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室内5G部署趋势:选择与挑战

随着技术的进步,房地产企业、建筑业主、房东等都逐渐开始将无线网络当做水、电及供热/冷之后的“第四公用事业”。当一些共同工作组织正在体现“建筑即服务”的趋势时,这一现象进一步得到了验证。这种新型设施通常将无线连接作为可计费的服务元素,同时也使其所有者能够高效管理物业的能效和安全性。

随着未来几年技术的进一步发展,5G网络将实现增强的移动宽带(eMBB)服务,并通过广泛的新用例为新型增值无线服务创造巨大潜力。围绕无线位置感知或跟踪的货币化和数据分析也变得愈发重要。这样一来,可能会对室内覆盖解决方案提出极高的要求,尤其是某些网络可能使用6GHz以上、甚至是高达80GHz的频率。此外,窄带无线连接传感器或其他端点的低功率网络增长速度业绩快,而这些网络可能使用诸如NB-IoT之类的3GPP技术,或者诸如LoRa和SigFox等其他技术。因此,5G室内技术将成为一大商机。

室内5G部署趋势:选择与挑战

建筑业主和运营商面临的挑战

移动网络向5G的融合或分歧

从这一点来看,不同网络的融合是一大未知因素。一方面,蜂窝网络正在采用Wi-Fi进行卸载或多网络聚合,尤其是在返回统一费率数据计划时可能会对这些网络造成极大压力。另一方面,一些网络正在考虑在未授权频谱中运行4G或5G技术。然而,越来越多的服务提供商采用“Wi-Fi优先”方法,在需要时恢复到蜂窝网络的MVNO(移动虚拟网络运营商)模式。未来的变化可能更复杂,但所有这些都需要室内无线基础设施的支持。

移动网络向5G的迁移将是一个渐进的过程。运营商需要继续其LTE网络部署进程,同时还要确保他们的LTE系统为5G的带来做好准备。这样一来,将需要一个容易且经济高效升级到5G的解决方案,同时还要支持LTE与5G技术共存。最终5G技术的标准以及每个运营商5G所使用频段的不确定性,才是其中的难点。

建筑材料和成本

现代建筑材料,如经过处理的玻璃、钢框架和金属化绝缘材料,使得当今授权光谱很难通过建筑物墙壁,而5G的高频传输将使这一问题变得更加复杂。

除此之外,多个基础设施的部署不仅增加了总资本支出,还提高了维护和运营成本,以及设备空间要求。

部署选择

有效的室内移动蜂窝覆盖和容量的关键是覆盖距离长且不间断的无线电信号。提供室内5G服务有多种解决方案。其中大多数都涉及通过调整室外宏网络以供室内使用。

升级现有DAS

对于面积小于100,000平方英尺的中小型建筑,仍需要经济高效的解决方案。传统上来讲,DAS解决方案可以通过分布在整个建筑物中的一条天线网络支持多个载波。对于在这些建筑物中发生的信号变弱等问题,蜂窝信号增强器可能是一种有效的方法,并且比无源DAS成本更低。它们是许多建筑物的极佳解决方案,但不适用于体育场馆或酒店等场所,因为这些场所可能需要有源DAS,以便从光纤、天线放大器、远程接入集线器和扩展集线器中获得更多性能。

在任何类型的建筑物中设置的信号增强器系统本身是无源DAS系统,包括了电缆、天线以及放大器,而不需要光纤连接到塔或任何类型的载波专用连接或回程。因此,单个运营商DAS将提高该服务提供商的网络性能,而多运营商或中立主机DAS将能改善多个服务提供商提供的服务。

多种解决方案

面积达100,000至500,000平方英尺的建筑物可由多载波小型蜂窝提供服务。它们包含了企业和多租户高层建筑、酒店、零售店、小型医院和教育机构,为室内无线解决方案提供了大量且快速增长的市场机会。

DAS和小型小区是通过室内覆盖来完善宏网络的两种技术。对于中等及大型建筑而言,通过具有低功率输出以馈入该DAS系统并支持DAS一个扇区的小型基站可能是一个极好的选择,而不是将这些大型宏基站机柜中的某个当做信号源。先前由DAS头端设备机架占用的空间,目前大约可以放置7个小型基站。

小型蜂窝解决方案包括的基站,使其完全成为运营商无线接入网络(RAN)的一部分。LTE小型基站使用了标准S1接口连接运营商的演进分组核心(EPC)网络,该网络承载用户和会话信息,以更好地支持位置服务,以及更精细的性能优化和故障排除可见性。这种解决方案的主要成本是与MNO核心网络系统进行更复杂的一次性集成。

虽然小型基站可以增加具有目标覆盖和容量的DAS网络,但是当需要多载波覆盖时,通常需要为每个载波配备一个小型基站,这样一来,便提高了安装和管理的成本和复杂性。

一体化解决方案

无源DAS由功率分配器、耦合器、馈线、天花板天线和其他组件组成。现有无源分布式天线系统仅支持Sub-3 GHz(698至2700 MHz)频段,但它们不支持3.5 GHz、4.9 GHz以及毫米波5G频段。尽管当前的馈线能够传输3.5 GHz信号,但由此产生的损耗高于传输Sub-3 GHz信号,这使得以5G为目标的演进由于技术问题和高成本而无法实现。

5G无线接入部署拥有高密度、高吞吐量和软件推动等特性。结合向5G多无线电接入技术核心网络的演进,LTE仍将在为某些类别的物联网流量提供连接方面发挥关键作用,因为这些流量对容量,低延迟或超可靠性要求不是很高。

5G无线电接入网络(RAN)将不会取代现有的LTE网络。LTE将提供基础通用连接层,涵盖移动网络的一些重要传统功能:语音服务(VoLTE)和消息传递。虽然6 GHz以下的现有频段仍将在下一代网络中发挥重要作用,但采用厘米和毫米波(分别为3-30 GHz和30-300 GHz)对于提供一致的多Gbps吞吐量至关重要。

5G和LTE之间的差异将是5G fNB(未来NodeB)的每个组件的逻辑分离。与无线电单元融合的5G协议栈的较低层出现的基带分裂,会形成一个称为“访问单元”的新元件。5G网络的核心设计原则是确保两种无线电接入技术(RAT)之间的无缝互通。通过使用多频带RAN小型基站作为DAS信号源的传统宏基站的替代,可以实现保持现有DAS的投资和可扩展性的优点。

在规划室内连接或进行增强工程时,设计工程师可以指定全频谱分布式天线系统网络,因为该网络能很好地支持当前4G网络的载波聚合功能,并将为室内5G网络的进展提供很好的支持。

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