根據廣泛引用的統計數據,大約80%的移動電話和數據流量是在室內(無論是家庭還是商業建筑物)訪問的。但是,隨著運營商開始認真推出5G網絡,這可能會改變。
這部分是因為當前的蜂窩時代已經將重點放在簡單地最大化語音和數據服務的潛力上。借助5G,我們將看到一個巨大的轉變,許多運營商和公司將運營自己的專用網絡,并針對各種應用和用例提供或使用蜂窩網絡。
這些用例中的一些最早的將包括經過廣泛討論的物聯網(IoT)和工業物聯網(IIoT),為農業,醫療保健,教育和制造業等最終用戶提供服務,從而充分利用5G的超低價延遲功能和部署頻譜的不同部分。
大多數運營商將需要顯著改變其網絡的核心層,以滿足在所有低,中距離和毫米波(mmWave)頻率上實現良好室內覆蓋的挑戰性需求。使挑戰更加復雜的是,許多較高頻段的傳播不佳,將難以在室內環境下工作。
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然而,運營商仍然不能忽視室內用戶-畢竟,正如我們指出的那樣,大多數蜂窩流量將繼續在室內使用。愛立信最新的移動性報告顯示,僅在北美,智能手機的平均每月使用量可能會從去年的8.5 GB增長到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),也仍然會增加對5G蜂窩網絡的性能產生壓力。
較差的傳播意味著更多的天線
運營商將需要通過使用比3G和4G所需的接入點更多的接入點來顯著增強其網絡密度來做出響應。這將是一個非常昂貴的操作,并且絕對不能保證收益。
5G室內覆蓋,尤其是涉及毫米波頻率的覆蓋,將需要最多數量的天線,具體配置取決于企業環境的類型。
當前,室內覆蓋主要依賴于分布式天線系統(DAS),該系統最初部署在大型體育場館,購物中心和機場,大量用戶同時使用其手機。之所以需要它們,是因為室外信號無法到達這些設施的所有部分,而安裝所有這些系統的成本很大程度上必須由運營商承擔。
DAS基本上是一個網絡,其中基站通過光纖連接到放置在室內或室外的一組天線。
盡管業界才剛剛開始為本質上易于部署的緊湊型天線定義行業標準,但也存在一些依賴于小型蜂窩技術的解決方案。
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。本質上,DAS網絡同時與遠程節點共享和接收信號,而小型小區通常彼此獨立運行。
“這已成為整個行業的重要而緊迫的問題。企業似乎愿意為Wi-Fi付費,但是迄今為止,對于室內蜂窩網絡的覆蓋范圍還不是一件容易的事。Rethink Research的聯合創始人兼研究總監,Analysis Mason的首席顧問Caroline Gabriel告訴EE Times,這在業務方面真是過時了。
商業與技術
運營商提出了不同的商業模式,以便他們可以在室內5G貨幣化。這必須包括與企業和建筑物的所有者分擔前期費用的方式”。
“有些運營商當然比其他運營商更注重企業,但是整個行業將不得不提出解決方案。除了購買所有必要頻譜所需的巨額成本外,網絡提供商也無力支付辦公大樓,大型場所或倉庫內的所有基礎設施費用。”
主要問題之一是,當今的DAS系統在良好傳播的低頻帶頻譜上運行,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現良好的室內覆蓋。
現在,我們正在看到被稱為“ 5G就緒”的數字分布式無線電系統(DRS)的出現。這些可以克服傳統DAS系統的許多缺點。大多數都采用了大規模MIMO等技術,因此允許與室外5G網絡并行地規劃和部署室內網絡。
愛立信的室內牢房。
在加布里埃爾(Gabriel)最近對梅森分析公司(Anason Mason)的研究報告中,她指出,這種整體優化的方法面臨一些挑戰。室內蜂窩系統需要以與室外不同的方式運行。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備,并且可能需要與其他IT系統(如LAN或邊緣計算)集成。
“技術不斷發展以滿足這些室內需求,但是每種解決方案在早期的網絡時代都有其缺點,與室外網絡的結合非常有限。”
無論如何,“與技術問題相比,技術問題要少得多,加布里埃爾建議。
根據業內許多人士的說法,在室內實現最佳蜂窩覆蓋的關鍵是將所有相關方,業主(以及在綠地中的潛在租戶),小型蜂窩供應商和運營商召集在一起的重要性。同樣很清楚,因為很明顯,室內解決方案將需要采用多種外形尺寸,可以組合起來,以實現用戶和運營商在成本,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供應商提出自己的專有解決方案。
愛立信已經開始與多家運營商一起測試其5G小型蜂窩解決方案(稱為5G無線電點),以便他們在從4G升級時可以重用部分現有的室內網絡基礎設施。
瑞典小組基于其無線電點系統架構,建議場所的運營商和所有者可以輕松升級和補充現有網絡。
諾基亞的AirScale mmWave收音機,安裝在體育場內。
諾基亞正在推廣其用于企業和住宅網絡的Smart Node系列基站,并表示該產品組合是其5G小型蜂窩產品線的補充,例如AirScale微型遠程射頻頭和AirScale室內無線電。
使用適用于小型蜂窩的Qualcomm 5G RAN平臺,預計將于明年第一季度推出Smart Node系列。這家芬蘭集團聲稱,該產品組合將“以比其他解決方案低得多的價格和更小的尺寸實現5G室內部署”。
諾基亞表示,模塊化設計的5G智能節點將結合高通公司的FSM 100xx軟件定義的小型蜂窩,可以通過多種方式進行部署,包括在墻壁,天花板甚至桌面上。
高通公司將5G室內領域視為重要機遇后不久,它發布了博客,列出了重大挑戰和潛在解決方案。在此甚至認為5G在毫米波頻譜中的傳播特性實際上可能是有益的,而不是缺點。
作者提出“毫米波不能從外部到內部良好傳播的事實也有利于在室內部署毫米波,因為相同的毫米波頻譜可以在室內與室外部署的協調性有限的情況下在室內重復使用。”
三星最近透露,其用于室內使用的Link Cell mmWave電池也使用高通公司的5G Ran平臺,Verizon將是其5G超寬帶網絡中首家部署該單元的運營商。這些公司的目標客戶是企業,制造和倉儲設施,公司辦公室,購物中心和體育場館等公共場所。
鏈接單元的第一個版本將支持28 GHz,并能夠支持四個100 MHz帶寬的頻率。緊湊的盒子設計將結合無線電,天線和數字單元,并且體積小于4升,據稱是迄今為止針對該市場的最小包裝之一。
三星正在準備其室內產品的中低端版本。Link Hub系列產品將集中于具有現有DAS設置的場所,而Link HubPro被設計為有源天線系統,并為中大型企業集成了集線器和室內無線電,并提供了廣泛的頻譜選擇。預計兩者都將于明年第一季度開始商業推廣。
Verizon還一直在對康寧的5G mm Wave室內解決方案進行試驗和現場測試,運營商表示這將是邁向私有5G網絡的非常重要的一步。整個系統將在一個設施中結合一個專用核心,室內蜂窩站點和一個移動邊緣計算(MEC)平臺。整個設置預計將在明年年初提供。
康寧還與高通公司建立了長期合作伙伴關系,將前者在小蜂窩方面的專業知識與高通公司在5G mm Wave技術上的優勢相結合。一個項目涉及在5G NSA(非獨立)mm Wave設計中部署高通的5G RAN平臺,專門針對企業和公共場所的室內覆蓋需求。目的是提供一種經濟高效,易于部署和可擴展的解決方案。
內勺
另外,Verizon還一直與Movandi和NXP Semiconductors合作開發中繼器,這些中繼器將擴大公共場所和建筑物中的毫米波覆蓋范圍,以及各種客戶設備的芯片組
同時,SK Telecom已與德國電信(Deutsche Telekom)合作開發用于室內5G的解決方案。該項目基于SKT正在進行的5G / LTE雙模中繼器的開發,德國運營商已在德國幾個城市進行室內覆蓋試驗。
華為擁有廣泛的DAS和DRS解決方案組合,從高端MIMO,城域和園區需求到針對小型場所的所謂Light Suite模型。該范圍還包括LampSite Sharing,這是一種適用于購物中心和校園等多個MNO用戶將使用網絡的位置的多運營商解決方案。
當然,該領域中還有其他規模較小且重點突出的公司,包括Boingo,Cobham Wireless,StrattoOpencell,iWireless Solutions和Zinwave。
Zinwave國際運營總裁Derek Paton對EE Times表示:“我們多年來一直為室內蜂窩覆蓋提供的DAS系統具有顯著優勢,它可以與所有網絡運營商的系統一起使用。”
“座右銘是一個盒子,所有頻率選項。因此,從當前的4G版本升級只是我們部署的架構的一次演進。而且最新的架構迭代也將適用于毫米波,因此非常適合5G。”
Zinwave的總部位于德克薩斯州達拉斯,但其大部分研發和裝配設施都在英國劍橋。
Zinwave的主集線器提供了與射頻源的接口,并將射頻信號轉換為光信號,并通過光纖連接到其他集線器或遠程控制器。
帕頓強調,該公司正在不斷刷新和完善其產品組合。“例如,我們的系統非常先進,該系統只需插入云基礎架構網絡即可。”
他還建議,大多數基于小型小區的選項都適用于小型建筑物和區域,“但是它們的伸縮性很好。”
在等式的商業方面,Paton歡迎會場和大型建筑物的所有者及時采取積極行動,以承擔下一代移動電話的良好室內覆蓋成本。
網絡運營商對此充滿活力,并開始提供新穎的解決方案。例如,T-Mobile正在推廣BYOC,以實現自己的覆蓋,這是一項舉措,運營商可在此為建筑物或場所所有者提供網絡覆蓋范圍的審查,批準及其信號源。
迄今為止,T-Mobile一直是采用這種方案的最積極的運營商,并且可以指出它支持的眾多商業和住宅場所,體育場,校園和購物中心,但是已知其他運營商也正在提供或致力于類似方案。
也許不可避免地,這里涉及一些監管問題,這些問題正在減緩進度。例如,特別是對于使用毫米波頻率進行部署的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”設計,以便用戶將能夠共享建筑物的5G網絡,而所有者無需為每個網絡提供商安裝天線。
但是迄今為止,存在諸如中立主機模型之類的標準。可以解決問題的其他技術,例如3GPP標準的多運營商核心網絡,幾乎沒有什么地方可以部署的。
在以美國為重點的電信行業解決方案聯盟(ATIS)的白皮書中討論了有關問題的詳細說明。
讓我們把最后的觀察結果留給卡羅琳·加布里埃爾(Caroline Gabriel)來強調,“如果要滿足企業要求,室內體驗質量就不能在5G時代中退居第二位。”
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