4Gネットワーク構築の初期段階では、屋内カバレッジネットワークは主にパッシブDASソリューションが主流でした。周波数帯域の拡張性が高く、ネットワーク構築コストが低いという利点があります。ただし、それらのほとんどは、ネットワーク容量が少なく、視覚的な操作がないシングルチャネルシステムです。平和維持と屋内測位機能。交通ハブ、スタジアム、コンベンションセンターなどを含む大容量シナリオのニーズを満たすために、4Gネットワーク構築の途中に分散型レザー基地局が導入されました。ネットワーク容量が高く、視覚的な操作とメンテナンス、屋内測位機能が利用できます。ネットワークコストを削減するために、4Gネットワーク構築の後半に拡張ピコ基地局と統合ピコ基地局が導入され、ネットワーク容量とネットワーク構築コストは中程度でした。 4G時代の屋内カバレッジの主なスキームを表1に示します。各スキームには、適用可能なシナリオと独自の特性があります。
5G屋内カバレッジが直面する4つの課題
現在、5G屋内カバレッジは多くの課題に直面しています。この記事では、5G屋内ネットワークの展開が直面する4つの主要な課題をスペクトル、コスト、業界、ネットワークの側面から分析し、5G屋内ネットワークの進化の原動力を分析します。
最初は周波数選択です。 China Mobileを例にとると、China Mobileの5G周波数帯域には2.6GHzと4.9GHzが含まれます。 2.6 GHzの両方の周波数帯域が屋内と屋外で使用される場合、同一チャネル干渉の問題が浅い屋内エリアに存在し、ネットワークのパフォーマンスが低下します。 4.9 GHzの屋内周波数帯域を使用すると、同じ周波数の干渉の問題は発生しませんが、4.9 GHzのリンク損失は2.6 GHzと比較して6〜10 dB増加します。したがって、China Mobileは2.6GHzの同一チャネル干渉と高い4.9GHzの損失という課題に直面しています。
二つ目は設備費の高騰です。 4Gルームサブ機器と比較して、5G機器は、動作周波数帯域、キャリア帯域幅、チャネル数、および送信電力が大幅に改善されています。表2に示すように、動作周波数帯域は2.3GHzから2.6GHzに増加しています。キャリア帯域幅は20MHzから100MHzに増加し、デュアルキャリアモードでの合計帯域幅は160MHzに達しました。分散ピコ基地局のチャネル数が2チャネルから4チャネルに拡張され、拡張タイプピコ基地局はまだ2チャネルです。パッシブルームのシングルチャネル送信電力は20Wから100W〜160W（デュアルキャリア）に増加し、アクティブルームのシングルチャネル送信電力は0.125Wから0.25Wから0.4W（デュアルキャリア）に増加します。上記4つの要因を考慮すると、5Gルームのサブネットワーク構築の初期段階では、設備コストが大幅に増加します。
第三に、業界の成熟度を改善する必要があります。 5Gパッシブルームサブシステムには、高出力の2チャネルRRU機器が必要です。現在、シングルチャネル160Wパワーアンプおよびトランシーバースイッチ業界は未成熟です。一部のメーカーは、マルチスプリットパワーアンプとカスケードトランシーバースイッチを使用した実装ソリューションを導入していますが、それらのパフォーマンスと消費電力をさらに改善する必要があります。ホワイトボックススモールステーションは、5Gアクティブルーム部門の技術開発トレンドの1つです。現在、業界は主にX86 CPU + FPGAの実装に焦点を当てていますが、これには過剰な電力消費と高コストの問題があります。一部のチップメーカーは、ASIC（特定用途向け集積回路）ソリューションを促進して機器の消費電力と実装コストを削減する計画を立てていますが、研究開発の進捗をさらに加速する必要があります。
第4に、屋内プライベートネットワークに対する差別化されたニーズがあります。ほとんどの垂直産業アプリケーションは、屋内環境で発生します。低遅延、高アップリンク、高信頼性、屋内測位など、差別化された要件が屋内プライベートネットワークに提示されます。彼らはまた、部屋分割装置、ネットワーク最適化、およびネットワーキング方法を提案します。新しい要件。さらに、屋内のパブリックネットワークと屋内のプライベートネットワークの組み合わせ、2.6 GHzと4.9 GHzの使用戦略などの問題をさらに調査する必要があります。
5G屋内カバレッジネットワークには洗練された構造が必要
5G屋内シーンは、キャパシティ要件に基づいて、カバレッジシーン、エクスペリエンスシーン、およびキャパシティシーンに分類できます。 3種類のシーンは、特定のニーズに対応しています。カバレッジシナリオは、ネットワークレート/容量の要件が低く、CAPEXおよびOPEXの低い値を受け入れることができます。 5G部屋分割ネットワークは主に1T1Rです。エクスペリエンスシナリオには中程度のネットワークレート/容量要件があり、中程度のCAPEXおよびOPEX値を受け入れることができます。 5Gの部屋分割ネットワークには2T2Rが主な要因です。容量のシナリオには高いネットワーク速度/容量要件があり、高いCAPEXおよびOPEX値は許容範囲です。 4T4Rはメインの5Gルームネットワークです。 3種類すべての屋内シーンには、視覚的な操作とメンテナンス、屋内配置、弱いカバレッジ分析、人の流れの分析、簡単な拡張、柔軟な容量拡張などの基本的な機能が必要です。
5Gパッシブルームカバレッジプラン
パッシブルームのカバレッジスキームは2G、3G、4Gの時代に広く使用されているため、事業者はパッシブルームのネットワークリソースを巨大に持っています。不完全な統計によると、チャイナモバイルの既存のネットワークには約1億個のパッシブルームアンテナがあります。既存のインフラストラクチャを排除することは、事業者が5Gネットワークを構築するための効率的な方法です。パッシブルームサブシステムのソースに5Gを追加する必要があるだけです。 NR源は十分であり、建設費と建設期間は最も低い。調査データによると、事業者の既存のネットワーク内のパッシブルームネットワークは、2005年まで遡ることができ、ネットワーク上で15年間稼働しています。一方では、パッシブルームサブシステムに長期的な安定した作業とその後の進化能力があることを示し、他方では、ほとんどのパッシブルームサブシステムが停止していることを示しています。 2.6G NRをサポートしていないパッシブルームブランチステーションの場合、一部のパッシブコンポーネントとルームアンテナは、ルームブランチ整流により交換できます。交通需要の高いサイトでは、大容量の部屋分割システムを構築できます。
図2に示すように、アップグレード条件のある新しいシナリオと古いシナリオでは、5Gパッシブルームカバレッジスキームを使用できます。従来のパッシブルームの分離と比較して、新しいソリューションはパッシブルームの分離の長期的な障害の解決に重点を置いていますは監視できませんが、屋内測位機能を提供しながら、低コスト、低消費電力、拡張の容易さといった利点を保持しています。
5Gアクティブルームカバレッジプラン
5Gアクティブルームのサブカバレッジスキームは、基本的に4Gスキームと同じです。図3に示すように、BBU、ハブ、RFユニットを含む3レベルの構造で構成されています。 BBU設計スキームの観点から、アクティブルームは、X86 CPUアーキテクチャに基づく拡張ピコ基地局と、ASICアーキテクチャに基づく分散ピコ基地局に分割できます。 RFユニットサポートモードの観点から、アクティブな部屋の分割は、5Gシングルモード機器と2G / 4G / 5Gマルチモード機器に分けることができます。アクティブルームカバレッジソリューションの利点は、柔軟な容量拡張であり、高効率の公園や展示センターや大きな潮汐効果に代表される高いネットワーク容量の屋内カバレッジシナリオのニーズに対応できます。
5Gコンバージドネットワークカバレッジソリューション
5Gコンバージドネットワークカバレッジソリューションは、低コスト、低消費電力、パッシブルーム分割の容易な拡張という利点と、アクティブルーム分割の柔軟な容量拡張の利点を組み合わせています。また、人の流れの分析、弱いカバレッジ分析、屋内測位、視覚的な操作およびメンテナンス機能も提供できます。第1世代の統合ネットワークカバレッジスキームを図4の左側の図に示します。4チャネルの分散型ピコ基地局を信号源として使用します。出力RF信号は、4つの電力分配器を通過した後、ペアで結合され、8つのデュアル偏波に接続されます。アンテナは、ダウンリンクデュアルストリームレートエクスペリエンス機能を提供できます。第2世代の統合ネットワークカバレッジスキームを図4の右の図に示します。4チャネルの分散ピコ基地局が信号源として使用されます。出力RF信号は、Bluetoothゲートウェイの内蔵電力分配器を通過して、フォーインワンを実現し、次にフォーインワンを実現します。バンドルされた1/6ケーブルは、8つの4T4Rアクティブルームアンテナに接続され、ダウンストリームの4ストリームレート体験機能を提供できます。
5Gコンバージドネットワークカバレッジソリューションには、3つの主要な利点があります。
まず、インストールが便利です。外部パッシブアンテナを使用しているため、基地局を信号源として天井の外側に配置する必要がなく、設置場所がより柔軟になり、設置コストと美化コストを削減できます。
2つ目は柔軟な進化です。通信システムが変更されるか、周波数スペクトルが変更されると、コンバージドルーム分割ソリューションは、少数のピコ基地局を置き換えるだけで済みます。電力分配器、ルームアンテナ、およびRFフィーダーは再利用でき、反復と進化の柔軟性が高くなります。
3つ目は、共同構築と共有です。複数のオペレーターの顧客に通信サービスを提供する場合、コンバージドルームのサブプログラムは、ソースにさまざまなデバイスをインストールするだけで済みます。共同構築と共有は、コンバイナ、パワーディバイダ、ルームアンテナを介して実現できます。目標。
3部屋カバレッジスキームの比較分析
上記の分析に基づいて、3部屋カバレッジスキームの包括的な比較結果を図5に示します。これらの中で、パッシブルームカバレッジスキームには、CAPEX、OPEX、および拡張の容易さの点で明らかな利点があります。アクティブルームカバレッジスキームには、eMBB、柔軟な拡張、およびトラフィック分析において明らかな利点があります。統合ネットワークカバレッジスキームのインジケーターはすべてパッシブです。そしてアクティブな部屋のサブカバレッジスキーム、包括的な利点は明白です。
5G屋内カバレッジネットワークにはインテリジェントな進化が必要
5G時代には、事業者のビジネスオブジェクトはToCからToCおよびToBに移行しました。事業者は、新しいビジネスモデルを探索する際に、コアとなる強みに集中する必要があります。
国際事業者の変革の成功例によると、新しい事業分野には次の4つの特徴があります。まず、この分野の事業は、事業者の規模を活かせる多数のユーザーをカバーする規模の需要を形成しています。利点;第二に、この分野のビジネスニーズ。特定の資産投資は、事業者の既存の資産重視の利点を利用できます。 3つ目は、この分野のビジネスは、オペレーターの物理的なチャネルを利用するために、オンラインとオフラインを組み合わせる必要があることです。 4つ目は、この分野のビジネスには高い信頼性が必要であること、事業者の社会意識を十分に活用できることです。
事業者は大規模な屋内カバレッジネットワークを持っています。このネットワークの利点に基づいて、新しいデジタルビジネス領域を探索する方が簡単です。ただし、既存の部屋のネットワークノードはモバイル通信機能しか備えておらず、オペレーターが新しいデジタルビジネス分野を拡大することをサポートできません。次に、部屋分割ネットワークの2種類のエンドノード（AaaSとスマートボックス）のインテリジェントな進化のアイデアを紹介します。
インテリジェントな進化のアイデア1：AaaS
AaaS（サービスとしてのアンテナ：サービスとしてのアンテナ）は、屋内通信ネットワークの新しい概念です。ポジショニングネットワーク、モノのインターネット、通信ネットワークを深く統合して、部屋の内訳監視、屋内の弱いカバレッジ分析、屋内の正確なポジショニング、精密マーケティング、およびIoT情報収集のための5つのコア機能を形成します。
AaaSプラットフォームに基づく屋内測位方式を図6に示します。Bluetooth測位ビーコンはパッシブルームアンテナと統合されており、Bluetoothビーコンによって送信される測位基準信号はルームアンテナに結合されて送信されます。 Bluetoothゲートウェイは、屋内通信ネットワークに接続されています。一方では、ルームスプリッター/カプラーを介してルームアンテナに統合されたBluetoothビーコンに電力を供給し、他方では、常にBluetoothビーコンの動作状態を監視します。 Bluetoothビーコンは、自身のMACアドレスを保持するブロードキャスト情報を継続的に端末に送信することにより、正確な測位サービスを実装します。ブロードキャスト情報が盗まれるのを防ぐために、Bluetoothゲートウェイは、ルームアンテナ内のBluetoothビーコンのMACアドレスを定期的に変更します。
AaaSプラットフォームベースのIoT取得ソリューションを図7に示します。屋内センサーは、収集した情報（温度と湿度の値、煙警報など）をブロードキャストパケットの形式で送信し、パッシブ屋内サブアンテナ内蔵Bluetoothビーコンは周囲を受信します。 Bluetoothセンサーによって送信されたブロードキャストパケット情報は、パワースプリッター/カプラーを介してBluetoothゲートウェイに送信されます。 Bluetoothゲートウェイは、センサーデータを含む情報をデータ分析のためにクラウドプラットフォームに送信し、最終的に各センサーによって検出された情報を提示します。クラス屋内環境情報。
AaaSプラットフォームに基づいて、将来的には、アクティブルームの端にあるピコ基地局内にワイヤレス充電モジュールを統合して、既存のワイヤレス充電技術の短距離の問題を解決することも可能です。また、可視光通信モジュールを統合して、オペレーターのネットワーク通信サービス率を向上させることもできます。
Intelligent Evolution Idea 2：スマートボックス
スマートボックスは、デジタルツインシティ向けの屋内通信ネットワークの新しいコンセプトです。スマートシティの概念としてのデジタルツインシティの新しい概念は、実際の物理的な都市の全量のデータを仮想モデルに動的かつ継続的にマッピングし、それによって新しい地域管理モデルを提供することです。都市スマート産業および都市計画シミュレーションとして。テクノロジーアプリケーション。
中国情報通信技術院が発表した「ツインシティリサーチレポート（2019）」のホワイトペーパーでは、デジタルツインシティの3水平および2水平の全体的なアーキテクチャを提案しています。 3つの視野には、新しいインフラストラクチャ、インテリジェントな操作ハブ、およびスマートアプリケーションシステムが含まれます。スマートシティに基づいたセキュリティの防衛線、標準、および仕様は、技術的範囲とスーパーアプリケーションに対するより高い要件を提示します。室内環境は、情報交換が最も頻繁に行われるシーンであり、今後さらに多くのセンシング機器が室内環境に適用されるようになります。セルラーネットワーク、ローカルエリアネットワーク、短距離通信などの複数の通信システムの共存により、情報収集の困難さとコストが大幅に増加しています。新しいインフラストラクチャの重要なリンクの1つとして、Smart Boxは屋内3GPPおよび非3GPPプロトコルデータの完全な収集を実現することを目指しています。
スマートボックスの接続関係は、4G / 5Gなどの3GPPプロトコルデータと同じです。スマートボックスは、外部スマートデバイスからオペレーターの部屋分割システムにデータを収集します。このデータは、BBUおよびコアネットワークを介して処理するために、それぞれのサービスプラットフォームに送信されます。スマートボックスは、POEインターフェイスを介して外部スマートデバイスにDC電源とパラメーター構成を提供します。スマートボックスは、Bluetoothビーコン、カメラ、ZigBeeセンサー、UWB基地局など、さまざまな通信標準デバイスにアクセスでき、柔軟な拡張性を備えています。
一方、スマートボックスは、オペレーターが屋内データ収集の範囲を効果的に拡大するのに役立ち、他方で、非3GPPプロトコルデバイスのアプリケーションプロセスにおける3つの問題点も解決します。
物件の建設に関しては、オペレーターは建設と物件の調整に長年の経験があり、スマートボックスと外部インテリジェント機器をピコ基地局と一緒に建設現場に入れることができ、インテリジェント機器の建設コストを節約できます。
機器の電源に関しては、ほとんどの3GPP以外のスマートデバイスは、バッテリー電源またはPOE電源を使用します。前者はバッテリ寿命を制限しますが、後者は別のネットワークケーブルを配備する必要があります。スマートボックスは、POEインターフェイスを介して外部スマートデバイスに安定したDC電源機能を提供できます。
データバックホールに関して、Smart Boxはアクセスデバイスに統合IPデータバックホールチャネルを提供します。 5Gネットワークの伝送リソースの利点を利用して、安定した信頼性の高い大容量のデータ伝送機能を提供できます。
5Gの屋内カバレッジは、動作周波数帯域の増加、サージ機器のコスト、産業チェーンの成熟度の不足、需要の差別化など、複数の課題に直面しています。シリーズ製品の開発や低コスト化を推進しながら、カバレッジ、容量、コストなどに応じた洗練された施工を行う必要があります。融合室アプリケーション。新しい屋内ビジネス分野を拡大するために、オペレーターはルームネットワークリソースの利点を活用してインテリジェントテクノロジーの進化を実行し、AaaSやスマートボックスなどの新しい屋内インフラストラクチャを積極的に構築する必要があります。