5G移动通信室内覆盖系统建设的关键问题

发表时间:2020/10/13   来源:《基层建设》2020年第16期   作者:杜贞满1 张宇2 王询3
[导读] 摘要:随着科学技术的发展,我国的5G技术有了很大进展。
        1 山东中移通信技术有限公司  山东济南  250000;2 山东中移通信技术有限公司  山东济南  250000;3 山东中移通信技术有限公司  山东济南  250000
        摘要:随着科学技术的发展,我国的5G技术有了很大进展。5G是指第五代移动通信技术,该技术成为世界移动互联网建设的未来发展趋势,当前我国在5G网络的发展中起到了至关重要的作用,成为了该技术的标准制定者,在世界上都处于最先进位置。在本文中将对5G移动通信室内覆盖系统的建设主要问题进行分析,以此推动5G技术的进一步发展。
        关键词:5G移动通信;室内覆盖系统;建设问题
        引言
        无线通信网络为人们提供随时随地接入的服务,已成为人们生活、工作中重要的组成部分。当前国内5G移动通信网络建设正在大规模开展。未来5G的很多应用发生在室内场景,如大型场馆、机场、火车站等;5G的新型应用如AR/VR、远程医疗、工业智能制造等等,也将发生在室内。因此,在5G网络建设过程中,需要加强5G网络室内深度覆盖的分析和研究。
        1室内5G业务需求
        5G业务优势主要包含3个主要方面:(1)对移动宽带有聚焦强的增强作用;(2)可实现超高可靠低时延通信;(3)能够进行大规模机器类通信。如3D视频、高清视频、远程医疗、智能家居、紧急救援等,其中高清视频、远程医疗、智能家居等的应用场景主要集中在室内。以高清视频等为主要代表的宽带业务,主要应用地点为场馆以及商业中心等,这类地区的人口密度大,流动性强,应用人群较为集中。以远程医疗为代表的低时延高可靠性业务,在远程医疗等应用场景中,当智能机器人对病人身体检测完成后,会将高清视频通过网络通道传输给远程专家,以便为专家提供诊断依据。在远程医疗手术中医生可以通过全景视频来观察患者相应部位的手术情况,进而精准的操作智能机器人对病人实施手术,此类业务要求5G端到端的延时必须低于10ms,信号传输的可靠性高于99.99%。在智能家居应用中,智能家居需要时刻接受命令。以智慧物流为代表的物联网业务,需要利用无线网将大量的带有电子标签的物件联系在一起,以实现高效管理、调度和运转。
        2 5G室内深度覆盖存在的问题
        1)使用高频段导致网络性能下降,室内深度覆盖不足。5G网络在更高的频段上部署,面临更高的链路损耗问题。相对于4G网络,高频室外5G信号穿透混凝土墙壁时会额外产生10dB左右的链路损耗,更高的毫米波基本丧失穿墙能力,导致室内深度覆盖不足,室内覆盖效果极差。如果用低频段进行5G室内覆盖,在eMBB场景下,网络带宽达不到5G要求。2)当前4G网络室内深度覆盖存在大量的无源DAS系统,系统器件工作频段一般为800MHz~2.7GHz,器件难于支持高频5G信号且更换难度极大。其中大部分是单路系统,少部分是双路系统,网络容量低。如果采用2TR5GRRU进行5G升级,其网络速率和4G相当,并不能满足5GeMBB场景需求。3)近几年来4G网络为满足高容量场景需求,建设了部分有源室内分布系统。有源室内分布系统网络容量高,且具备可视化运维和室内定位能力,但是其建网成本偏高。有源PRRU主设备占网络建设绝大部分成本。升级5G仍需要替换PRRU主设备,成本高昂。4)室内深度覆盖存在差异化需求。5G大部分应用发生在室内环境,根据业务应用的不同,对网络速率、时延和可靠性、海量接入有差异化要求,对于室分设备、网络频段选择、组网方式等都提出了全新要求。
        35G移动通信室内覆盖系统的建设要点
        3.1室外站覆盖
        所谓室外站覆盖简单来说就是在室外建立信号源,供应室内信号覆盖,该方法主要应用于面积小或者流量低的室内信号覆盖,在郊区非重点信号使用区域应用较多。

直放站也属于室外站,当室外站数量充足时,通过直放站能够将室外站的信号引入到室内,实现通信覆盖。室外站覆盖方式是室内覆盖系统的辅助,但是其建设过程中要面对机房选址、信号传输等多方面影响,另外改变室外站的分布格局将对网络覆盖效果产生影响,为此在5G移动通信信号的室内覆盖系统中基本上不考虑室外站方式。
        3.2光纤分布系统
        光纤分布系统由近端单元、光信号扩展单元及远端单元组成,通过近端单元和基站信号源的连接工作,使得模拟射频信号可以进行转换的工作,从而在基站中进行信号扩大的工作,从而满足5G信号的传递工作。在该系统的5G演进工作中,设备需要进行部署和更换的工作,利用好当下系统的结构,从而满足更高频的网络信号要求。
        3.3SmallCell在5G网络室内覆盖中的应用
        在5G网络技术即将被广泛使用的时代,5G网络技术实行室内全覆盖时,还可运用小型Cell来处理,此种解决方案灵活性更好,有效性更高,成本低,效益也更好。小型Cell响应的是室内信号覆盖的想法,如果根据其室内运用的景象来看,包含了家庭基站(FemtoCell)和微基站(PicoCell)。家庭基站主要运用于宿舍楼、宾馆、办公楼等关闭的内室景象,能够有效保证5G网络技术的发展与高频段及穿透损耗区域相匹配。在具体的应用中,小型基站对解决100~200m2的室内覆盖是非常有效的,还能最大化的减少户外基站的工作量。微基站则主要运用于商业、大型内室场所以及交通枢纽等比较开放的室内景象,传输功率一般在125~500mW之间,能够覆盖的直径在200m左右,与个人或者家庭中所使用的小型基站还有着明显的差异,能够为政府、企业等提供运营级别的网络覆盖。
        3.4项目管理
        在SmallCell覆盖方案执行过程中,为了更好的满足5G用户的使用需求,在项目管理模式选择上也起到了重要作用,为此建议将PMC管理模式与SmallCell技术的应用进行管理,从而实现SmallCell建设项目的决策正确性、实施高效性,为5G信号在室内的覆盖起到有力支持。所谓PMC模式就是对项目建设全过程进行管理,该模式还可以签订补充合同,对节约投资成本的单位进行奖励制度,由此可以帮助SmallCell覆盖技术起到提高质量与减低成本的效果。PMC管理模式在SmallCell移动通信室内覆盖系统的建设过程中需要注意以下几点:第一,PMC承包单位的选择必须要做好诚信调查,由于我国当前的诚信记录体系及承包管理管理较差,为此在选择PMC单位时要投入更多精力,只有选择好PMC承包单位才能够实现SmallCell覆盖系统的高效建成,最大程度的避免资源浪费;第二在选择承包单位之后的签署合同环节,必须要请专业律师协助进行,对所签订的合同内容进行深入分析,保证其格式、条约内容进行仔细阅读与分析,以合同最大程度保障自身利益;第三,PMC管理模式进行过程中要实现信息的共享,想要实现信息的高度共享,提高工作效率,就必须要具备专业的信息管理系统,为此承包单位需要结合项目实际需求购买或者自行建立信息管理系统,实现项目建设过程中的信息收集、流通与控制。
        结语
        综上所述,5G业务大部分发生于室内,5G室内深度覆盖面临挑战。本文对5G网络室内深度覆盖存在问题进行了总结和分析。根据工程经验总结了5G室内深度建设方案,提出了针对5G不同场景差异化覆盖建设思路,并讨论了未来5G室内深度覆盖的研究方向,对5G室内深度覆盖工程建设具有一定的指导意义。
        参考文献:
        [1]喻根,黄伟荣.5G网络室内覆盖解决方案研究[J].通信与信息技术,2019(06):55-57+26.
        [2]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.
        [3]刘超.探讨5G网络室内覆盖解决方案[J].通讯世界,2019,26(07):67-68.
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