【文/科工力量 柳葉刀】
10月31日，在2019中國信息通信發(fā)展高層論壇上，中國鐵塔股份有限公司副總經(jīng)理劉國峰指出，5G頻段高，傳播和穿透損耗大，難以通過室外覆蓋室內(nèi)，5G室分（室內(nèi)分布系統(tǒng)）將面臨建設(shè)規(guī)模大、建設(shè)成本高、落地實(shí)施難三大挑戰(zhàn)，5G室分更需要進(jìn)一步加大共享。
中國鐵塔股份有限公司副總經(jīng)理 劉國鋒
對于中國鐵塔公司有些讀者并不了解，該公司五年前成立，主要從事通信鐵塔基站建設(shè)（包括移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)分布系統(tǒng)），其職責(zé)相當(dāng)于一個(gè)基建公司，中國鐵塔建好鐵塔、蓋好塔下機(jī)房、布置好電源線路，三家運(yùn)營商直接拿著通信設(shè)備“拎包入住”。
除了建設(shè)室外基站，中國鐵塔還擔(dān)負(fù)建設(shè)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)分布系統(tǒng)的任務(wù)，這種室內(nèi)分布系統(tǒng)的部署在4G時(shí)代就已經(jīng)展開。很多大型樓宇由于隔墻很多，室外的4G信號(hào)那以覆蓋深度的覆蓋室內(nèi)（如地下停車場），所以就必須建設(shè)4G的室內(nèi)分布系統(tǒng)。而5G時(shí)代這樣的需求更為強(qiáng)烈，因?yàn)?G頻段更高，傳播距離和穿墻性能受到限制，將面臨更大規(guī)模的5G室內(nèi)建設(shè)。
5G室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)不容忽視
在2019年的IMT-2020（5G）峰會(huì)上，中國鐵塔技術(shù)部無線技術(shù)總監(jiān)鄒勇就提到，室內(nèi)是5G重要應(yīng)用場景，室內(nèi)的業(yè)務(wù)占比越來越高，據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，4G時(shí)代的70%業(yè)務(wù)發(fā)生在室內(nèi)，而5G將超過85%的應(yīng)用發(fā)生在室內(nèi)。
目前，我國5G頻段主要包括2.6GHz、3.5GHz、4.9GHz，未來還有毫米波。相比現(xiàn)在4G主流頻段，5G頻段比較高，頻段越高，傳輸損耗包括網(wǎng)絡(luò)穿透損耗都會(huì)很大。相關(guān)的數(shù)據(jù)表明，4G的sub-3GHz可穿透兩堵磚墻，C-Band只能穿透一堵磚墻，毫米波不具備穿墻能力。重要的5G室內(nèi)場景都會(huì)有5G室分（室內(nèi)分布系統(tǒng)）的建設(shè)要求，建設(shè)的重要性也就更加突出。
4G時(shí)代，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)使用場景主要還是集中于個(gè)人消費(fèi)者，通過軟件看電影、刷抖音、刷微博、語音或視頻社交等。5G網(wǎng)絡(luò)的到來會(huì)讓室內(nèi)應(yīng)用更加多樣化，對網(wǎng)絡(luò)的要求更高的，比如云、VR、AR、8K高清、智能制造、無線醫(yī)療，這些業(yè)務(wù)將主要發(fā)生在室內(nèi)。不過，在未來的5G應(yīng)用中，個(gè)人消費(fèi)者所占的比重不會(huì)太大，而涉及到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的企業(yè)級應(yīng)用才是重要部分。
筆者前段時(shí)間受邀參訪的很多5G應(yīng)用試點(diǎn)中，最切合實(shí)際的還是發(fā)生在企業(yè)工廠內(nèi)部，利用5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢借助AI技術(shù)，提高產(chǎn)品的制造效率，像基于5G的機(jī)器人廠內(nèi)巡檢、無人車廠內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)貨物等，給企業(yè)帶來了效益，企業(yè)也愿意為5G買單。而這些應(yīng)用企業(yè)級應(yīng)用就是發(fā)生在室內(nèi)的。
筆者參觀浙江新鳳鳴集團(tuán)，廠內(nèi)的IGV小車正在沿著規(guī)定的路線搬運(yùn)絲餅，絲餅位于下方白色長筒狀，小車受5G網(wǎng)絡(luò)控制，在廠區(qū)車間移動(dòng)
室內(nèi)分布系統(tǒng) 無源與有源
室內(nèi)分布系統(tǒng)的建設(shè)可以分為兩種類型，一種是無源分布系統(tǒng)，另一種是有源分布系統(tǒng)。前者是較為傳統(tǒng)的一種室分系統(tǒng)，在3G和4G時(shí)代就開始了采用這種方式，技術(shù)成熟，成本低。
3G網(wǎng)絡(luò)大量使用分布式基站架構(gòu)，在RRU（射頻拉遠(yuǎn)模塊）和BBU（基帶處理單元）之間用光纖連接。一個(gè)BBU可以支持多個(gè)RRU，采用BBU+RRU多通道方案，可以很好地解決大型場館的室內(nèi)覆蓋。
BBU+RRU+天線的基本概圖，非多通道
通常大型建筑物內(nèi)部的層間有樓板，房間有墻壁，室內(nèi)用戶之間有空間分割，當(dāng)采用BBU+RRU多通道的方案時(shí)，BBU集中放置在機(jī)房內(nèi)，RRU可安裝至樓層，之后RRU還要通過饋線接至能收發(fā)信號(hào)的天線上。而RRU連接到天線的過程中，就涉及到合路器的概念（POI技術(shù)），因?yàn)樵谑覂?nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)中涉及到三家運(yùn)營商，為了避免重復(fù)投資，就需要利用合路器將三家的信號(hào)融合到一起，通過同一天線收發(fā)，這也就是傳統(tǒng)無源室分系統(tǒng)的基本概念。
無源室分系統(tǒng)，合路器將信源傳來的信號(hào)融合，通過饋線傳輸?shù)教炀€上，目前的泄露電纜可以將饋線和天線替代
而在5G室分建設(shè)中，這種天饋系統(tǒng)（天線和饋線）就被泄露電纜替代。以地鐵隧道場景為例，泄露電纜的作用就相當(dāng)于把原來的天線拉長，沿著隧道放置，在隧道中均勻的收發(fā)信號(hào)，適用于狹長的區(qū)域場景，相比于點(diǎn)源天線，泄露電纜接收信號(hào)強(qiáng)度是均勻緩變的。
與無源室分系統(tǒng)相比，有源室分系統(tǒng)主要上由BBU、RHUB、pRRU三部分組成，BBU基帶處理單元首先連接到RHUB上，RHUB就類似于一個(gè)集線器（或交換器），可以連接多個(gè)pRRU，這里的pRRU可以看做傳統(tǒng)基站上的RRU的“小型化”，而收發(fā)天線就集成在pRRU內(nèi)部。實(shí)際上，這樣的組網(wǎng)方式也叫做“分布式皮基站”。與此相對應(yīng)的是“一體化皮基站”，也就是把BBU、pRRU集合成一體。一般來說，“一體化皮基站”覆蓋較小的簡單區(qū)域，“分布式皮基站”對于復(fù)雜的區(qū)域，擴(kuò)展方便。
有源室分系統(tǒng)，分布式皮基站，pRRU外邊看起來是一個(gè)盒子，里面集成了天線
無源室分與有源室分 如何選擇
相比于傳統(tǒng)的無源泄漏電纜室分方式，部署皮基站設(shè)備成本高。目前，三家運(yùn)營商的皮基站無法共享，都“各自為政”，像華為、中興這樣的大廠家本來是可以將三家運(yùn)營商的信號(hào)融合到同一個(gè)皮基站，技術(shù)上難度不大，但是出于利潤的考慮，設(shè)備廠商沒有動(dòng)力這樣去做，道理很簡單，假如一臺(tái)設(shè)備一萬元，三家運(yùn)營商三臺(tái)設(shè)備就三萬元，如果將其融合成一臺(tái)設(shè)備讓三家共用，這一臺(tái)設(shè)備也賣不了三萬元，設(shè)備制造商得不償失。
華為的Lampsite室分系統(tǒng)解決方案，屬于有源室分，PRRU5921是安裝在樓宇里面的“小盒子”，它是Lampsite解決方案的一部分，，而支持的多頻多模，筆者猜測很大可能是針對一家運(yùn)營商2G/3G/4G/5G
不過，筆者通過咨詢也得知，在一些展會(huì)上出現(xiàn)了共享型皮基站（同時(shí)支持三家運(yùn)營商），但不是華為、中興推出的，而是鐵塔公司聯(lián)合其他廠商研制的，這樣做的目的是，一旦市場上有人跳起來說一臺(tái)設(shè)備能同時(shí)支持三家運(yùn)營商，那么大廠商也只能被動(dòng)地推出皮基站共享產(chǎn)品。
雖然皮基站容量大，但是因?yàn)樵O(shè)備成本較高，其部署場景需要是人流量非常高的地方。業(yè)內(nèi)人士向筆者介紹，像新建的北京大興機(jī)場就部署了皮基站，因?yàn)檫@種場景下，有價(jià)值的客戶比較多，可以勉強(qiáng)進(jìn)行布設(shè)抵消成本。如果在人流量小的地方建設(shè)皮基站，成本太高，運(yùn)營商可能難以承擔(dān)。
但皮基站可以接入運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的管控，很多信息是可以回傳的，比方說，可以在網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)上看到pRRU是否掉線，是否出現(xiàn)故障等，能夠做到設(shè)備運(yùn)行的可視化。而泄露電纜就無法做到這一點(diǎn)，因?yàn)樗菬o源的，沒有電，無法回傳電信號(hào)，如果想要時(shí)間監(jiān)控，就得在泄露電纜外添加傳感器。
傳統(tǒng)的室內(nèi)分布系統(tǒng)（包括泄露電纜），是可以共享的，用合路器（POI技術(shù)）將三家運(yùn)營商的信號(hào)融合在一起，并且POI技術(shù)保證幾十個(gè)頻段隔離度減少干擾，再將信號(hào)傳輸?shù)叫孤峨娎|中，泄露電纜將三家運(yùn)營商的所有頻段的信號(hào)全部輻射出去，這樣通過泄露電纜實(shí)現(xiàn)三家運(yùn)營商的共享，節(jié)約室內(nèi)空間資源，降低了建設(shè)成本。
目前有一些新型的泄露電纜開始支持5G（2.6GHz與3.5GHz）信號(hào)，在鄭州、石家莊、濟(jì)南等地得地鐵內(nèi)也進(jìn)行了相關(guān)建設(shè)。鐵塔公司相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，“這些項(xiàng)目還是處于試點(diǎn)階段，沒有大規(guī)模的推廣開。這些試點(diǎn)實(shí)際上是鐵塔公司聯(lián)合相關(guān)廠家實(shí)地調(diào)試設(shè)備，之前設(shè)備不支持5G，現(xiàn)在與設(shè)備制造商合作進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，調(diào)試設(shè)備的應(yīng)用效果。但有些頻段還沒有完全打通，因?yàn)?G分為2.6GHz、3.5GHz、4.8GHz幾個(gè)頻段，這些頻段有的已經(jīng)打通，有的還在攻關(guān)?！?
截圖自河南日報(bào)網(wǎng)
不過，室內(nèi)設(shè)置皮基站還是由運(yùn)營商自己主導(dǎo)，按照原來國家工信部相關(guān)文件，關(guān)于共享共建的的指導(dǎo)性意見，約定了對于機(jī)場、大型場館、多業(yè)主商務(wù)樓宇等場景，天饋（天線、饋線）系統(tǒng)以及泄露電纜由鐵塔公司共建，而信源部分（包括pRRU，BBU等）由運(yùn)營商構(gòu)建，通俗的理解就是，通信天線由鐵塔公司建設(shè)，從BBU到RHUB再到PRRU屬于信源，由運(yùn)營商負(fù)責(zé)。當(dāng)然，也有個(gè)別地區(qū)的鐵塔公司特別受到運(yùn)營商認(rèn)可，運(yùn)營商購買設(shè)備讓鐵塔公司幫忙施工。
對于未來5G室分建設(shè)，中國鐵塔技術(shù)部無線技術(shù)總監(jiān)鄒勇也指出，無源和有源室分互有缺點(diǎn)，在5G時(shí)代也是揚(yáng)長避短、優(yōu)勢互補(bǔ)的關(guān)系。將來的5G室分建設(shè)將會(huì)在成本和性能中取得一個(gè)平衡，有源室分主要應(yīng)用在高容量區(qū)域，無源室分作為低成本技術(shù)方案主要應(yīng)用在一些其他地區(qū)，兩者互為補(bǔ)充。
5G室分系統(tǒng)建設(shè) 高額入場費(fèi)拉高成本
現(xiàn)在不論是室外建設(shè)基站，還是室內(nèi)建設(shè)分布系統(tǒng)，都要和業(yè)主打交道，業(yè)主都要收取費(fèi)用，不會(huì)免費(fèi)的提供建設(shè)場地。目前只有公共的綠地、設(shè)施等，靠政府出臺(tái)的紅頭文件，便宜或者免費(fèi)租給鐵塔公司使用，其他地方還是需要收取高額費(fèi)用的。
業(yè)主收費(fèi)的名目比較多，比如說，入場協(xié)調(diào)費(fèi)、場租費(fèi)等。實(shí)際上，最終目的就是為了要錢。以給地鐵安裝移動(dòng)信號(hào)發(fā)射設(shè)備為例，地鐵運(yùn)營方要價(jià)特別高，有時(shí)甚至不讓外界公司進(jìn)入內(nèi)部進(jìn)行建設(shè)，地鐵公司考慮自己建設(shè)，因?yàn)橄嚓P(guān)設(shè)備可以在市場上買到，部署的技術(shù)方案難度也不大，自己建好之后將來以高價(jià)租給運(yùn)營商收取租金。這里需要說明一點(diǎn)，地鐵的場景比較特殊，要么有信號(hào)，要么絕對沒信號(hào)。與樓宇場景不同，可以從在一棟樓宇上建設(shè)基站向?qū)γ鏄怯钶椛湫盘?hào)，而地鐵隧道只能放置泄漏電纜，只能和地鐵公司一家談判。不過也可以理解，因?yàn)榈罔F建設(shè)成本高，收入也處于虧損狀態(tài)，它也要想辦法賺錢，彌補(bǔ)資金虧損。
室分系統(tǒng)與WiFi 誰將淘汰誰
WiFi是將寬帶轉(zhuǎn)換為一種無線接入，但是家里的帶寬速率還是有限的，而5G無線接入的速率肯定比wifi高的多。在家里面有4G信號(hào)，一般情況下也很少連接WiFi。而且在不同房間里的WiFi需要來回切換認(rèn)證，有時(shí)速率還趕不上4G。
其實(shí)，中國移動(dòng)在2011年到2012年進(jìn)行過大規(guī)模的WiFi建設(shè)，那個(gè)時(shí)候是因?yàn)橐苿?dòng)的TD—SCDMA技術(shù)上面存在缺陷，導(dǎo)致移動(dòng)的3G比較落后，為了進(jìn)行補(bǔ)充，所以在很多公共區(qū)域、高校場所建設(shè)WiFi進(jìn)行覆蓋，走到那里就可以搜索到ChinaMobile進(jìn)行連接。那個(gè)時(shí)候，WiFi可以彌補(bǔ)移動(dòng)的3G不足，但是到了2013年，開始上4G的時(shí)候，移動(dòng)馬上就減少了WiFi的投資規(guī)模。
現(xiàn)在對于信息安全持謹(jǐn)慎態(tài)度的人，基本上不會(huì)連接別人的WiFi，筆者的朋友就遇到過這樣的情況，在一家飯店吃飯，登錄了飯店的WiFi，結(jié)果QQ賬號(hào)被盜，在所有的工作群發(fā)一些亂七八糟的消息。
確實(shí)有些學(xué)者也指出室內(nèi)WiFi建設(shè)成本相對較低，但是面對高容量場景，WiFi還是不能應(yīng)對的。相對于5G，WiFi畢竟還是“輕量級選手”， 而WiFi的場景可以用技術(shù)成熟、成本低的傳統(tǒng)有源室分系統(tǒng)替代。從筆者與一線項(xiàng)目統(tǒng)籌人士的交流情況看，運(yùn)營商和鐵塔公司對于建設(shè)性能有限的WiFi也沒有激情。
結(jié)束語
5G的室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)確實(shí)面臨極大的挑戰(zhàn)，有限傳播距離和穿墻性決定了其需要大規(guī)模部署，而建設(shè)成本高也讓鐵塔公司和運(yùn)營商“壓力山大”。在進(jìn)行實(shí)際部署時(shí)，還需要精細(xì)規(guī)劃，選擇合適的室分類型，聯(lián)合廠家開發(fā)低成本可共享的5G設(shè)備，同時(shí)避免運(yùn)營商“各自為政”，以鐵塔公司統(tǒng)籌，加大共建共享力度，從各個(gè)方面進(jìn)行降本增效。
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