馮 博

（福建省郵電規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，福建福州 350000）

5G網(wǎng)絡(luò)可以應(yīng)對(duì)未來(lái)爆炸性的移動(dòng)數(shù)據(jù)流量增長(zhǎng)，支持移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng)的多種應(yīng)用，適應(yīng)不同場(chǎng)景下多樣的業(yè)務(wù)需求，如海量大連接、超大寬帶、超低時(shí)延及超高可靠性，同時(shí)與垂直行業(yè)深度融合，滿足行業(yè)終端互聯(lián)的多樣化需求，實(shí)現(xiàn)真正的“萬(wàn)物互聯(lián)”，助力社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。傳統(tǒng)DAS應(yīng)對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)存在施工困難、網(wǎng)絡(luò)帶寬及容量無(wú)法滿足需求、運(yùn)維成本高、系統(tǒng)擴(kuò)容難等問(wèn)題，因此探索數(shù)字化室分系統(tǒng)建設(shè)方案對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)工作具有較強(qiáng)的推動(dòng)作用。

1 5G室內(nèi)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)需求

5G網(wǎng)絡(luò)是移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的重要載體，為用戶帶來(lái)更智能、更豐富的業(yè)務(wù)應(yīng)用。5G技術(shù)將廣泛運(yùn)用于遠(yuǎn)程醫(yī)療及教育、智慧應(yīng)用、工業(yè)制造和物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，具體包括千兆級(jí)移動(dòng)寬帶數(shù)據(jù)接入、高清視頻、云服務(wù)、AR、VR、遠(yuǎn)程應(yīng)用接入、人工智能、智慧城市等典型業(yè)務(wù)。其中，高清視頻、AR、VR、遠(yuǎn)程醫(yī)療、人工智能等業(yè)務(wù)的主要發(fā)生場(chǎng)景在建筑物內(nèi)。

1.1 100 Mbps以上的邊緣速率

VR和高清視頻是典型的5G高寬帶業(yè)務(wù)，業(yè)務(wù)發(fā)生在室內(nèi)且應(yīng)用者處于靜止或慢速移動(dòng)狀態(tài)，對(duì)室內(nèi)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)帶寬要求極高。VR在未來(lái)將會(huì)成為重要的通信和娛樂(lè)方式之一，業(yè)務(wù)本身具有立體性、互動(dòng)性及實(shí)時(shí)性，需要100 Mbps帶寬的網(wǎng)絡(luò)支持。

VR業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)需求如表1所示。

表1 VR業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)需求

基于5G網(wǎng)絡(luò)的高清視頻包括各種應(yīng)用場(chǎng)景，主要包括遠(yuǎn)程超清直播、遠(yuǎn)程安防監(jiān)控、商業(yè)性遠(yuǎn)程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)展示及街景采集等，具有十分廣闊的應(yīng)用前景。中國(guó)通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)所發(fā)布的《4K視頻傳送需求研究報(bào)告》，寫明了傳輸入門級(jí)4K、標(biāo)準(zhǔn)4K、超高清4K、8K帶寬需求。

要求最高的8K視頻需要135 Mbps的帶寬，要求最低的入門級(jí)4K也需要30 Mbps的帶寬。

高清視頻業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)需求如表2所示。

表2 高清視頻業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)需求

1.2 99.999%高可靠性及ms級(jí)延時(shí)

遠(yuǎn)程醫(yī)療、AR/VR、人工智能5G等重要的業(yè)務(wù)應(yīng)用，對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)的可靠性、時(shí)延有較高的要求。

在遠(yuǎn)程醫(yī)療業(yè)務(wù)中，機(jī)器人將感知病人身體數(shù)據(jù)及現(xiàn)場(chǎng)視頻通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳送給線上的專家，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)診斷。遠(yuǎn)程手術(shù)時(shí)，醫(yī)生需要通過(guò)回傳的視頻操作遠(yuǎn)程精密儀器，要求端到端時(shí)延低于10 ms，信號(hào)傳送可靠性高于99.999%。

5G技術(shù)極大地促進(jìn)了AR/VR應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)，5G的出現(xiàn)將助力AR/VR通過(guò)虛擬物品、虛擬人物以及增強(qiáng)性情境信息等方式給人們帶來(lái)連接媒體的全新方式。使用AR/VR看媒體視頻時(shí)，延遲超過(guò)20 ms，用戶就會(huì)出現(xiàn)不適，延遲最好不超過(guò)7 ms。

數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的人工智能領(lǐng)域正迎來(lái)重要的發(fā)展機(jī)遇，被各行業(yè)所關(guān)注，5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)必須能夠提供足夠的靈活性、可擴(kuò)展性、高可靠性及ms級(jí)延時(shí)，滿足不同業(yè)務(wù)場(chǎng)景下對(duì)網(wǎng)絡(luò)功能的定制剪裁和部署。

1.3 海量連接

與4G相比，5G不僅意味著更快的網(wǎng)速以及更大的網(wǎng)絡(luò)容載能力。5G是萬(wàn)物互聯(lián)落地的基礎(chǔ)，如智慧城市和智能家居，這類應(yīng)用對(duì)連接密度的要求較高，呈現(xiàn)出行業(yè)多樣性和差異化。

智慧城市中的智慧物流的物流樞紐，需要利用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接大量帶電子標(biāo)簽的設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)物資的高效管理、調(diào)度轉(zhuǎn)運(yùn)；視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)部署密度高，要求終端和網(wǎng)絡(luò)支持高速率；智能家居業(yè)務(wù)對(duì)時(shí)延要求相對(duì)不敏感，但終端可能需要適應(yīng)高溫、低溫、震動(dòng)、高速旋轉(zhuǎn)等不同工作環(huán)境的變化。

2 5G室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)面臨的困難

（1）業(yè)務(wù)承載。

各種類型的室內(nèi)5G業(yè)務(wù)由同一張網(wǎng)絡(luò)采用“切片方式”承載，建網(wǎng)過(guò)程中需要考慮的因素較多，面臨的挑戰(zhàn)大。

（2）網(wǎng)絡(luò)容量。

低時(shí)延及可靠性要求需要網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)冗余、覆蓋冗余，連接需求、容量需求隨時(shí)間變化，對(duì)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容能力要求高。

（3）高頻組網(wǎng)。

電波在3.5 GHz高頻段的傳播損耗和穿透損耗較大，相比1.8 GHz頻段，綜合損耗大概多10.6 dB，相比4G網(wǎng)絡(luò)，室外基站覆蓋室內(nèi)更加困難，考慮建筑物內(nèi)部各種隔墻阻擋，高頻覆蓋室內(nèi)深處的效果將更差。

（4）傳統(tǒng)室分建設(shè)方式無(wú)法滿足需求。

無(wú)源分布式天線系統(tǒng)演進(jìn)難度大、綜合損耗及互調(diào)干擾大。傳統(tǒng)DAS由無(wú)源器件組成的天饋線系統(tǒng)構(gòu)成，4G時(shí)期已建的無(wú)源分布式天線系統(tǒng)不支持5G頻段，更換核心部件時(shí)工程落地困難。多頻段網(wǎng)絡(luò)并存會(huì)導(dǎo)致傳統(tǒng)DAS反饋系統(tǒng)互調(diào)干擾加劇，傳統(tǒng)DAS建設(shè)方式無(wú)法滿足5G網(wǎng)絡(luò)的需求。

從網(wǎng)絡(luò)可靠性及安全性角度考慮，物聯(lián)網(wǎng)、人工智能行業(yè)應(yīng)用依賴精準(zhǔn)控制，要求相關(guān)的傳輸網(wǎng)絡(luò)具備極高的可靠性、故障次數(shù)少、故障時(shí)間短。從故障恢復(fù)時(shí)間分析，傳統(tǒng)室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)某個(gè)局部出現(xiàn)故障后，只能依靠人力針對(duì)室內(nèi)無(wú)源系統(tǒng)逐條支路、逐個(gè)部件進(jìn)行操排，定位難、整改難，故障恢復(fù)時(shí)間很長(zhǎng)。

3 5G室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化建設(shè)優(yōu)勢(shì)

從網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量、建設(shè)周期及維護(hù)難度和成本方面分析，傳統(tǒng)DAS室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案均無(wú)法滿足5G業(yè)務(wù)對(duì)邊緣速率、網(wǎng)絡(luò)容量、網(wǎng)絡(luò)時(shí)延、可靠性、海量連接等方面的需求，室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的數(shù)字化演變顯得尤為重要。

從施工難度、網(wǎng)絡(luò)性能、運(yùn)營(yíng)維護(hù)、系統(tǒng)擴(kuò)容等角度考慮，數(shù)字化室分系統(tǒng)較傳統(tǒng)DAS具有較大的優(yōu)勢(shì)，更適宜在話務(wù)密度較高、話務(wù)不均勻需要靈活調(diào)整、話務(wù)量年增長(zhǎng)率高、網(wǎng)絡(luò)保障要求高（監(jiān)控要求高）、高價(jià)值場(chǎng)景中部署。

3.1 施工難度

傳統(tǒng)DAS無(wú)源器件施工量大、物業(yè)進(jìn)場(chǎng)困難、數(shù)字化室分建設(shè)無(wú)復(fù)雜的無(wú)源器件構(gòu)成天饋線系統(tǒng)、施工難度小、建設(shè)周期可縮短近60%。數(shù)字化室分布線柔軟、設(shè)備輕巧、器件少且無(wú)須鏈路預(yù)算、節(jié)點(diǎn)少、工程過(guò)程易監(jiān)控。

3.2 網(wǎng)絡(luò)性能

傳統(tǒng)DAS的器件質(zhì)量、安裝施工等問(wèn)題很容易造成雙通道不平衡、吞吐量下降嚴(yán)重，多種制式合路存在互調(diào)干擾、網(wǎng)絡(luò)性能無(wú)保障、用戶體驗(yàn)差，數(shù)字化室分系統(tǒng)單網(wǎng)線支持MIMO，峰值速率100 Mbps，用戶體驗(yàn)好。

數(shù)字化室分系統(tǒng)可以在建設(shè)階段考慮室內(nèi)5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋冗余，在高可靠性的需求區(qū)域建設(shè)多個(gè)頭端覆蓋，其中一個(gè)頭端發(fā)生故障時(shí)，由相鄰的頭端提供覆蓋。可以考慮室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)容量冗余，單個(gè)頭端無(wú)法滿足容量需求時(shí)，相鄰頭端能夠?yàn)橛脩籼峁┤萘?，隨時(shí)進(jìn)行調(diào)用。

3.3 運(yùn)營(yíng)維護(hù)

室內(nèi)5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)時(shí)，應(yīng)考慮建設(shè)成本和后續(xù)日常運(yùn)維工作。建設(shè)階段選擇數(shù)字化方式部署，能夠保證頭端與網(wǎng)管顯示的一一對(duì)應(yīng)，準(zhǔn)確標(biāo)識(shí)頭端的具體位置，為可視化運(yùn)維、智能運(yùn)營(yíng)奠定基礎(chǔ)。在室內(nèi)5G站點(diǎn)選擇、勘測(cè)設(shè)計(jì)、施工、竣工驗(yàn)收等環(huán)節(jié)，優(yōu)先采用數(shù)字化方式。

3.4 系統(tǒng)擴(kuò)容

傳統(tǒng)DASRRU級(jí)小區(qū)分裂中，主設(shè)備RRU下的分布系統(tǒng)無(wú)法再分裂小區(qū)，有擴(kuò)容需求時(shí)，需要新增RRU設(shè)備并對(duì)原有饋路進(jìn)行改造。數(shù)字化室分系統(tǒng)遠(yuǎn)程小區(qū)分裂，便于按需進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容。

5G多樣化的業(yè)務(wù)需求給網(wǎng)絡(luò)容量帶來(lái)較大挑戰(zhàn)，為滿足業(yè)務(wù)的隨時(shí)性和區(qū)域的變化性，面對(duì)突發(fā)流量的需求，需要建設(shè)一張具有彈性容量的網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)具備切片能力，可以隨時(shí)按需為某一業(yè)務(wù)提供服務(wù)。要求網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期時(shí)考慮容量冗余，具備按需配置和靈活擴(kuò)容的能力，數(shù)字化室分系統(tǒng)在滿足容量靈活配置的需求上更具優(yōu)勢(shì)。

4 結(jié)語(yǔ)

傳統(tǒng)DAS由合路器、功分器、耦合器、饋線、天線等無(wú)源器件組成，系統(tǒng)是射頻信號(hào)傳輸管道，全無(wú)源、不可管、節(jié)點(diǎn)多、故障定位難、不能獨(dú)立提供容量、損耗大、難以向更高頻段演進(jìn)。從覆蓋、建設(shè)成本、網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量、運(yùn)維工作及系統(tǒng)容量彈性角度分析，數(shù)字化室分系統(tǒng)由BBU、擴(kuò)展單元和有源頭端組成，能夠降低施工難度及現(xiàn)有系統(tǒng)改造難度，保證網(wǎng)絡(luò)速率及可靠性，在降低運(yùn)維成本的同時(shí)實(shí)現(xiàn)頭端數(shù)字化、線纜IT化、運(yùn)維可視化，且基于頭端級(jí)的小區(qū)分裂能力，可按需靈活配置容量。為應(yīng)對(duì)5G業(yè)務(wù)的多樣化及高質(zhì)量需求，建設(shè)一張高速率、彈性容量、高可靠性、低時(shí)延的數(shù)字化室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)，是5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)工作需要長(zhǎng)期努力的方向。