5G室内数字化发展规划及建议

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随着5g网络的商业化部署和5g行业应用的深入发展，越来越多的业务发生在室内，这就对运营商的室内网络覆盖、速度和容量提出了很高的要求。传统的室内分布系统难以满足日益增长的业务需求，运营商迫切需要通过室内数字网络部署来提升其业务服务能力。

在网络强国战略和提速降费的要求下，运营商需要探索新的网络建设和运营模式，提高5g网络的效益和资产运营效率。网络共建共享已成为5g电信运营商新的运营模式，室内网络共享给数字机房行业带来了新的需求和挑战。目前，数字房子行业还处于发展的初级阶段，这需要行业和运营商共同推动行业的繁荣和发展。

两大需求推动了室内数字产业的发展

需求1:业务需求

移动互联网的快速发展带来了流量需求的持续爆炸式增长。新业务层出不穷，高清视频、小视频应用、物联网、ar/vr等应用的兴起对网络流量和带宽提出了巨大需求。随着5g服务种类的增加和行业边界的扩大，新的应用需求包括智能家居、智能城市、ar/vr、自动驾驶、远程医疗、工业自动化、游戏云应用、高可靠性应用、超高清视频等。这些服务大多发生在室内场景。

据行业预测和实际统计，未来80%以上的服务将发生在室内场景，如无线工厂、触觉互联网、移动ar/vr、同步视频等。这些业务对网络带宽、速度、延时、可靠性等提出了更高的要求。现有的传统室内分布系统网络不能满足多样化的业务需求，需要通过室内数字技术解决方案来满足日益增长的数据业务需求。

需求2:网络演进

移动通信系统的发展呈现出从低频到高频、从窄带到宽带、从800mhz/900mhz 2g通信系统到未来毫米波频段的2.6ghz/3.5ghz和可能的26ghz 5g系统、从2g系统的200khz带宽到3g的5mhz、再到4g系统的20mhz、5g系统的100mhz和毫米波的200mhz和400mhz带宽的演进趋势，系统带宽和频率不断提高。

首先，较高的频段带来了传统蜂窝网络下覆盖能力不足的问题，当传统的室外宏站用于覆盖室内场景时，面临更大的链路损耗问题，导致室内深度覆盖严重不足；其次，对于传统的室内射频分配系统来说，频率越高，链路损耗越大，越来越多的能量浪费在电缆和设备损耗上，导致覆盖效率低；最后，传统的射频分配系统也带来了多信道部署的局限性，使得5g高阶mimo的增益难以发挥，而室内系统的速度和容量较低，难以满足大带宽、大容量场景的部署需求。

为了满足室内业务的需求，运营商需要考虑各种部署方案，包括数字室内设备、现有频率重耕的das系统、社会化小站等。然而，越来越多的场景需要被室内数字产品所覆盖，以满足5g服务的需求并确保用户的声誉。

室内数字产品呈现五大发展趋势

设备宽带

为了满足移动网络5g典型室内业务的大带宽要求，如主ar所需的50兆位/秒下行带宽和入门级vr所需的100兆位/秒下行带宽，室内数字设备必须满足宽带的演进要求。4g数字机房原有的20mhz带宽已不能满足高速大容量的embb业务的需求，因此数字机房设备必须支持至少100mhz的系统带宽，才能满足室内基础数据业务的需求。

随着5g网络共建共享的推进，运营商也提出了室内共享200mhz和300mhz带宽的需求，这将进一步推动室内数字产品的宽带需求，数字室内设备需要满足200mhz和300mhz带宽的共享需求。

产品多样化

室内产品的数字化演进是大势所趋，5g数字房间设备的部署规模将显著提升。然而，多样化的室内场景有多样化的网络需求，5g数字房间设备需要支持多种形式。

根据业务场景的需要，高价值、高流量的大规模场景主要是室内高性能产品，具有数字化操作和灵活扩展能力；容量需求适中的中小型场景主要是室内低性能产品；低容量需求的小型和微型场景需要低成本的数字房间产品。

根据应用场景，运营商需要在公共场景部署分布式扩展的微站设备，在2b类场景部署企业级微站设备，在2h场景部署家庭级微站设备。

根据应用环境，空场景需要大功率集成产品，孤立场景需要外置天线产品，小型和微型场景需要低成本集成产品。

室内应用场景的多样化带来了室内数字产品的多样化，需要结合应用场景来推动室内数字产品的演进。

网络共享

随着运营商网络覆盖的不断深入和用户网络质量要求的不断提高，室内网络建设的投资比例越来越高，已经成为运营商网络投资和建设的主要瓶颈。室内多运营商共享技术可以帮助运营商在建设高性能数字网络的同时获得更好的投资回报率(roi)和分担投资成本，同时也可以缓解站内资源短缺、物业协调困难等问题，降低建设和维护成本。因此，运营商之间的网络共享逐渐成为5g网络建设的新模式。

目前，国内许多设备制造商纷纷推出室内数字多运营商共享解决方案，依靠强大的全带宽能力，满足运营商超高速室内移动宽带网络建设和多运营商共建共享的各种需求。

智能管理

随着5g商业时代的开启，数据流量激增，面对各种垂直行业的应用需求，网络复杂度不断提高，给传统的网络运维工作带来巨大挑战。现有的管理模式已经难以满足5g网络部署的云和智能化需求，未来的运营和维护将从关注稳定性和安全性转向应用需求和用户体验。迫切需要引入人工智能和大数据等新技术来促进网络运维的自动化和智能化发展。

2017年，3gpp在r15中引入了网络数据分析功能(nwdaf)，该功能有望成为网络功能的人工智能引擎。同年，etsi成立了zsm工作组，以实现自动化和智能化的网络运行和维护。业界已就应用人工智能技术实现智能5g网络达成共识。

开放容量

随着5g2b业务的发展，对网络能力的需求进一步扩大。根据不同的服务类别，网络能力需求差异很大。大带宽、低延迟、高精度定位、室内导航等。所有这些都要求网络增强更多的边缘处理能力和业务集成能力。有必要将5g网络与mec、网络切片等技术相结合，支持更灵活的组网和更丰富、更好的服务，并提供第三方开发服务，以满足室内用户多样化的业务需求。同时，为第三方应用开放api接口将有助于吸引更多的第三方开发者进入室内生态系统，丰富系统应用形式，形成良性循环，促进室内行业更快更好的发展。

在共享经济下，室内数字化建设呈现两种应用模式

运营商之间的共享模式

“十三五”规划提出了“创新、协调、绿色、开放、共享”的发展新理念。以共享自行车为代表的共享经济近年来发展迅速，共享经济可以大大提高社会资源的利用效率，从而降低整体资本投资和运营成本。

为响应国家“十三五”规划的新发展理念，降低网络建设和运营成本，提高5g网络的效益和资产运营效率，国内运营商积极启动5g网络建设和共享模式，实现互利共赢发展，推动国家绿色经济发展。

目前运营商网络的共建共享主要采用无线接入网共享模式，支持多运营商共享，为不同运营商配置不同的移动网络号(plmnid)，用户通过自动识别不同的网络号接入各自的核心网。让我们以运营商甲和运营商乙的共享方案为例。双方的核心网络是独立的，基站是共享的。单个共享基站被同时虚拟化为两个基站A和B，它们通过基站回程网络连接到各自的核心网络，并同时为两个用户服务(如图1所示)。

图1接入网共享方案示意图

在接入网共享方案中，虽然物理上只有一个共享基站，但逻辑上同时有两个逻辑基站和物理核心网。每个共享方都有一个逻辑上端到端可控和安全的5g网络，该网络的开户、收费和策略控制由归属运营商管理。接入网共享方案不仅保证了用户和业务的独立性，还减少了投资比例最大的无线基站设备数量，大大降低了网络建设和运营维护成本。

面对室内共建共享的需求，数字机房产品应满足接入网共享功能，能够同时广播多个运营商的PLMN，并按照PLMN标准执行小区参数和互操作配置功能。考虑到运营商现有的带宽需求，需要支持200mhz和300mhz带宽配置，以满足多运营商共建共享的需求。

行业共享模式

运营商之间的网络共建共享可以最大限度地提高网络建设和运营的效率，满足室内用户的数字服务需求。目前主要针对2c用户和公共场景下的网络覆盖模式。根据B2B行业的应用，不同行业的客户需求有很大不同。许多行业对设备和数据的本地化有着强烈的需求，并且更喜欢建立自己的专用网络。然而，它们面临着建设成本高、频率资源少、跨区域互通困难、运行维护成本高等问题。

5g网络通过端到端分片、边缘云部署、upf汇聚、网络共享等技术，为行业专网和公网的融合提供了新的技术方案和共享模式。行业用户可以借助运营商的产业链和运营能力构建公私一体化网络，通过自建数字机房和子设备实现行业覆盖，共享运营商的频率资源提供高带宽业务保障，通过运营商的核心网络在控制平面上实现全网互通，通过upf汇聚和边缘云在本地部署用户，实现设备和数据的安全可控。运营商通过端到端的网络分片实现专网和公网资源的分离，在满足行业需求的基础上实现公网覆盖，实现运营商和行业客户的双赢。

随着5g网络的大规模部署和行业应用的蓬勃发展，相信未来行业共享和合作模式将会有更多的创新，从而推动行业应用的蓬勃发展。

工业发展仍处于初级阶段

它需要多方协调和促进

目前，5g数字房子行业仍处于发展初期，相关技术和产品实现方案主要包括以下三种类型。

一种基于asic架构。asic是一种专用集成电路，是为专业用途定制的芯片。asic芯片技术的所有接口模块(包括控制模块)都连接到一个矩阵背板，该背板可以通过从asic芯片到asic芯片的直接转发，同时与多个模块进行通信。其特点是结构简单具体、性能强、功耗低、体积小，其主要缺点是灵活性差、软件可编程性低和行业相对封闭。

其次，它基于x86体系结构。在该方案中，基站的所有协议栈都由通用x86服务器和fpga加速器卡处理，其中x86服务器实现nr空端口协议栈和一些物理层功能，而fpga加速器卡实现phy和系统同步、定时和转发功能的一些位级加速功能。其优点是硬件通用性强，易于与mec集成，应用扩展能力强，与垂直行业应用结合良好；主要缺点是系统效率低，硬件功耗相对较高，基带单元成本较高。

第三种基于soc架构。soc芯片提供5gnr物理层(phy)解决方案，上层协议(l2/l3)通过使用第三方npu(推荐多核arm处理器)的pcie接口互联，其转发通过fpga与射频前端互联。基带单元的硬件功耗相对较低，成本较低。其主要缺点是硬件通用性差，应用扩展能力弱。

就5g数字机房设备行业的发展而言，目前的产业链尚不成熟和完善。主要设备制造商仍然使用asic架构来提供高性能数字房间设备，以满足5g初始大容量场景的部署需求。社会微型站制造商缺乏asic集成。能力，主要是利用x86架构提供扩展的微站设备，尚未达到商业化水平；在4g中广泛使用的Soc方案还不成熟，需要进一步的工业推广。

关于在数字房间中推广行业的建议

与采用asic和soc技术解决方案的4g数字房子产业链相比，5g数字房子产业链的发展相对简单，主要是基于从x86架构到白盒的演进方向。处理器和fpga等主要核心器件主要依赖国际产业链，国内自主可控性存在很大不足。目前，设备成本和功耗还没有达到大规模商业化的要求。还要进一步推动相关产业的发展，从国家和行业的角度推动核心芯片和器件的自主研发，培育独立可控的产业链，推广更多低成本、高性能的产品，满足5万个行业的应用需求。

关于推广数字基础设施的建议

5g室内数字网络的部署不仅是为了满足运营商对2c用户的网络覆盖需求，也是面向成千上万个行业的行业数字化转型的重要基础。它是网络强国和数字经济战略的重要组成部分，需要国家、行业和运营商的协调推进。

随着我国城市化的快速发展，城市建筑数量巨大，对数字化和智能化建筑的需求强烈。然而，运营商受限于业务和收入增长之间的“剪刀差”，室内数字投资建设薄弱，只能关注重点城市、重点行业和重要场景的建筑覆盖，难以支撑全建筑覆盖的需求。因此，有必要借助国家和行业的力量，推动室内数字网络的建设。希望在基础设施建设中，我国能够以室内数字通信系统为基本建设需求，形成水电网络一步到位的实施模式，通过室内网络共享提供差异化的数字服务，加快国家数字发展进程。

随着5g网络的商业化和工业应用的深入发展，室内数字网络的建设越来越重要。加快5g数字设备向宽带化、多样化、共享化和智能化的演进，推进室内共建共享网络建设。目前，数字机房子产业链仍处于发展初期，需要国家、行业和运营商的合作，共同推动5g产业的发展，加快国家数字发展进程。