5G許多較高頻段的傳播不佳 恐難完成室內(nèi)覆蓋技術(shù)

根據(jù)廣泛引用的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，大約80％的移動(dòng)電話和數(shù)據(jù)流量是在室內(nèi)（無論是家庭還是商業(yè)建筑物）訪問的。但是，隨著運(yùn)營(yíng)商開始認(rèn)真推出5G網(wǎng)絡(luò)，這可能會(huì)改變。

這部分是因?yàn)楫?dāng)前的蜂窩時(shí)代已經(jīng)將重點(diǎn)放在簡(jiǎn)單地最大化語音和數(shù)據(jù)服務(wù)的潛力上。借助5G，我們將看到一個(gè)巨大的轉(zhuǎn)變，許多運(yùn)營(yíng)商和公司將運(yùn)營(yíng)自己的專用網(wǎng)絡(luò)，并針對(duì)各種應(yīng)用和用例提供或使用蜂窩網(wǎng)絡(luò)。

這些用例中的一些最早的將包括經(jīng)過廣泛討論的物聯(lián)網(wǎng)（IoT）和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT），為農(nóng)業(yè)，醫(yī)療保健，教育和制造業(yè)等最終用戶提供服務(wù)，從而充分利用5G的超低價(jià)延遲功能和部署頻譜的不同部分。

大多數(shù)運(yùn)營(yíng)商將需要顯著改變其網(wǎng)絡(luò)的核心層，以滿足在所有低，中距離和毫米波（mmWave）頻率上實(shí)現(xiàn)良好室內(nèi)覆蓋的挑戰(zhàn)性需求。使挑戰(zhàn)更加復(fù)雜的是，許多較高頻段的傳播不佳，將難以在室內(nèi)環(huán)境下工作。

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然而，運(yùn)營(yíng)商仍然不能忽視室內(nèi)用戶-畢竟，正如我們指出的那樣，大多數(shù)蜂窩流量將繼續(xù)在室內(nèi)使用。愛立信最新的移動(dòng)性報(bào)告顯示，僅在北美，智能手機(jī)的平均每月使用量可能會(huì)從去年的8.5 GB增長(zhǎng)到2025年的每月接近45 GB。

即使這種增加的需求中的一部分似乎可以轉(zhuǎn)移到Wi-Fi連接上，而且即使即將推出最新的Wi-Fi版本（例如WiFi-6和6E），也仍然會(huì)增加對(duì)5G蜂窩網(wǎng)絡(luò)的性能產(chǎn)生壓力。

較差的傳播意味著更多的天線

運(yùn)營(yíng)商將需要通過使用比3G和4G所需的接入點(diǎn)更多的接入點(diǎn)來顯著增強(qiáng)其網(wǎng)絡(luò)密度來做出響應(yīng)。這將是一個(gè)非常昂貴的操作，并且絕對(duì)不能保證收益。

5G室內(nèi)覆蓋，尤其是涉及毫米波頻率的覆蓋，將需要最多數(shù)量的天線，具體配置取決于企業(yè)環(huán)境的類型。

當(dāng)前，室內(nèi)覆蓋主要依賴于分布式天線系統(tǒng)（DAS），該系統(tǒng)最初部署在大型體育場(chǎng)館，購(gòu)物中心和機(jī)場(chǎng)，大量用戶同時(shí)使用其手機(jī)。之所以需要它們，是因?yàn)槭彝?a target="_blank">信號(hào)無法到達(dá)這些設(shè)施的所有部分，而安裝所有這些系統(tǒng)的成本很大程度上必須由運(yùn)營(yíng)商承擔(dān)。

DAS基本上是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，其中基站通過光纖連接到放置在室內(nèi)或室外的一組天線。

盡管業(yè)界才剛剛開始為本質(zhì)上易于部署的緊湊型天線定義行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，但也存在一些依賴于小型蜂窩技術(shù)的解決方案。

DAS和小型蜂窩解決方案以較小的外形提供相似的功率輸出和覆蓋能力，但是它們以不同的方式工作。本質(zhì)上，DAS網(wǎng)絡(luò)同時(shí)與遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)共享和接收信號(hào)，而小型小區(qū)通常彼此獨(dú)立運(yùn)行。

“這已成為整個(gè)行業(yè)的重要而緊迫的問題。企業(yè)似乎愿意為Wi-Fi付費(fèi)，但是迄今為止，對(duì)于室內(nèi)蜂窩網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍還不是一件容易的事。Rethink Research的聯(lián)合創(chuàng)始人兼研究總監(jiān)，Analysis Mason的首席顧問Caroline Gabriel告訴EE Times，這在業(yè)務(wù)方面真是過時(shí)了。

商業(yè)與技術(shù)

運(yùn)營(yíng)商提出了不同的商業(yè)模式，以便他們可以在室內(nèi)5G貨幣化。這必須包括與企業(yè)和建筑物的所有者分擔(dān)前期費(fèi)用的方式”。

“有些運(yùn)營(yíng)商當(dāng)然比其他運(yùn)營(yíng)商更注重企業(yè)，但是整個(gè)行業(yè)將不得不提出解決方案。除了購(gòu)買所有必要頻譜所需的巨額成本外，網(wǎng)絡(luò)提供商也無力支付辦公大樓，大型場(chǎng)所或倉(cāng)庫(kù)內(nèi)的所有基礎(chǔ)設(shè)施費(fèi)用?！?/p>

主要問題之一是，當(dāng)今的DAS系統(tǒng)在良好傳播的低頻帶頻譜上運(yùn)行，在5G世界中尤其是在毫米波頻帶上，這是無法避免的。這些天線無法穿透玻璃，門或繞過角落，因此，如上所述，可能需要大量天線才能實(shí)現(xiàn)良好的室內(nèi)覆蓋。

現(xiàn)在，我們正在看到被稱為“ 5G就緒”的數(shù)字分布式無線電系統(tǒng)（DRS）的出現(xiàn)。這些可以克服傳統(tǒng)DAS系統(tǒng)的許多缺點(diǎn)。大多數(shù)都采用了大規(guī)模MIMO等技術(shù)，因此允許與室外5G網(wǎng)絡(luò)并行地規(guī)劃和部署室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)。

愛立信的室內(nèi)牢房。

在加布里埃爾（Gabriel）最近對(duì)梅森分析公司（Anason Mason）的研究報(bào)告中，她指出，這種整體優(yōu)化的方法面臨一些挑戰(zhàn)。室內(nèi)蜂窩系統(tǒng)需要以與室外不同的方式運(yùn)行。它們具有不同的功率限制和回程要求。他們通常還需要每平方米支持更多的人員和設(shè)備，并且可能需要與其他IT系統(tǒng)（如LAN或邊緣計(jì)算）集成。

“技術(shù)不斷發(fā)展以滿足這些室內(nèi)需求，但是每種解決方案在早期的網(wǎng)絡(luò)時(shí)代都有其缺點(diǎn)，與室外網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合非常有限?！?/p>

無論如何，“與技術(shù)問題相比，技術(shù)問題要少得多，加布里埃爾建議。

根據(jù)業(yè)內(nèi)許多人士的說法，在室內(nèi)實(shí)現(xiàn)最佳蜂窩覆蓋的關(guān)鍵是將所有相關(guān)方，業(yè)主（以及在綠地中的潛在租戶），小型蜂窩供應(yīng)商和運(yùn)營(yíng)商召集在一起的重要性。同樣很清楚，因?yàn)楹苊黠@，室內(nèi)解決方案將需要采用多種外形尺寸，可以組合起來，以實(shí)現(xiàn)用戶和運(yùn)營(yíng)商在成本，容量和覆蓋范圍之間的最佳平衡。

毫不奇怪，這一切都沒有阻止大型RAN供應(yīng)商提出自己的專有解決方案。

愛立信已經(jīng)開始與多家運(yùn)營(yíng)商一起測(cè)試其5G小型蜂窩解決方案（稱為5G無線電點(diǎn)），以便他們?cè)趶?G升級(jí)時(shí)可以重用部分現(xiàn)有的室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。

瑞典小組基于其無線電點(diǎn)系統(tǒng)架構(gòu)，建議場(chǎng)所的運(yùn)營(yíng)商和所有者可以輕松升級(jí)和補(bǔ)充現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)。

諾基亞的AirScale mmWave收音機(jī)，安裝在體育場(chǎng)內(nèi)。

諾基亞正在推廣其用于企業(yè)和住宅網(wǎng)絡(luò)的Smart Node系列基站，并表示該產(chǎn)品組合是其5G小型蜂窩產(chǎn)品線的補(bǔ)充，例如AirScale微型遠(yuǎn)程射頻頭和AirScale室內(nèi)無線電。

使用適用于小型蜂窩的Qualcomm 5G RAN平臺(tái)，預(yù)計(jì)將于明年第一季度推出Smart Node系列。這家芬蘭集團(tuán)聲稱，該產(chǎn)品組合將“以比其他解決方案低得多的價(jià)格和更小的尺寸實(shí)現(xiàn)5G室內(nèi)部署”。

諾基亞表示，模塊化設(shè)計(jì)的5G智能節(jié)點(diǎn)將結(jié)合高通公司的FSM 100xx軟件定義的小型蜂窩，可以通過多種方式進(jìn)行部署，包括在墻壁，天花板甚至桌面上。

高通公司將5G室內(nèi)領(lǐng)域視為重要機(jī)遇后不久，它發(fā)布了博客，列出了重大挑戰(zhàn)和潛在解決方案。在此甚至認(rèn)為5G在毫米波頻譜中的傳播特性實(shí)際上可能是有益的，而不是缺點(diǎn)。

作者提出“毫米波不能從外部到內(nèi)部良好傳播的事實(shí)也有利于在室內(nèi)部署毫米波，因?yàn)橄嗤暮撩撞l譜可以在室內(nèi)與室外部署的協(xié)調(diào)性有限的情況下在室內(nèi)重復(fù)使用?！?/p>

三星最近透露，其用于室內(nèi)使用的Link Cell mmWave電池也使用高通公司的5G Ran平臺(tái)，Verizon將是其5G超寬帶網(wǎng)絡(luò)中首家部署該單元的運(yùn)營(yíng)商。這些公司的目標(biāo)客戶是企業(yè)，制造和倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)施，公司辦公室，購(gòu)物中心和體育場(chǎng)館等公共場(chǎng)所。

鏈接單元的第一個(gè)版本將支持28 GHz，并能夠支持四個(gè)100 MHz帶寬的頻率。緊湊的盒子設(shè)計(jì)將結(jié)合無線電，天線和數(shù)字單元，并且體積小于4升，據(jù)稱是迄今為止針對(duì)該市場(chǎng)的最小包裝之一。

三星正在準(zhǔn)備其室內(nèi)產(chǎn)品的中低端版本。Link Hub系列產(chǎn)品將集中于具有現(xiàn)有DAS設(shè)置的場(chǎng)所，而Link HubPro被設(shè)計(jì)為有源天線系統(tǒng)，并為中大型企業(yè)集成了集線器和室內(nèi)無線電，并提供了廣泛的頻譜選擇。預(yù)計(jì)兩者都將于明年第一季度開始商業(yè)推廣。

Verizon還一直在對(duì)康寧的5G mm Wave室內(nèi)解決方案進(jìn)行試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，運(yùn)營(yíng)商表示這將是邁向私有5G網(wǎng)絡(luò)的非常重要的一步。整個(gè)系統(tǒng)將在一個(gè)設(shè)施中結(jié)合一個(gè)專用核心，室內(nèi)蜂窩站點(diǎn)和一個(gè)移動(dòng)邊緣計(jì)算（MEC）平臺(tái)。整個(gè)設(shè)置預(yù)計(jì)將在明年年初提供。

康寧還與高通公司建立了長(zhǎng)期合作伙伴關(guān)系，將前者在小蜂窩方面的專業(yè)知識(shí)與高通公司在5G mm Wave技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)相結(jié)合。一個(gè)項(xiàng)目涉及在5G NSA（非獨(dú)立）mm Wave設(shè)計(jì)中部署高通的5G RAN平臺(tái)，專門針對(duì)企業(yè)和公共場(chǎng)所的室內(nèi)覆蓋需求。目的是提供一種經(jīng)濟(jì)高效，易于部署和可擴(kuò)展的解決方案。

內(nèi)勺

另外，Verizon還一直與Movandi和NXP Semiconductors合作開發(fā)中繼器，這些中繼器將擴(kuò)大公共場(chǎng)所和建筑物中的毫米波覆蓋范圍，以及各種客戶設(shè)備的芯片組

同時(shí)，SK Telecom已與德國(guó)電信（Deutsche Telekom）合作開發(fā)用于室內(nèi)5G的解決方案。該項(xiàng)目基于SKT正在進(jìn)行的5G / LTE雙模中繼器的開發(fā)，德國(guó)運(yùn)營(yíng)商已在德國(guó)幾個(gè)城市進(jìn)行室內(nèi)覆蓋試驗(yàn)。

華為擁有廣泛的DAS和DRS解決方案組合，從高端MIMO，城域和園區(qū)需求到針對(duì)小型場(chǎng)所的所謂Light Suite模型。該范圍還包括LampSite Sharing，這是一種適用于購(gòu)物中心和校園等多個(gè)MNO用戶將使用網(wǎng)絡(luò)的位置的多運(yùn)營(yíng)商解決方案。

當(dāng)然，該領(lǐng)域中還有其他規(guī)模較小且重點(diǎn)突出的公司，包括Boingo，Cobham Wireless，StrattoOpencell，iWireless Solutions和Zinwave。

Zinwave國(guó)際運(yùn)營(yíng)總裁Derek Paton對(duì)EE Times表示：“我們多年來一直為室內(nèi)蜂窩覆蓋提供的DAS系統(tǒng)具有顯著優(yōu)勢(shì)，它可以與所有網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的系統(tǒng)一起使用?！?/p>

“座右銘是一個(gè)盒子，所有頻率選項(xiàng)。因此，從當(dāng)前的4G版本升級(jí)只是我們部署的架構(gòu)的一次演進(jìn)。而且最新的架構(gòu)迭代也將適用于毫米波，因此非常適合5G?！?/p>

Zinwave的總部位于德克薩斯州達(dá)拉斯，但其大部分研發(fā)和裝配設(shè)施都在英國(guó)劍橋。

Zinwave的主集線器提供了與射頻源的接口，并將射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，并通過光纖連接到其他集線器或遠(yuǎn)程控制器。

帕頓強(qiáng)調(diào)，該公司正在不斷刷新和完善其產(chǎn)品組合?！袄?，我們的系統(tǒng)非常先進(jìn)，該系統(tǒng)只需插入云基礎(chǔ)架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)即可。”

他還建議，大多數(shù)基于小型小區(qū)的選項(xiàng)都適用于小型建筑物和區(qū)域，“但是它們的伸縮性很好?！?/p>

在等式的商業(yè)方面，Paton歡迎會(huì)場(chǎng)和大型建筑物的所有者及時(shí)采取積極行動(dòng)，以承擔(dān)下一代移動(dòng)電話的良好室內(nèi)覆蓋成本。

網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商對(duì)此充滿活力，并開始提供新穎的解決方案。例如，T-Mobile正在推廣BYOC，以實(shí)現(xiàn)自己的覆蓋，這是一項(xiàng)舉措，運(yùn)營(yíng)商可在此為建筑物或場(chǎng)所所有者提供網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的審查，批準(zhǔn)及其信號(hào)源。

迄今為止，T-Mobile一直是采用這種方案的最積極的運(yùn)營(yíng)商，并且可以指出它支持的眾多商業(yè)和住宅場(chǎng)所，體育場(chǎng)，校園和購(gòu)物中心，但是已知其他運(yùn)營(yíng)商也正在提供或致力于類似方案。

也許不可避免地，這里涉及一些監(jiān)管問題，這些問題正在減緩進(jìn)度。例如，特別是對(duì)于使用毫米波頻率進(jìn)行部署的5G，通常需要大量天線。這意味著在許多情況下，將需要“中立主機(jī)”設(shè)計(jì)，以便用戶將能夠共享建筑物的5G網(wǎng)絡(luò)，而所有者無需為每個(gè)網(wǎng)絡(luò)提供商安裝天線。

但是迄今為止，存在諸如中立主機(jī)模型之類的標(biāo)準(zhǔn)?？梢越鉀Q問題的其他技術(shù)，例如3GPP標(biāo)準(zhǔn)的多運(yùn)營(yíng)商核心網(wǎng)絡(luò)，幾乎沒有什么地方可以部署的。

在以美國(guó)為重點(diǎn)的電信行業(yè)解決方案聯(lián)盟（ATIS）的白皮書中討論了有關(guān)問題的詳細(xì)說明。

讓我們把最后的觀察結(jié)果留給卡羅琳·加布里埃爾（Caroline Gabriel）來強(qiáng)調(diào)，“如果要滿足企業(yè)要求，室內(nèi)體驗(yàn)質(zhì)量就不能在5G時(shí)代中退居第二位。”
編輯：hfy