

3 5G室内分布系统现状

现阶段，室内分布系统的主要组成及其建设内容为传统的DAS系统，主要由馈线、天线以及器件构成。经过长时间的发展，技术已经趋于成熟，具有成本低和故障率低的特点，同时还可以直接通过前端合路对系统进行扩容，但随着5G技术的不断发展，DAS系统的缺陷也逐渐凸显出来，已经难以满足5G技术的实际要求。

3.1 建设难度相对较高

传统的室内系统需要设置大量的馈线、天线以及器件，其工程量相对较大，并且施工周期相对较长，同时还需要与物业进行协调。

3.2 改造难度相对较高

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，使得施工时所选择的工艺存在不同，难以确保LTE双路平衡，导致出现性能问题。

3.3 可靠性相对较低

由于室内分布系统由众多器件所连接，导致难以进行实时监控。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。但对于一些大型的室内分布站点来说，人工方式很难进行全面排查，特别是一些隐蔽工程，当其出现问题时，很难被发现。系统出现故障时，通常会投入大量的人力和物力，这会直接增加网络运营成本，且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。

3.4 传统的分布系统难以满足5G高频段的要求

传统室内分布系统所支持的频段一般为2.7 GHz。这是因为3.5 GHz及其以上的频段耗能较大，许多指标都难以满足要求，严重时还会导致器件出现故障，增加投资成本，更换难度也有所增加。通过改造传统DAS的方式可满足5G业务的需求及覆盖，通过全新的室内分布系统实现5G室内网络覆盖。

4 5G室内分布系统的建设内容

5G技术在今后的业务将主要集中在室内。利用中低频的覆盖方式，能够提升信号质量，降低信号在传播过程中的衰减和损耗，是第五代移动通信技术未来发展的主要方向。探索更加灵活科学的网络分布系统，能够有效提升5G网络室内覆盖效果，满足用户的使用需求。现阶段，4G覆盖利用分布式天线系统，随着移动通信技术的不断发展，室内覆盖在安装及容量上都存在着一定的不足，所以应通过建设更灵活的组网方式，才能确保5G技术得到有效覆盖。此外，在设计系统时，还需要降低其成本和工作量，提高覆盖范围和容量，利用新技术及设备建设5G室内分布系统，保障其能够安全平稳运行。

5 5G室内分布系统的建设要点

5G室内覆盖网络波段与传统4G室内覆盖网络波段间存在着一定的差异，与4G室内覆盖网络的存量频段利用也存在着不同，所以技术人员在系统建设过程中，需要明确室内覆盖的主力频段，并对其进行有效控制。解决覆盖过程中，室内和室外的同频干扰问题，确保第五代移动通信室内信号覆盖时，宽带资源能够满足用户的实际需求。同时应用云计算及大数据优化当前设备，有效控制信号在传输过程中的损耗，确保其覆盖效果能够满足要求。

6 具体场景的5G信号室内分布系统建设

6.1 多隔断型室内场景5G覆盖方案分析

5G时代到来，在多隔断的室内场景中，采用有源室内分布系统不能良好满足用户需求。这是因为多隔断室内中有多面墙体，5G信号穿墙损耗大，信号利用率低。由此，在设计多隔断室内分布系统时，可以加入无源系统配合有缘系统，在远端单元上接入无源天线。这样一来，信号在室内的分布就会变得均匀。有研究显示，在边缘速率达到100 Mb/s的条件下，采用“有源+无源”的室内分布系统方案可以使信号利用达到最大化，节约成本，因此可以在相关场景中进行推广[1]。

6.2 运营商WiFi

运营商WiFi的应用场所大多是机场、高校、高铁站以及咖啡馆等公共室内。AP的主要连接方式为LAN与PON，这两种连接方式都可以借助网线与AP连接。两种室推荐的内分布系统建设方法如下。第一种是改造WiFi网络，让其和5G信号的匹配度更高，可以通过热点技术与机房连接。此时，可以采用4G技术下的旧光缆，改造光缆为5G技术的室内分布系统建设做好准备条件。第二种是再利用公共室内Cat6A网线类型WiFi的旧布线，简单替换设备即可投入使用，提高了系统的建设效率。

6.3 家庭WiFi

目前，大多数家庭都采用路由器进行网络部署，即无线路由器和运营商网络连接[2]。针对这种情况，在5G时代来临时，家庭可以改造路由器，使其通过PON接入机房回传5G网络，提高室内分布系统的质量。

7 5G室内分布系统的优势

7.1 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，并且5G技术分布系统的建设还能够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范围，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是非常有益的。

7.2 5G室内分布系统功能更加强大

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。在4G网络时代背景下，移动网络主要用于个人消费，如电影、视频以及购物等，这些都是通过相应的软件实现的，随着5G网络技术的不断发展，能够为室内应用的发展提供一定的基础，提升室内应用的多样化水平，包括VR、AR、云技术以及在线医疗等。这不但能够满足个人消费者的生活需求，同时还能够拓宽互联网企业的业务渠道。例如，将5G网络AI技术应用到机器人转运货物中能够有效提高企业的经济效益，降低企业日常成本。此外，5G室内分布系统的构造丰富了移动通信的服务对象，凸显了其实质功能，也是近年来移动通信技术发展的成果及标志。

7.3 5G室内分布系统通信速度更快

在互联网时代背景下，提高信息传输速度，拓宽信息传输渠道是广大互联网用户对新时代移动通信技术所提出的更高要求，其能够直接影响用户的信息获取体验。4G时代的信息传播速度明显低于5G时代的信息传播速度，从理论上来说，5G网络在1 s内就能够完成一部高清电影的下载工作。

7.4 5G室内分布系统的覆盖范围更加广泛

5G室内分布系统具有更加广泛的应用，特别是在以互联网和物联网为载体的支持下，5G能够覆盖远程医疗、在线教育以及智能家居等多个方面。同时，5G通信技术还能够为用户提供千兆级网络数据、云服务以及3D视频等服务内容。

8 5G信号室内分布系统发展方向

8.1 运营可视化、数字化

5G技术下的室内分布系统需要大量的设备，且设备设施趋向于大型化和密集化，由此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。同时，在建设室内分系统时加入了数字化元素，可以使设备进行自我监测与自我修复，还可以根据用户的使用数量，科学机动地调整设备容量，减少人力成本和金钱成本[3]。

8.2 优化5G室内分布系统的接入方式

安装人员还需要优化5G室内分布系统的接入方式。通常情况下，一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第五代移动通信基站的方式优化下一代中心机房，确保5G固定无线接入方式能够被用户的智能终端设备所接收。通过升级路由单元的形式优化室内WiFi接入点的要求相对较高，施工周期相对较长，施工难度相对较大，所以安装人员需要根据现阶段4G室内覆盖方式，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。

8.3 降低5G室内分布系统成本

当前，4G室内分布系统发展已经趋于成熟，其规模相对较大，问题出现率也相对较小，但该系统对5G信号而言仍存在诸多不足。WiFi的5G设备在现阶段价格相对较高，其DAS成本是4G时代DAS的数倍。因此，相关研究人员应加强技术研究，积极开发并利用新型设备及技术，尽可能降低5G室内分布系统的建设成本，进而使5G室内分布系统能够被人们所接受，使5G室内分布系统更加普及，从而提高5G通信企业的经济效益，推动我国通信事业的发展。

9 结 论

综上所述，5G信号与4G信号区别很大。5G信号的穿透损耗大于4G信号，为满足各类用户的需求，需要合理建设室内分布系统。此外，我国5G技术虽然领先于国际水平，但要想投入使用，将其运用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。