陈璐

（中铁二院工程集团有限责任公司，四川 成都 610031）

移动通信从产生到现在已为人类生活带来翻天覆地的改变，而5G通信技术更是打破了空间对人类的限制，将人类带入信息社会，快速便捷地实现了人与人、人与物、物与物的信息交互。在4G网络时代，数据业务超过70%的流量发生在室内区域。随着超高视频、AR/VR、增强现实等业务的进一步发展，未来5G时代超过90%的数据业务将发生在室内。5G系统与4G系统相比使用了更高的频段，相对于4G系统其传播损耗和墙体穿透损耗更高。因此室外5G宏基站信号覆盖室内无法达到良好的覆盖效果。办公区域、高铁、地铁、机场、体育场等场景的室内覆盖是运营商树立良好品牌的最重要场景，也是运营商在5G时代决胜的关键场景。

1 室内分布系统覆盖方案

1.1 室内覆盖系统

室内覆盖具有以下特征：①高容量性。在办公区域、机场候机厅、高铁候车厅等人员密集场所，由于移动终端数量密度大且数据流量需求大，该类场景的网络容量需进行单独设计。②室内区域弱场。因为建筑结构及自身材料特点使穿透建筑墙体等引起信号电平衰落，从而形成信号弱场区甚至是盲区。③信号质量较差。高层建筑、高铁隧道内空间信号存在不稳定，容易出现乒乓效应和多普勒效应，存在话音质量和网络质量差的情况。且频繁的小区切换容易出现掉话现象。

室内分布系统由信号源和分布系统两部分组成，分布系统是将室外引入的信号合理分配在室内覆盖区域，一个良好的室内分布系统应完成本区域范围覆盖，且未对其他区域造成干扰。从运营商的角度来说室内分布系统同时考虑覆盖指标、经济性、运行维护难度等多维度选择室内覆盖方案。

1.2 室内覆盖分布系统的技术方案

1.2.1 无源室内系统

分布式天线系统（Distributes Antenna System，DAS）是目前常见的一种无源分布系统，其主要由功分器、耦合器和天线、馈线等组成。信号源通过耦合器、功分器进行分路，通过选择不同的耦合器和功分器将各路末端输出信号尽可能调平，从而实现室内信号的均匀分布。无源分布系统分布方式如图1所示。

图1 无源分布系统分布方式

无源分布方式用基站、微蜂窝或直放站作为室内分布的信号源，使用耦合器和功分器等功率分配器件将信号功率进行合理分配，再通过馈线传输到室内各个收发天线对室内区域进行覆盖，其中可根据信号衰减的程度增加干线放大器。这种方式安装简单，投资较小。工程实施的关键是选择放置室内覆盖天线的最佳位置和合理的功率分配。由于使用了无源功率分配器件和馈线传输，对信号功率衰减较大，覆盖范围不大。若信号的功率太弱，一般可以通过干线放大器来补充，但是干线放大器的加入会带来噪声，多级干线放大会形成噪声的累积，故系统覆盖范围受到一定的限制。

1.2.2 有源室内系统

有源室内系统是将基带信号通过光纤、五类线传输和分布的一种新型室分系统，该系统具有易部署、配置灵活、维护方便等特点。有源室内系统一般也被称为毫瓦级分布式皮基站，分布式皮基站采用分布式架构，一般由基带单元（BBU）+扩展单元（RHUB）+远端单元（PRRU）三部分组成，基带单元与扩展单元通过光纤连接，扩展单元与远端单元通过网线或者光电复核连接。BBU为基带处理单元，负责整个基站系统的控制管理，通常部署在建筑物通信设备机房，机房中需布置空调环监等设备。RHUB为射频远端CPRI数据汇聚单元，实现基带单元与远端单元之间的通信，扩展单元通常分布在楼层的每一层，安装在设备间或弱电井中。PRRU为射频拉远单元，实现射频信号处理功能，根据现场实际情况安装在楼层内各区域。

分布式皮基站与传统室分相比具有部署灵活、用户感知好、易于维护等优点，具体如下：①覆盖能力强，用户体验好。有源分布系统的远端单元集成内置天线，同时实现多频多模的部署，单台设备支持MIMO，速率提升显著，用户体验好。②容量灵活调度。根据有源分布系统的特点，1个小区可包括单个或者多个远端天线单元。实际应用时，可根据建筑物的容量需求及厂商设备支持的小区分裂和合并能力，灵活进行小区规划。③结构简单，施工便捷。光纤/网线传输，设备美化与功分器、耦合器等无源器件相比施工简单，单设备PRRU比天线覆盖半径大，设备点位较少。④可视化运维，网络可管可控。网络运行中会不断出现各种问题或故障，为保障用户良好感知和网络高效运营，需要对网络实行精细化维护，系统监控全覆盖可以快速准备定位系统和设备故障，方便运维。⑤可实现平滑升级。新系统可利旧原系统，网络可以通过更改设备平滑升级至5G，施工简单快捷。

在典型场景的不同区域设置不同类型的室内分布系统。以某大型机场航站楼的场景细化为例，具体如表1所示。

表1 某大型机场航站楼的场景细化情况

2 室内分布系统覆盖方案设计原则

第一，室内分布系统工程的建设应从投资成本、投资回报比、现场施工难度、网络性能目标等多个维度进行考虑，应在保证室内覆盖的网络质量的同时，不可对目前室外网络的稳定性和安全性造成影响。

第二，室内分布系统应根据现场实际需求，综合考虑2G/3G/4G/5G网络的建设，如可以共享时，应优先考虑共享方案降低建设成本，多系统设置时，应考虑系统间的隔离度，避免系统间的干扰。

第三，建设室内分布系统建设时应系统具有易扩容性，未来扩容时不改变原有系统架构的情况下，可以通过更换设备及小区分裂合并等方式实现快速扩容。

第四，室内分布系统建设时电磁辐射必须满足国家和通信行业相关标准，DAS应采用“多天线、小功率”的原则，而皮基站设置PRRU时也应考虑设备数量和位置。

第五，室内分布系统建设的设备、器件、线缆应满足相关技术规范和要求。

3 室内分布系统覆盖方案设计流程

室内分布系统设计流程如图2所示。

图2 室内分布系统设计流程

收集项目信息。对建筑物周围的无线通信系统进行梳理和规划，对周边基站的位置、设计容量、实际使用容量和扇区朝向的信息进行统计，以便选用合适的覆盖方案。

确认运营商需求。与运营商及相关客户积极沟通，获取建筑物内覆盖需求。

选择确认覆盖区域。设计系统分布系统时先应收集室内建筑物站点信息，对建筑物内各区域的功能进行分类，根据现场实际情况将区域分为高价值、中等价值和低价值区域，根据分类选择覆盖方案。以机场为列，机场售票区、候机区域、安检区域、头等舱候机室等分为高价值区域；商业店铺区域、各航空公司值机区域、各银行自助取款机等分为中等价值区域；地下室、地下停车场、机场员工休息区域等则分为低价值区域。

容量规划。影响容量估算的因素较多，包括环境、多天线技术、干扰消除、设备性能等因素较多，需根据系统仿真软件和实际统计数据进行测算小区的吞吐量和小区边缘的吞吐量。

设备、接入方式。5G覆盖时采用传统DAS还是皮基站进行覆盖，确单小区平均吞吐量需求，确认数据业务的目标速度值，根据设计目标选定相应的设备及其接入方式。

切换点规划。室内分布系统小区的切换主要分为室内系统和室外系统的切换，切换点一般设置在建筑物各入口；室内各小区切换一般设置在电梯口处。

路损分析。对于室内分布系统覆盖的各个区域，需要利用室内信号传播模型对传播路径损耗进行计算分析。

系统方案设计。根据前期选定收集的信息确定各区域的覆盖方案，选择适合的接入设备和接入方式，确定设备的安装方式和安装位置等信息。完成无线通信系统图、设备安装图、天线位置布置图等，运营商和业主审查后，进入工程实施阶段。

4 结束语

随着技术的发展，5G网络将支持更多的业务和应用场景，如高带宽低时延的eMBB业务，超高可靠、超低时延的URLLC等业务。未来将是5G的时代，然而考虑到投资、运维和投资回报率等问题，5G网络应逐步推广覆盖，因地制宜选取室内覆盖方案发展5G室内业务。