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中国联通 5G 数字化室分 技术 白皮书 中国 联通 2019 年 6 月 中国联通 5G 数字化室分技术白皮书 2 / 24 版权所有 中国联通网络技术研究院， 2019 目 录 1 引言 . 4 2 5G 室内网络演进的驱动力 . 5 2.1 5G 业务需求 . 5 2.1.1 流量需求持续增长 . 5 2.1.2 室内流量占比将超 80%，室内应用需求激增 . 6 2.2 室内 5G 业务对网络的需求 . 6 3 5G 室内网络部署面临的挑战 . 9 3.1 室外覆盖室内性能降低 . 9 3.2 无源分布系统演进困难 . 9 3.3 5G 室内数字化产品带来运维挑战 . 10 4 数字化室分产品演进趋势 . 11 4.1 宽带化 . 11 4.2 多样化 . 11 4.3 共享化 . 12 4.4 融合化 . 13 4.5 网管统一化 . 14 4.6 接口标准化 . 14 4.7 运维智能化 . 15 4.8 白盒化 . 16 中国联通 5G 数字化室分技术白皮书 3 / 24 版权所有 中国联通网络技术研究院， 2019 5 中国联通数字化室分产品规划 . 17 5.1 一体化微 RRU 设备 . 17 5.2 扩展型微站设备 . 18 5.3 数字微分布设备 . 20 6 中国联通 5G 数字化室分创新发展联盟及推进计划 . 22 6.1 中国联通 5G 数字化室分创新发展联盟 . 22 6.2 中国联通 5G 数字化室分创新发展联盟推进计划 . 22 7 总结与展望 . 24 中国联通 5G 数字化室分技术白皮书 4 / 24 版权所有 中国联通网络技术研究院， 2019 1 引言 随着通信技术的演进以及用户行为习惯的变化，移动数据业务呈现指级增长。目前室内区域产生的移动网络流量在整个网络中已经占有了非常高的比例， 伴随着 5G 业务种类的持续增加 和 行业边界的不断扩展，业界预测未来更多的移动业务将发生在室内。因此， 5G 时代的室内移动网络至关重要，将成为运营商的核心竞争力之一。 而在 5G 网络时代，部署频率与原有网络存在 较 大差异， 与 4G 相比， 5G 将在 C-Band 和毫米波上部署， 因此如何提升室内用户的体验将是未来运营商所需要面临的挑战。而在另一方面，在室内业务占比进一步提升的情形下，室内站点话务占比例却很低下，难以满足未来 5G 大话务量的需求。相比于现有的 4G 网络， 5G 网络通过支持大带宽、高频段以及更多天线端口等关键技术从而实现了用户体验的提升。因此对于未来的 5G 室内部署而言，传统 2G/3G/4G 时代的解决方案也面临着巨大的挑战和创新的需求。 数字化室内分布式系统是一种支持多业务接入，目前已经成为有效解决未来5G 室内覆盖的方案之一。其采用数字化技术，基于光纤或网线承载无线信号传输和分 布的微功率室内多模覆盖方案。具有架构简单、部署灵活、工程成本低、多制式深度覆盖的特点，适用于热点扩容和盲点补充，帮助运营商快速解决室内网络覆盖问题。 中国联通于 2015 年发布了中国联通 LIGHT-Net 技术白皮书 ， 提出了 一种基于宏微紧密协同的新型综合解决方案 ； 并在 2018 年发布了面向 5G 的室内覆盖数字化演进白皮书 ，指明了中国联通 5G 数字化室分演进 的 思路。 本白皮书 进一步 提出了数字化室分产品演进的趋势以及中国联通数字化室分产品规划 。同时为推动 5G 室内数字化产品生态范围扩大，中国联通拟成立 5G 数字化室分创新发展 联盟，联合业界各厂家共同推动 5G 数字化室分生态链，推动数字化 室分 产品的开发和应用推广，助推联通 5G 精品网络建设。 中国联通 5G 数字化室分技术白皮书 5 / 24 版权所有 中国联通网络技术研究院， 2019 2 5G 室内网络演进的驱动力 2.1 5G 业务需求 2.1.1 流量需求持续增长 移动互联网高速发展带来了流量需求的持续爆发性增长。新业务层出不穷，网络高清视频、小视频应用、物联网、 AR/VR等应用的兴起，对网络流量及带宽提出巨大的需求。从图 1所示， 2013年至 2018年六年之间，移动互联网流量增长超过了 50倍。而我国 “互联网 +”国家战略明确指出，未来电信基础设施和信息服务要在国民经济中下沉，满足农业、医疗、金融、交通、流通、制造、教育、生活服务、公共服务、教育和能源等垂直行业的信息化需求，改变传统行业，促生跨界创新。如图 2所示，据思科 VNI报告，预测未来三年全球移动数据流量年复合增长 46%，到 2022年月度流量达到 77 Exabytes（ EB， 1018 Byte）。 数据来源：中国工信部官网 图 1 移动互联网流量及月度用户流量持续高速增长 中国联通 5G 数字化室分技术白皮书 6 / 24 版权所有 中国联通网络技术研究院， 2019 数据来源： Cisco Visual Networking Index 2019 图 2 2017-2022 年全球移动数据流量预测 2.1.2 室内流量占比将超 80%，室内应用需求激增 伴随 5G业务种类持续增多和行业边界不断扩展，新增各种应用需求包括智能家居、智慧城市、 AR/VR、自动驾驶、远程医疗、工业自动化、游戏云应用、高可靠应用、超高清视频等等。统计表明，目前超过 80%的业务发生在室内场景。越来越多的业务发生在室内，例如无线工厂，触觉互联网，移动 AR/VR，同步视频等。业界预测未来 5G超过 80%的移动业务将 发生在室内场景，因此运营商室内移动网络能力至关重要。 2.2 室内 5G 业务对网络的需求 网络技术本身在不断的演进与发展，行业业务应用与需求也随着网络技术的发展而愈加明晰，如基于技术进步下的工业物联，网络技术发展与行业业务应用特点两方面彼此相互促进、相辅相成，两者的结合日渐成为技术研究的重点与行业的关注焦点。 1219294157770204060801002017 2018 2019 2020 2021 202246% CAGR 2017-2022EB/Month中国联通 5G 数字化室分技术白皮书 7 / 24 版权所有 中国联通网络技术研究院， 2019 伴随 5G 业务种类持续增多和行业边界不断扩展，新增各种应用需求包括智能家居、智慧城市、 AR/VR、自动驾驶、远程医疗、工业自动化、游戏云应用、高可靠应用、超高清视频等等。在业务层面， 5G 室内网络演进凸显出了两个关键性要素： 室内网络宽带化演进 室内网络低时延化演进 表 1 展示了不同的 5G 业务对网络的需求。 表 1 不同 5G 业务对网络的需求 业务类型 子类型 传输速率 E2E 时延 可靠性 360 度视频 VR 入门级 96Mbps 10ms 中 高级 419Mbps Cloud VR 入门级 100150Mbps 10ms 较高 终极 4.7Gbps 超高清视频 全景直播 1080P 6Mbps 1050ms 中 2K 视频 10Mbps 8K 视频和云游戏 50M100Mbps 10ms 较高 无线医疗 远程内窥镜 360 度 4K+触觉反馈 50Mbps 5ms 高 远程超声波 AI 视觉辅助，触觉反馈 23Mbps 10ms 高 智能制造 无线工业相机 1-10Gbps 100ms 高 工业穿戴设备 1Gbps 中国联通 5G 数字化室分技术白皮书 8 / 24 版权所有 中国联通网络技术研究院， 2019 室内定位 精度 1m（ BW： 100MHz） 不依赖 不敏感 不依赖 从上表可以看出，为了满足 5G 新生的业务， 5G需要具备比 4G更高的性能，支持 0.1 1Gbps 的用户体验速率，毫秒级的端到端时延，室内定位精度达到米级。同时， 5G 还需要大幅提高网络部署和运营的效率，相比 4G，频谱效率提升5 15 倍，能效和成本效率提升百倍以上。 中国联通 5G 数字化室分技术白皮书 9 / 24 版权所有 中国联通网络技术研究院， 2019 3 5G 室内网络部署面临的挑战 3.1 室外覆盖室内性能降低 目前 2G/3G/4G 移动网络都是采用 sub-3G 频段进行覆盖， 5G 移动网络将在更高的 C-Band 和毫米波频段上部署，从而满足 5G 业务对超大频谱带宽的要求。和 4G 时代的 sub-3GHz 频段相比，在高频段部署的 5G 宏基站信号在室外照射来覆盖室内场景的时候面临更大的链路损耗问题，导致室内深度覆盖严重不足。相比于 sub-3GHz 频段 4G 宏基站信号， C-Band 频段室外信号穿透混凝土墙壁时每穿透 1 面墙壁会产生额外的 8-13dB 链路损耗，根据目前中国联通外场测试的数据， C-Band 对于室内只能进行穿透一层墙体的浅层覆盖，对于室内的深度覆盖远远满足不了 5G 体验的覆盖要求。 更高的毫米波频段 5G 信号导致的巨大衰减导致其基本丧失穿墙能力，毫米波信号穿透混凝土水泥墙的损耗超过 60dB。室外 5G 宏基站信号打进室内覆盖的方式相对于 4G 将 更为困难，需要配合在室内建设专门的室分网络，才能提供最优质的室内场景 5G 业务。 因此，室内场景的 5G 室分网络和室外 5G 网络同步部署，才能够保障移动用户室内外体验一致性。这跟 4G 时代先建设室外宏站来覆盖室内室外，再加强室内数字化室分建设的方式是有差异的。 3.2 无源分布系统 演进困难 无源分布式天线系统由功分器、耦合器、馈线、吸顶天线等组成，目前已建的无源分布式天线系统不支持 5G 频段，系统改造面临技术不可行、难实施、成本高等巨大的挑战。主要体现在以下几个方面： 1） 3.5GHz 系统难以利旧现有无源分布式系统。传统室分系统中很多元器件如合路器、功分器等还不支持 3.5GHz 或成本过高，更换难度很大。多组抽样测中国联通 5G 数字化室分技术白皮书 10 / 24 版权所有 中国联通网络技术研究院， 2019 试结果表明， Sub3G 器件在 3.5GHz 频段的关键性能指标（如插损、耦合度、驻波比）无法满足要求。 2） 3.5GHz 覆盖收缩： C-band 和 Sub 3G 相比，链路损耗（含无源分布式天线系统传输损耗、空中损耗、隔墙穿透损耗）更大，导致需要增加 C-band 信源以满足同覆盖要求。新建 5G 无源分布式系统，也将面临损耗大、成本高的问题。C-band 和 Sub 3G 的实际测试结果如下表： 表 2 不同频段室内网络综合损耗差 频段（ GHz） 综合损耗（ dB） 1.8 -9.9 3.5 基准 3） 4*4 MIMO 工程建设难度高， 1T1R/2T2R 升级到 4T4R 工程实施难度大：4 路 DAS 需要部署 4 根馈线、 4 套器件和天线，工程无法落地，另外，还会导致链路不平衡，引起性能问题；目前全球存量市场上有 90%以上的室内网络是 DAS，室内网络演进面临着非常严峻的挑战。 4）无源分布式系统无法满足可视化管理要求：无源器件（功分器、耦合器、馈线、吸顶天线）无论那一端出现故障，都需要人工逐步排查线路问题，头端和各网元不可视造成维护成本高，影响运维体验。 3.3 5G 室内数字化产品带来运维挑战 5G 时代网络设备部署密度加大，为室内网络设备智能化运维带来挑战。室内密集组网面临邻区管理、干扰控制，覆盖与容量优化等众多问题，考虑现存的多种制式网络，室内设备管理和维护均非常复杂。如何根据设备信道条件和用户业务需求自动优化网络资源，如何做到网络的可视化运维和故障的自动检测和愈合，直接决定了网络维护的 人工成本和运营商的 OPEX。