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5G室内覆盖网络需精细化建设 智能化演进
5G室内覆盖面临着诸多挑战，运营商需要采取精细化建设，智能化 演进思路，才能高效地利用好5G室分网络资源，拓展室内垂直行业 i^Z 用。
中国移动通信有限公司研究院丨张欣旺王东邓伟丁海煜
耗较高的挑战。
二是设备成本激增。相比于4G室分 设备而言，5G设备在工作频段、载波带 宽、通道数量和发射功率方面均有大幅 提升。如表2所示，工作频段从2.3GHz 提升至2.6GHz;载波带宽从20MHz提 升至100MHz,双载波模式下总带宽达
4G建网初期，室内覆盖网络主要以 无源DAS方案为主，其具备频段扩展性 强、建网成本低等优势，但是其大部分为 单路系统，网络容量偏低，且不具备可视 化运维和室内定位能力。为了满足交通枢 纽、体育场馆、会展中心等高容量场景需 求，4G建网中期引入了分布式皮基站，其 网络容量高，且具备可视化运维和室内定 位能力，但是其建网成本偏高。为了降低 网络成本，4G建网后期引入了扩展型皮 基站和一体化皮基站，其网络容量和建网 成本适中。4G时代室内覆盖主要方案如 表1所示，每种方案都有其适用场景及各 自特点。
表14G室分覆盖主要方案
5G室内覆盖面临四大挑战
当前，5G室内覆盖面临诸多挑战，本 文从频谱、成本、产业、网络等维度，分析 5G室内网络部署面临的四大挑战，剖析 5G室内网络演进的驱动力。
一是频率选择。以中国移动为例，中 国移动5G频段包括2.6GHz和4.9GHz。 如果室内和室外均采用2.6GHz频段，在 室内浅层区域存在同频干扰问题，导致 网络性能下降。如果室内采用4.9GHz 频段，虽然同频干扰问题不存在了，但 4.9GHz相比2.6GHz的链路损耗增大 6dB〜10dB。因此，中国移动在频段选择 上面临着2.6GHz同频干扰，4.9GHz损
160MHz;分布式皮基站的通道数从2通 道提升至4通道，扩展型皮基站依然是 2通道；无源室分的单通道发射功率从 20W提升至100W~160W (双载波），有 源室分的单通道发射功率从0.125W提升 至0.25W-0.4W (双载波）。综合考虑上 述4个方面的因素，在5G室分建网初期， 设备成本将会较大幅度增长。
三是产业成熟度有待提升。5G无源 室分系统需要大功率两通道RRU设备，目 前单通道160W功率放大器和收发开关器 件产业尚不成熟。虽然部分厂家推出了采 用多頻功率放大器和级联收发开关实现方 案，但是其性能及功耗均有待进一步提升。 白盒小站是5G有源室分的技术发展趋势 之一，目前产业界以x86 CPU+FPGA实现
典型场景建网成本
网络容量可视化运维室内定位
有源室分
无源DAS 分布式皮基站扩展型皮基站一体化皮基站
体育 停车场、写字楼交通枢纽、酒店、商场营业厅、便利店场馆高中中低
高中低中
不支持支持支持支持
支持不支持支持支持
方案为主，存在着功耗过大、成本较高的问 题。虽然部分芯片厂家计划推动ASIC (专 用集成电路）方案，以降低设备功耗及实 现成本，但是研发进度需要进一步加快。
四是室内专网存在差异化需求。大部 分垂直行业应用发生在室内环境，对于室 内专网将提出差异化需求，包括低时延、 高上行、高可靠及室内定位等，对于室分 设备、网络优化、组网方式等都提出了全 新要求。此外，室内公网与室内专网的结 合方式，以及2.6GHz和4.9GHz使用策 略等问题尚需深入研究。
表2 5G室分设备关键指标演进(相比于4G)
工作频段
载波带宽通道数量单通道发射功率
无源室分 有源室分
2.3GHz—2.6GHz
20M Hz—1 OOMHz-160M Hz (双载波）2通道 2通道—2或4通道
20W—100W~160W (双载 0.125W->0.25W~0.4W (双
波） 载波）
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5G 无线.Technology 技术
内置适牙网关
1T1R/2T2R
射频口对外3:充供电
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配置傕号
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网络速率/容丨霈求低 可接受CAPEX值低 可接受OPEX值低
网络速率/SflS；求高可接受CAPD(值离可接受OPEX值高
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2G/3W
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可视化运维、室内定位、》田釐分析.人流望分析、»于扩臞.弹性扩容
图1 5G室内覆盖网络差异化场景及需求分析
图2 5G无源室分覆盖方案
齡36
5G室内覆盖网络需精细化建设
5G室内场景根据容量需求可以划分 为覆盖场景、体验场景和容量场景，三类 场景对应着不同的具体需求。如图1所示， 覆盖场景对于网络速率/容量需求低，可 接受CAPEX和OPEX值低，5G室分网 络以1T1R为主；体验场景对于网络速率/ 容量需求适中，可接受CAPEX和OPEX 值适中，5G室分网络以2T2R为主；容量 场景对于网络速率/容量需求高，可接受
一方面说明大部分无源室分系统已经超期 服役。不支持2.6G NR的无源室分站点可 以通过室分整改替换部分无源器件和室分 天线。确有高流量需求的站点可以新建更 高容量的室分系统。
新建场景和具备升级改造条件的利 旧场景可以采用5G无源室分覆盖方案， 如图2所示。相较于传统无源室分而言， 新方案重点解决了无源室分长期存在的 故障不可监控问题，同时提供室内定位能 力，保留了低成本、低功耗、易于扩展等 优势。
组成，包括BBU、RHub和RF Unit。从 巳BU设计方案角度划分，有源室分可以 分为基于x86 CPU架构的扩展型皮基站 和基于ASIC架构的分布式皮基站。从RF
Unit支持模式角度划分，有源室分可以
划分为5G单模设备和2G/4G/5G多模设 备。有源室分覆盖方案优势在于具备弹性 扩容能力，满足以高效园区和会展中心为 代表的网络容量需求大或潮汐效应明显 的室内覆盖场景需求，并且具备精细化人 流量分析能力。
CAPEX和OPEX值高，5G室分网络以
4T4R为主。三类室内场景均需要具备可视 化运维、室内定位、弱覆盖分析、人流量分 析、易于扩展和弹性扩容等基本能力。
5G融合组网覆盖方案
5G融合组网覆盖方案结合了无源室 分的低成本、低功耗、易于扩展等优势， 和有源室分弹性扩容能力优势，同时还可
5G有源室分覆盖方案
5G有源室分覆盖方案与4G方案 基本保持一致，如图3所示，由三级结构
5G无源室分覆盖方案
由于无源室分覆盖方案在2G、3G和 4G时代被广泛使用，运营商拥有规模庞大 的无源室分网络资源。据不完全统计，中 国移动现网中存量无源室分天线约1亿面， 利旧现有基础设施是运营商建设5G网络 的高效手段，仅需在无源室分系统信源处 增加5G NR信源即可，建设成本和建设周 期最低。根据调研数据，运营商现网中无
2/4/5G
BBU BBU
源室分网络最早可以追溯到2005年，在网 运行已达15年。这一方面说明无源室分系 统具备长期稳定工作及后续演进能力，另
图3 5G有源室分覆盖方案
单模设备 多横设备
Technology 技术• 5G 无线
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十
15dBm
2T2R
F
蓝牙网关
Is
1/2戯
无*室分覆盖方案有源室分《*方案一»_«合81网覆*方案
图0 5G融合组网覆盖方案
图5三种覆盖方案对比分析
以提供人流量分析、弱覆盖分析、室内定 位和可视化运维能力。第一代融合组网覆 盖方案如图4的左图所示，4通道分布式 皮基站作为信源，其输出射频信号经过4 功分器后两两合并，再分别接入8副双极 化天线，可提供下行双流速率体验能力。 第二代融合组网覆盖方案如图4的右图所 示，4通道分布式皮基站作为信源，其输 出射频信号经过蓝牙网关内置功分器后 实现四路合一路，再通过四合一集束1/6 线缆外接8SU4T4R有源室分天线，可提 供下行四流速率体验能力。
5G融合组网覆盖方案具备三大优势。一是安装便利，由于采用外拉无源 室分天线，皮基站作为信源无需外置于天 花板外，其安装位置选择更加灵活，可降 低安装成本和美化成本。
二是灵活演进，当通信制式更迭或者频i普变更时，融合室分方案仅需要更换少 量的皮基站,功分器、室分天线、射频馈线 均可以复用,迭代和演进的灵活性更高。
三是共建共享，在为多家运营商客 户提供通信服务时，融合室分方案只需 要在信源处安装各家设备，通过合路 器、功分器和室分天线即可实现共建共 享的目标。
案综合对比结果如图5所示。其中无源室 分覆盖方案在CAPEX、0PEX、易于扩 展方面优势明显，有源室分覆盖方案在
要“高信誉度”，可以发挥运营商的良好 社会认知度。
运营商拥有规模庞大的室内覆盖网 络，基于该网络优势更易于探索出全新的 数字化业务领域。但是，现有室分网路末 端节点仅仅具备移动通信能力，无法支撑 运营商拓展全新的数字化业务领域。笔 者接下来将分别介绍两种室分网路末端
eMBB、弹性扩容和人流量分析方面优势
明显，融合组网覆盖方案的各项指标均位 于无源和有源室分覆盖方案中间，综合优 势明显。
5G室内覆盖网络需智能化演进
5G时代，运营商业务对象从ToC为 主转向ToC和ToB并重。在探索全新商业 模式过程中，运营商需要聚焦于自身的核 心优势资源。
根据国际运营商转型的成功经验， 全新业务领域具备以下4个特点：一是该 领域业务已经形成了规模化需求，覆盖 用户数众多,可以发挥运营商的规模化优 势；二是该领域业务需要一定的 资产投入，可以 发挥运营商已有 的重资产优势； 三是该领域业务 需要将线上和线 下相结合，可以 发挥运营商的实
终结
蓝牙网关5G倌源
节点的智能化演进思路：AaaS和Smart
BoX。
智能化演进思路一:AaaS
Antenna as a Service:
天线即服务）是一种室内通信网络全新 概念，将定位网、物联网和通信网深度 融合，形成室分故障监控、室内弱覆盖分 析、室内精准定位、精准营销和物联信息 采集五大核心能力。
：
射频倍号
VJXTlSS/fll 口 to
直流电
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三种室分覆盖方案对比分析
根据上面的分析，三种室分覆盖方
体渠道优势；四 是该领域业务需
图6基于AaaS平台的室内定位方案
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5G倌源
蓝牙网关 功分器合器
图7基于AaoS平台的物联采集方案
基于AaaS平台的室内定位方案如图 6所示，蓝牙定位信标与无源室分天线实 现一体化集成，蓝牙信标发射的定位参考 信号耦合到室分天线振子内并发射出去。 蓝牙网关接入到室内通信网络中，一方面 通过功分器/耦合器为室分天线内部集成 的蓝牙信标供电，另一方面时刻监控蓝牙 信标的工作状态。蓝牙信标通过不断发送 携带自身MAC地址的广播信息给终端实 现精准定位服务，为了避免该广播信息被 盗用，蓝牙网关会定期修改室分天线内部 蓝牙信标的MAC地址。
基于AaaS平台的物联采集方案如图 7所示，室内传感器将采集到的信息（例 如温湿度值、烟雾报警）以广播包形式对 外发送，无源室分天线内置蓝牙信标接 收到周围蓝牙传感器发送的广播包信息， 并将其通过功分器/耦合器回传至蓝牙网 关，蓝牙网关将包含传感器数据的信息传 输至云平台进行数据解析，最终呈现出每 个传感器检测到的各类室内环境信息。
基于AaaS平台，未来还可以在有源 室分末端的皮基站内部集成无线充电模 块，解决现有无线充电技术距离短的问 题，还可以集成可见光通信模块，提升运 营商网络通信服务速率。
智能化演进思路二：Smart BoX
Smart BoX是面向“数字孪生城市”的
室内通信网络全新概念。“数字孪生城市” 作为智慧城市概念的新思路,意在将真实物
5G 无线•Technology 技术
理城市的全量数据进 以接入包括蓝牙信标、摄像头、ZigBee 制态连续映射到虚拟
传感器、UWB基站在内的多种通信制式 模型中，从而提供全新 设备，具有灵活的扩展性。
的区域性管理模式，进 Smart BoX—方面帮助运营商有效
而催生诸如城市智慧工 地拓展了室内数据采集范畴，另一方面也 业、城市规划仿真等新 解决了非3GPP协议设备在应用过程中 的技术应用。
存在的3个痛点。
中国信通院发布 在物业施工方面，运营商具备多年施 的《数字孪生城市研
工建设和物业协调经验，且Smart巳oX 究报告（2019年）》
和外部智能设备可以跟皮基站一同进场 白皮书中提出了数字孪生城市三横两纵 施工安装，节省了智能设备的施工成本。
的总体架构，“三横”包括新型基础设 在设备供电方面，大多数非3GPP 施、智能运行中枢、智慧应用体系，“两 协议的智能设备采用电池供电或POE供 纵”包括城市安全防线、标准规范，在智 电，前者会限制续航能力，后者需要单独 慧城市的基础上对技术覆盖范围和超级 部署较长的网线。Smart Box通过P0E 应用提出了更高要求。室内环境是信息 接口可以为外部智能设备提供稳定的直 交换最为频繁的场景，未来势必有更多 流供电能力。
的感知设备应用于室内环境。蜂窝网、 在数据回传方面，Smart BoX为接 局域网、短距通信等多种通信制式共 入设备提供统一的IP数据回传通道，依托 存，造成信息采集的难度和成本大幅增 于5G网络的传输资源优势，可以提供稳 加。Smart Box作为新型基础设施的重 定可靠的高数据量传输能力。
要环节之一，意在实现室内3GPP和非 5G室内覆盖面临着工作频段升高、 3GPP协议数据的全量采集功能。
设备成本激增、产业链成熟度不足和需 Smart BoX的连接关系如图8所示，
求差异化等多重挑战，需要根据覆盖、容 与4G/5G等3GPP协议数据一样，Smart
量、成本等需求进行精细化建设，同时推 BoX将外部智能设备的数据采集至运营
动系列化产品研发以及低成本融合室分应 商的室分系统，该数据通过BBU、核心网 用。为了拓展室内全新业务领域，运营商 传输至各自业务平台进行处理。Smart
需要依托室分网络资源优势开展智能化 BoX则通过P〇E接口对外部智能设备进
技术演进，积极打造包括AaaS和Smart
行直流供电和参数配置。*Sma「t BoX可
BoX在内的室内新型基础设施。0
互联网Bluetooth
室内定位
4
核心网
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视频监控
BBU
ZigBee
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寻向测距
图
8 Smart Box平台
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