隨著5G網絡的商用化部署和5G行業應用的深入開展，越來越多的業務發生在室內，這對運營商室內網絡覆蓋、速率和容量提出巨大需求，傳統室內分佈系統難以滿足日益增長的業務需求，運營商亟需通過室內數字化網絡部署提升業務服務能力。
在網絡強國戰略和提速降費要求下，運營商需要探索新的網絡建設和運營模式，提升5G網絡的效益和資產運行效率，網絡共建共享成為電信運營商5G運營新模式，室內網絡共享也對數字化室分產業帶來了新的需求和挑戰。當前數字化室分產業尚處於發展初期，需要行業和運營商聯合推進產業的繁榮發展。
兩大需求驅動室內數字化產業發展
需求一：業務需求
移動互聯網的高速發展帶來了流量需求的持續爆發性增長。新業務層出不窮，網絡高清視頻、小視頻應用、物聯網、AR/VR等應用的興起，對網絡流量及帶寬提出巨大的需求。伴隨5G業務種類持續增多和行業邊界不斷擴展，新增各種應用需求包括智能家居、智慧城市、AR/VR、自動駕駛、遠程醫療、工業自動化、遊戲雲應用、高可靠應用、超高清視頻等，這些業務大多發生在室內場景。
根據業界預測和實際統計，未來超過80%的業務發生在室內場景，例如無線工廠、觸覺互聯網、移動AR/VR、同步視頻等，這些業務對網絡的帶寬、速率、時延、可靠性等方面都提出了較高的要求，現有的傳統室內分佈系統網絡難以滿足多樣化的業務需求，需要通過室內數字化技術方案滿足日益增長的數據業務需求。
需求二：網絡演進
移動通信系統的發展呈現出由低頻向高頻、由窄帶向寬帶演進的趨勢，從800MHz/900MHz的2G通信系統到2.6GHz/3.5GHz及未來可能的26GHz毫米波頻段的5G系統，從2G系統的200KHz帶寬到3G的5MHz，再到4G的20MHz以及5G系統的100MHz和毫米波的200MHz及400MHz帶寬，系統帶寬和頻率高度持續提升，這也對室內覆蓋帶來了巨大挑戰。
首先，更高頻段帶來了傳統蜂窩組網下覆蓋能力不足的問題，在用傳統室外宏站來覆蓋室內場景的時候面臨更大的鏈路損耗問題，導致室內深度覆蓋嚴重不足；其次，對於傳統的室內射頻分佈系統而言，更高的頻率帶來了更大的鏈路損耗，越來越多的能量浪費在線纜和器件損耗上，造成了覆蓋效率的低下；最後，傳統射頻分佈系統也帶來了多通道部署的侷限性，從而使得5G高階MIMO的增益難以發揮，室內系統的速率和容量較低，難以滿足大帶寬、高容量場景的部署需求。
為了滿足室內業務的需求，運營商需要考慮多樣的部署方案，包括數字化室分設備、現有頻率重耕合路DAS系統、社會化小站等。但是越來越多的場景為滿足5G業務需求及保證用戶口碑，需要通過室內數字化產品進行覆蓋。
室內數字化產品呈現五大發展趨勢
設備寬帶化
為應對5G典型室內業務對移動網絡的大帶寬需求，如初級AR要求下行帶寬50Mbit/s、入門級VR要求下行帶寬100Mbit/s，室內數字化設備必須滿足寬帶化的演進需求，原4G數字化室分的20MHz帶寬已難以滿足eMBB業務高速率和大容量的需求，因此數字化室分設備至少要支持100MHz的系統帶寬，以滿足室內基礎數據業務需求。
隨著5G網絡共建共享的推進，運營商也提出了在室內200MHz以及300MHz帶寬共享的需求，這將進一步推進室內數字化產品的寬帶化需求，數字化室分設備需要滿足200MHz以及300MHz帶寬的共享需求。
產品多樣化
室內產品數字化演進是大勢所趨，5G數字化室分設備部署規模將明顯提升，但多樣化室內場景有多樣化網絡需求，5G數字化室分設備需支持多種形態。
根據業務場景的需求，高價值、高流量大型場景以室內高性能產品為主，具備數字化運營、彈性擴容能力；容量需求適中的中小場景以室內中低性能產品為主；容量需求低的小微場景需要低成本的數字化室分產品。
根據應用場景劃分，公共場景需要運營商部署分佈式及擴展型微站設備，2B類場景需要企業級微站設備，2H場景需要家庭級微站設備。
根據應用環境劃分，空曠場景需要高功率一體化產品，隔斷場景需要外接天線型產品，小微場景需要低成本一體化產品等。
室內應用場景的多樣化帶來了室內數字化產品的多樣化，需要結合應用場景推進室內數字化產品的演進。
網絡共享化
隨著運營商網絡覆蓋的深入和用戶網絡質量需求的日益提升，室內網絡建設的投資佔比越來越高，成為運營商網絡投資和建設的主要瓶頸，室內多運營商共享技術可以幫助運營商在建設高性能數字化網絡的同時，獲得更好的ROI（投資回報率），共享投資成本，同時還可以緩解站址資源短缺和物業協調難度大等問題，同時降低建設和維護成本，因此運營商間網絡共享正逐漸成為5G網絡建設的新模式。
目前國內多家設備廠商先後推出了室內數字化多運營商共享解決方案，依賴強大的全帶寬能力，滿足運營商超高速室內移動寬帶建網和多個運營商共建共享等多種需求。
管理智能化
5G商用時代的開啟使得數據流量激增，面向各垂直行業領域的應用需求，網絡複雜度不斷提高，給傳統的網絡運維工作帶來巨大挑戰，現有的管理模式已經難以適應5G網絡部署全面雲化、智能化的需求，未來的運維將從關注穩定性、安全性轉向應用需求和用戶體驗，急需引入AI、大數據等新技術，推動網絡運維的自動化、智能化發展。
2017年，3GPP在R15引入網絡數據分析功能（NWDAF），其有望成為網絡功能的AI引擎，同年ETSI成立ZSM工作組，旨在實現自動化智能化網絡運維，業界已對應用人工智能技術實現5G網絡智能化達成共識。
能力開放化
5G 2B業務的發展，使得網絡能力的需求進一步擴大，針對不同的業務類別，其網絡能力需要也差異巨大，大帶寬、低時延、高精定位、室內導航等都需要網絡提升更多的邊緣處理能力和業務集成能力，需要將5G網絡與MEC、網絡切片等技術相結合，支持更靈活的組網和更豐富、優質的業務，提供第三方開發服務滿足室內用戶的多元化業務需求。同時針對第三方應用開放API接口，有助於吸引到更多的第三方開發者進入室內生態圈中，豐富系統應用形態，形成良性循環，促進室內產業更快、更好發展。
共享經濟下，室內數字化建設呈現兩種應用模式
運營商間共享模式
國家十三五規劃提出“創新、協調、綠色、開放、共享”發展新理念，以共享單車為代表的共享經濟在近幾年得到了飛速發展，共享經濟能夠大幅提升社會資源的效率，從而降低整體的資本投入和運營成本。
為響應國家十三五規劃的發展新理念，減少網絡建設和運營成本，提升5G網絡的效益和資產運行效率，國內運營商積極開啟了5G網絡共建共享的模式，實現互利共贏的發展，同時推進國家綠色經濟發展。
目前，運營商網絡共建共享主要採用無線接入網共享的方式，該方式支持多運營商共享，為不同運營商配置不同的移動網絡號（PLMN ID），用戶通過自動識別不同的網絡號來分別接入各自的核心網。下面以A、B兩家運營商共享方案為例，雙方核心網各自獨立、基站共享，單個共享基站同時虛擬為A和B兩個基站，通過基站回傳網絡分別接入各自的核心網，同時為雙方用戶服務（如圖1所示）。
圖1 接入網絡共享方案示意圖
接入網共享方案中，雖然在物理上只有一個共享的基站，但在邏輯上同時存在兩個邏輯基站和物理核心網，共享雙方各自擁有一張邏輯上的端到端可管可控安全的5G網絡，網絡的開戶、計費、策略控制均由歸屬運營商進行管理。接入網共享方案既保障了共享雙方用戶和業務的獨立性，同時減少了投資佔比最大的無線基站設備的數量，使網絡建設和運維的成本大幅降低。
面向室內共建共享需求，數字化室分產品應滿足接入網絡共享功能，能夠同時廣播多個運營商的PLMN並且根據PLMN進行小區參數及互操作配置功能，同時考慮運營商現有帶寬需求，需要支持200MHz及300MHz帶寬配置，滿足多運營商共建共享需求。
行業共享模式
運營商間的網絡共建共享能夠最大限度地提升網絡建設和運營效率，滿足室內用戶數字化業務的需求，目前主要針對2C用戶和公共場景下的網絡覆蓋模式。針對2B類行業應用，不同行業客戶的需求差異巨大，許多行業對設備和數據的本地化有強烈的需求，更加傾向於自建行業專網的模式，但面臨著專網建設成本高、頻率資源少、跨地域互通難、運營維護成本高等問題。
5G網絡通過端到端切片、邊緣雲部署、UPF下沉、網絡共享等技術為行業專網與公網的融合提供了新的技術方案和共享模式。行業用戶可以藉助運營商的產業鏈和運營能力搭建公專一體化的網絡，通過自建數字化室分設備實現行業覆蓋，共享運營商的頻率資源提供高帶寬業務保障，控制面通過運營商的核心網實現全程全網的互通，用戶面通過UPF下沉及邊緣雲部署在本地，實現設備和數據的安全可控。運營商通過端到端網絡切片實現專用和公網資源的隔離，在滿足行業需求的基礎上實現公網的覆蓋，達到運營商與行業客戶之間的雙贏。
隨著5G網絡的大規模部署和行業應用百花齊放，相信未來會有更多的行業共享與合作模式創新，從而推進行業應用更加蓬勃發展。
產業發展仍處初期
需多方協調推進
當前5G數字室分產業尚處於發展的初期，相關技術和產品實現方案主要包括以下3種。
一是基於ASIC架構方案。ASIC即專用集成電路，是為專業用途定製的芯片。ASIC芯片技術所有接口模塊（包括控制模塊）都連接到一個矩陣式背板上，通過ASIC芯片到ASIC芯片的直接轉發，可同時進行多個模塊之間的通信，其特點是結構簡單專一、性能強、功耗低、尺寸小，主要缺點在於靈活性差、軟件可編程能力低，產業相對封閉。
二是基於x86架構方案。此方案由通用的x86服務器和FPGA加速卡實現基站的所有協議棧處理，其中，x86服務器實現NR空口協議棧以及部分物理層功能，FPGA加速卡實現PHY的部分比特級加速功能以及系統同步、授時和前傳等功能。其優點在於硬件通用性高，便於和MEC集成，應用擴展能力強，利於和垂直行業應用結合；主要缺點是系統效率偏低，基帶單元硬件功耗相對稍高、成本較高。
三是基於SoC架構方案。SoC芯片提供5G NR物理層（PHY）解決方案，上層協議（L2/L3）採用第三方NPU（推薦多核ARM處理器）通過PCIE接口互聯，前傳通過FPGA與射頻前端互聯。基帶單元硬件功耗相對較低、成本低，其缺點主要是硬件通用性差、應用擴展能力弱。
在5G數字化室分設備產業發展方面，目前產業鏈尚未成熟完善，主設備廠商依然採用ASIC架構提供高性能的數字化室分設備滿足5G初期大容量場景的部署需求，社會化微站廠商缺少ASIC的集成能力，主要採用了x86架構提供擴展型微站設備，目前尚未達到商用化的水平；在4G中廣泛應用的SoC方案尚未成熟，還需要進一步的產業推動。
數字化室分產業推進建議
相比採用ASIC和SoC技術方案的4G數字化室分產業鏈，5G數字化室分產業鏈發展相對單一，目前主要是基於x86架構向白盒化的演進方向，主要的處理器、FPGA等核心器件主要依賴國際產業鏈，在國內自主可控方面存在很大不足，目前設備成本和功耗等性能方面也尚未達到大規模商用化的需求，還需要進一步推進相關產業的發展，要從國家和行業的角度推進核心芯片和器件的自主研發，培育自主可控的產業鏈，推進更加低成本、高效能的產品以滿足5G千行百業的應用需求。
數字化基礎設施推進建議
5G室內數字化網絡的部署不僅是滿足運營商面向2C用戶的網絡覆蓋需求，也是面向千行百業的行業數字化轉型的重要基礎，是網絡強國和數字經濟戰略的重要組成部分，需要國家、行業、運營商協調推進。
隨著國家城市化的快速發展，城市樓宇數量巨大，數字化、智能化樓宇需求強烈，但運營商受限於業務與收入增長的“剪刀差”，室內數字化投資建設乏力，僅能聚焦重點城市、重點行業、重要場景下的樓宇覆蓋，難以支撐樓宇全覆蓋的需求，需要藉助國家和行業的力量共同推進室內數字化網絡建設。希望在基礎設施建設中，我國能將室內數字化通信系統作為基本的建設需求，形成水電氣網一步到位的實施模式，通過室內網絡共享提供差異化的數字服務，加快國家的數字化發展進程。
隨著5G網絡的商用化推進和行業應用的深入開展，室內數字化網絡建設日益重要，需要加快推進5G數字化設備向寬帶化、多樣化、共享化、智能化方向演進，推進室內共建共享網絡建設。目前，數字化室分產業鏈尚處於發展初期階段，需要國家、行業、運營商協力推進，共同促進5G行業發展，加快國家數字化發展進程。
作者：中國聯通網絡技術研究院 馮毅 張濤 周瑤
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