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通信·导航·物联一体化5G室内通信网络（上）

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摘要：4G时代运营商已经沦为数据业务管道，5G时代运营商将积极寻求业务转型。根据研究机构预测，室内定位及物联网市场前景广阔，运营商正在努力拓展相关领域的垂直行业应用。但是，现有室内通信网络功能单一，无法有效支撑室内定位和物联网业务。提出了一种通信·导航·物联一体化5G室内通信网络，通过在室分天线内部集成蓝牙模块，使其具备下行蓝牙定位、广告信息推送、链路损耗检测、上行物联收集和上行蓝牙定位等功能。该技术方案可应用于智慧医疗场景中，提供智慧导诊、设备管理、安防管理、后备保障和一键告警等服务。

关键词：定位，物联网，蓝牙，室内

基金项目：国家科技重大专项基金资助项目（No.2017Z

1引言

2G时代，手机主要用于语音通信，运营商是语音业务的运营主体。3G时代，数据通信开始发展，运营商既是语音业务主体，又是数据业务管道。4G时代，伴随着数据业务的爆炸式发展，运营商沦为纯粹的数据业务管道，语音业务已成为配角。此时，运营商在移动互联网中被边缘化，业务主角已经变成各类应用厂商[1]。2015年4月开始，国家每年出台提速降费政策，三大运营商多次下调移动语音、数据流量和宽带业务的资费。据统计，截至2018年3月，我国移动数据流量资费从2011年的369元/GB下调至13.5元/GB，年均降幅达到38%，如图1所示[2]。网络资费的下降有效降低了移动互联网产业的总成本，促进了全行业的快速发展，提升了我国社会经济数字化水平，运营商在其中承担了主要的社会责任。但是，随着提速降费政策的不断推进，其边际效益持续降低，运营商的数据业务收入已经遇到了“天花板”。因此，运营商在数据流量经营方面遇到了诸多挑战，可以归纳为：4G用户普及率接近饱和、用户价值“二八”现象凸显、流量单价近乎“白菜价”、收入“剪刀差”现象继续扩大[3]。

图12011—2018年我国移动数据流量资费变化情况

5G时代即将到来，在“不限流量大战”的背景下，运营商必须积极寻找转型之路，摆脱处于数据业务管道的不利局面。4G改变生活，5G改变社会。5G是多种技术、多种业务相互融合，引领数字化转型的通用技术[4-5]。5G时代，运营商业务对象从以面向大众消费者为主向着面向大众消费者和垂直行业并重转变，因此打通垂直行业应用将成为运营商能否成功转型的关键。运营商在拓展垂直行业过程中也将面临全新挑战，通信网络除了需提供数据业务外，还需要提供其他增值业务能力。因此本文提出了一种兼具通信、导航、物联3种业务能力的5G室内通信网络。

2室内定位及物联网市场预测

根据市场调研公司MarketsandMarkets的分析预测报告，室内定位技术的市场规模将从2017年的71.1亿美元增长到2022年的409.9亿美元，年复合增长率高达42%[6]。根据IndoorAtlas的研究报告，目前普遍使用的室内定位技术包括Wi-Fi、蓝牙和地磁，其中采用蓝牙定位方案的占比最高，应用室内定位技术排名前五的场景包括机场、酒店、医院、写字楼和商场[7]。

根据咨询公司IDC分析报告，到2022年中国物联网市场支出预计将达2552.3亿美元，占全球同期总支出的24.3%，仅次于美国（占比25.2%），位列全球第二。根据中国产业信息网的预测，如图2所示，2022年全球物联网连接总数将接近200亿个，其中采用局域物联网（Wi-Fi、蓝牙等）的占比大约为75%[8]。

图22016—2022年全球物联网连接数及预测

根据上述调研数据可知，目前室内定位及物联网市场总规模将超过千亿美元，可预见的未来还将继续快速增长，运营商在5G时代应该积极拓展室内定位及物联网领域新业务。从技术层面角度分析，Wi-Fi和蓝牙是目前室内定位及物联网领域的两类主流技术方案，而相关业务大部分也发生在室内环境。因此，运营商应该复用5G室内覆盖网络的硬件设施、机房、供电、传输等配套设施，充分发挥网络建设的规模优势和成本优势，从传统数据业务提供商转型为室内定位业务和物联网业务提供商。

3室内通信网络能力技术

运营商为了保证室内移动通信质量，已经在大多数室内环境布放了室内通信网络。但由于现有通信网主要面对通信需求，并未针对定位需求进行优化，因此通信网在定位领域处于边缘地位[9]。目前运营商室内通信网主要分为两大类：无源室分和有源室分。其中，无源室分由RRU信源和室分天线组成，由于室分天线无法进行独立区分，因此该方案不具备室内定位能力。有源室分头端平均间距为30～40m，定位精度大于10m，无法满足室内定位需求。如果要实现5～7m室内定位精度，头端间距需要缩小至20m，大幅提高了网络建设成本。因此，目前运营商暂时没有可以大规模应用的室内定位技术[10]。

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