程日濤，鄧安達(dá)，汪穎

（中國移動通信集團(tuán)設(shè)計院有限公司，北京 100080）

四網(wǎng)協(xié)同室內(nèi)覆蓋建設(shè)策略研究

程日濤，鄧安達(dá)，汪穎

（中國移動通信集團(tuán)設(shè)計院有限公司，北京 100080）

本文首先根據(jù)中國移動四網(wǎng)協(xié)同發(fā)展戰(zhàn)略分析了室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的定位及發(fā)展目標(biāo)，隨后按信源直接覆蓋和分布系統(tǒng)覆蓋方式兩個維度對各類室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)進(jìn)行了分析并提出了適用場景，最后提供了分場景的室內(nèi)覆蓋建設(shè)方式建議。

室內(nèi)覆蓋；分布系統(tǒng)；分場景

1 室內(nèi)覆蓋網(wǎng)絡(luò)定位及目標(biāo)

1.1 定位

室內(nèi)覆蓋網(wǎng)絡(luò)是中國移動通信網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，在實現(xiàn)室內(nèi)深度覆蓋、提升室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)容量、改善室內(nèi)區(qū)域用戶體驗等方面發(fā)揮著重要的作用。目前室內(nèi)覆蓋網(wǎng)絡(luò)也存在著建設(shè)效益和建設(shè)質(zhì)量風(fēng)險大、建設(shè)方案類型單一、建設(shè)流程規(guī)范化程度低等問題。為此，應(yīng)通過綜合利用多類型室外基站直接覆蓋室內(nèi)、精確評估室分系統(tǒng)建設(shè)需求、合理選擇室內(nèi)覆蓋建設(shè)方式、規(guī)范化室內(nèi)覆蓋建設(shè)流程等手段，建設(shè)低成本、高效率的室內(nèi)覆蓋網(wǎng)絡(luò)。

1.2 目標(biāo)

四網(wǎng)協(xié)同規(guī)劃以實現(xiàn)四網(wǎng)間的覆蓋協(xié)同與容量分擔(dān)為基本目標(biāo)，以建設(shè)滿足四網(wǎng)個性化需求的綜合室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)為手段。

應(yīng)充分發(fā)揮低頻段GSM系統(tǒng)深度覆蓋能力強(qiáng)的優(yōu)勢，重點在覆蓋效果差、干擾比例高、容量需求大的室內(nèi)場景建設(shè)GSM室分系統(tǒng)，應(yīng)適度建設(shè)TD-SCDMA、TD-LTE室分系統(tǒng)以彌補(bǔ)室外站深度覆蓋能力的不足，實現(xiàn)對室內(nèi)業(yè)務(wù)的有效承載并提升對GSM網(wǎng)絡(luò)的分流效果。對于WLAN系統(tǒng)，應(yīng)因地制宜的選擇合路方式或獨立放裝方式實現(xiàn)業(yè)務(wù)分流。

室分系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)以滿足覆蓋要求最高的TD-LTE系統(tǒng)需求為標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)四網(wǎng)協(xié)同部署，支持平滑演進(jìn)。

2 室內(nèi)覆蓋建設(shè)方式

為貫徹室內(nèi)覆蓋四網(wǎng)統(tǒng)一規(guī)劃、協(xié)同發(fā)展的策略，應(yīng)綜合利用信源直接覆蓋、分布系統(tǒng)覆蓋等多種手段，因地制宜地選擇低成本、高效率的解決方案。室內(nèi)覆蓋方式分類圖如圖1所示。

新建室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的規(guī)劃必須立足長遠(yuǎn)、面向LTE、四網(wǎng)協(xié)同。改造方式的選擇必須便于引入TD-LTE、減少改造投資、降低工程實施難度。

圖1 室內(nèi)覆蓋方式分類圖

2.1 信源直接覆蓋

“信源直接覆蓋”主要相對“分布系統(tǒng)”而言，它一般不在建筑物室內(nèi)或者建筑物外部小區(qū)內(nèi)進(jìn)行分散布線，工程量一般小于“分布系統(tǒng)”。“信源直接覆蓋”按信源設(shè)置在室內(nèi)還是室外，可分為“室外覆蓋室內(nèi)”及“Femto基站”兩種方式?！笆彝飧采w室內(nèi)”主要指參照傳統(tǒng)宏站的建設(shè)方式，直接利用室外天線覆蓋建筑物及其周邊的方式。這是目前最常用的建設(shè)方式。如果要實現(xiàn)對建筑物的GSM、TD-SCDMA、TD-LTE三網(wǎng)覆蓋，可分別設(shè)置多副天線，或利用外部合路、雙極化、多頻天線等方式減少天線數(shù)量。

室外覆蓋室內(nèi)的信源，可采用傳統(tǒng)宏蜂窩基站、直放站、新型基站或設(shè)備等。

2.1.1 宏蜂窩基站

利用宏蜂窩基站進(jìn)行覆蓋，有容量大、覆蓋范圍大的特點，適用于單體建筑體積小，建筑結(jié)構(gòu)簡單，容量密度低的場景。由于頻段不同，TD-SCDMA與TDLTE宏站的覆蓋半徑小于GSM，TD-SCDMA與TDLTE宏站對室內(nèi)覆蓋的效果差于GSM。

在站址配套等條件具備的情況下，宏蜂窩基站覆蓋建設(shè)周期相對較短，能快速提供較大容量的大范圍覆蓋，但它對復(fù)雜建筑的室內(nèi)覆蓋效果相對較差。

2.1.2 GSM直放站

直放站的使用不能提升網(wǎng)絡(luò)容量，但可用在特定場景下低成本、快速解決網(wǎng)絡(luò)的覆蓋需求。原則上TD-SCDMA、TD-LTE系統(tǒng)不使用直放站， GSM系統(tǒng)可分區(qū)域、分場景按需使用數(shù)字無線直放站、數(shù)字光纖直放站。

數(shù)字無線直放站可應(yīng)用于傳輸不易到達(dá)或鋪設(shè)光纜投資較高的農(nóng)村、礦區(qū)、山區(qū)等場景。數(shù)字光纖直放站可應(yīng)用于容量需求較小的商場、寫字樓、居民區(qū)等的室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)，或已布放光纖的地下商場、停車場或電梯等信號盲區(qū)覆蓋。

2.1.3 微RRU

為了解決TD-SCDMA和TD-LTE室外覆蓋室內(nèi)效果較差及其相關(guān)問題，針對TD-SCDMA或TDLTE研發(fā)了系列新型基站設(shè)備，如微RRU、一體化基站、Relay等。利用新型基站，可快速靈活地實現(xiàn)精確覆蓋和延伸覆蓋，改善室外覆蓋室內(nèi)的效果。

微RRU（亦稱為“有源天線”）集成了RRU與天線，對天面要求更低，便于隱蔽安裝。某些廠家的微RRU可支持TD-SCDMA與TD-LTE的雙模應(yīng)用，便于在樓宇室外掛墻安裝進(jìn)行深度覆蓋。

2.1.4 一體化基站

一體化微站集成天線、基帶和射頻單元，體積小，支持掛墻和抱桿安裝方式，采用交流/直流供電方式，便于工程快速施工，可作為街道站信源進(jìn)行室外補(bǔ)盲、補(bǔ)熱或應(yīng)用于室外覆蓋室內(nèi)等場景。

2.1.5 4G Relay

4G Relay通過Relay Node中轉(zhuǎn)上下行信號，可提供容量且不引入噪聲。Relay特點是不需要機(jī)房，不需要回傳光纖，不需要GPS，只需要電源配套即可開通，部署靈活快捷。

4G Realy適用于現(xiàn)有2G/3G覆蓋比較理想，但4G覆蓋較差的場景，可擴(kuò)大4G小區(qū)覆蓋和提高容量，實現(xiàn)低成本快速補(bǔ)盲。

2.1.6 Femto基站

Femto可作為宏站有效的覆蓋補(bǔ)充手段，用于家庭、小型企業(yè)、營業(yè)廳、超市等場景，解決室內(nèi)深度覆蓋、提升業(yè)務(wù)分流能力；其次還可以作為應(yīng)對全業(yè)務(wù)競爭的家庭無線應(yīng)用綜合平臺。

Femto系統(tǒng)由Femto基站及Femto核心網(wǎng)構(gòu)成。Femto基站可放置于室內(nèi)，是一種小型、低功率、可放置于室內(nèi)的毫微微蜂窩，其覆蓋半徑約為10～50 m。Femto基站通過寬帶回傳（一般應(yīng)為移動自有寬帶）連接至Femto核心網(wǎng)。

Femto初期以發(fā)展TD-SCDMA/Wi-Fi模式為主，后續(xù)將推動產(chǎn)業(yè)支持TD-SCDMA、GSM、TD-LTE、Wi-Fi等多種模式。

根據(jù)發(fā)射功率不同，F(xiàn)emto基站分為企業(yè)級和家庭級。

目前Femto使用仍有一定局限性：（1）Femto基站一般為單系統(tǒng)，若要實現(xiàn)多系統(tǒng)覆蓋，需安裝多個不同制式的Femto基站。（2）容量較小且無法擴(kuò)容。（3）在密集區(qū)域內(nèi)大規(guī)模布放Femto基站可能存在干擾問題。

2.2 分布系統(tǒng)

2.2.1 雙路同軸電纜分布系統(tǒng)

同軸電纜分布系統(tǒng)以同軸電纜（饋線）為介質(zhì)，通過合路器將多系統(tǒng)合路，通過功分器、耦合器和天線使信號均勻輸布到建筑物室內(nèi)。雙路同軸電纜分布系統(tǒng)是為了實現(xiàn)TD-LTE MIMO特性，構(gòu)建兩路結(jié)構(gòu)一致、損耗相近的同軸電纜分布系統(tǒng)，分別接入LTE的雙通道輸出。

雙路同軸電纜分布系統(tǒng)主要作用在于提升TD-LTE系統(tǒng)的性能，主要應(yīng)用于新建大型樓宇、改造的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求較大的重要樓宇。

雙路同軸電纜系統(tǒng)具備較好的演進(jìn)能力，支持800～2 500 MHz的頻率范圍，只需要對合路器進(jìn)行替換即可支持該頻率內(nèi)的新增系統(tǒng)，且可以通過小區(qū)分裂方式支持容量的擴(kuò)容需求。

雙路同軸電纜分布系統(tǒng)建設(shè)難度和成本高，且改造的系統(tǒng)易于受到雙路功率不平衡的影響，顯著降低雙路系統(tǒng)的性能。此外雙路系統(tǒng)易受到分布系統(tǒng)器件、線纜及天線的質(zhì)量及施工的影響。

雙路同軸電纜分布系統(tǒng)建設(shè)成本如圖2所示。

2.2.2 單路同軸電纜分布系統(tǒng)

單路同軸電纜分布系統(tǒng)建設(shè)方式為GSM+TDSCDMA+TD-LTE合路實現(xiàn)多系統(tǒng)協(xié)同覆蓋。

單路同軸電纜分布系統(tǒng)主要應(yīng)用于TD-LTE數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求相對較小的樓宇。

單路同軸電纜分布系統(tǒng)不支持TD-LTE MIMO工作模式，此外易受到分布系統(tǒng)器件、線纜及天線的質(zhì)量及施工的影響。

單路同軸電纜分布系統(tǒng)建設(shè)成本如圖3所示。

2.2.3 光纖分布系統(tǒng)

圖2 雙路同軸電纜分布系統(tǒng)建設(shè)成本

圖3 單路同軸電纜分布系統(tǒng)建設(shè)成本

光纖分布系統(tǒng)可支持多系統(tǒng)多制式信源接入，它以光纖為主要介質(zhì)，比同軸電纜（饋線）易于布放；遠(yuǎn)端單元可以直接放裝、外接天線或者饋入末端同軸電纜分布系統(tǒng)；不同級數(shù)的擴(kuò)展單元與遠(yuǎn)端單元相結(jié)合，便于靈活構(gòu)建較大規(guī)模的分布系統(tǒng)。光纖分布系統(tǒng)由接入單元、擴(kuò)展單元和遠(yuǎn)端單元組成。接入單元與擴(kuò)展單元之間采用光纖連接，擴(kuò)展單元至遠(yuǎn)端單元之間采用光纖或網(wǎng)線連接。

光纖分布系統(tǒng)按覆蓋區(qū)域分類為室內(nèi)光纖分布系統(tǒng)和室外光纖分布系統(tǒng)，考慮從技術(shù)體制、設(shè)備類型、項目管理建設(shè)流程、產(chǎn)業(yè)鏈等各方面的情況，兩類光纖分布系統(tǒng)均作為室內(nèi)覆蓋解決方案類型。

光纖分布系統(tǒng)主要適用于在大型建筑群小區(qū)內(nèi)、樓宇間分散布放光纖及天線的小區(qū)分布場景，如超大規(guī)模多層住宅區(qū)、城中村、商業(yè)街道底層覆蓋等。

光纖分布系統(tǒng)具有操作簡單的模塊化擴(kuò)容優(yōu)勢，但由于是針對特定頻段和制式定制的系統(tǒng)，因此無法支持新的頻段和制式的系統(tǒng)引入，系統(tǒng)演進(jìn)風(fēng)險大。

光纖分布系統(tǒng)存在建設(shè)成本高，網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)能力差，運營維護(hù)難度高，產(chǎn)業(yè)鏈成熟度低等局限性。

光纖分布系統(tǒng)建設(shè)成本如圖4所示。

圖4 光纖分布系統(tǒng)建設(shè)成本

2.2.4 變頻分布系統(tǒng)

變頻系統(tǒng)通過對TD-LTE RRU的一個通道進(jìn)行變頻，實現(xiàn)在一路天饋系統(tǒng)中傳輸兩路信號，達(dá)到TDLTE雙流傳輸?shù)哪康?。避免了雙路同軸電纜分布系統(tǒng)在改造中需要在豎井和平層重新布線的施工難度問題。

變頻系統(tǒng)由有源合路器和有源天線組成。有源合路器支持多制式接入共用分布系統(tǒng)，并將一路LTE變頻，利用一路分布系統(tǒng)傳輸LTE雙流。有源天線實現(xiàn)反向變頻，并利用雙極化天線實現(xiàn)LTE的雙流輸出。通過采用變頻系統(tǒng)，僅用一路分布系統(tǒng)即可實現(xiàn)TD-LTE雙流，將有效提升LTE吞吐量。

變頻分布系統(tǒng)主要適用于TD-LTE數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)容量需求高，但因工程實施等原因無法進(jìn)行雙路同軸電纜分布系統(tǒng)改造的場景，不建議在新建場景應(yīng)用變頻分布系統(tǒng)。

變頻分布系統(tǒng)是針對特定頻段和制式定制的系統(tǒng)，因此無法支持新的頻段和制式的系統(tǒng)引入，系統(tǒng)演進(jìn)風(fēng)險大。

變頻分布系統(tǒng)存在建設(shè)成本較高，網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)能力差，運營維護(hù)難度高，產(chǎn)業(yè)鏈成熟度低等局限性。

變頻分布系統(tǒng)建設(shè)成本如圖5所示。

圖5 變頻分布系統(tǒng)建設(shè)成本

2.3 建設(shè)方式比較

建設(shè)方式比較如表1所示。

3 分場景建設(shè)方式建議

3.1 商用建筑

商用建筑主要包括寫字樓、辦公樓、酒店、商場、大賣場、營業(yè)廳、商業(yè)街底商等物業(yè)類型。

3.1.1 新建場景

對于寫字樓、辦公樓、酒店、商場、大賣場等場景。

（1）大型建筑（50 000 m2以上，預(yù)計移動用戶5 000人以上的）：主要采用雙路同軸電纜分布系統(tǒng)。

（2）中小型建筑（5 000～50 000 m2）：可根據(jù)業(yè)務(wù)需求選擇同軸電纜分布系統(tǒng)（單路）或同軸電纜分布系統(tǒng)（雙路）。

表1 建設(shè)方式比較

（3）小型建筑（5 000m2以下）：若室外覆蓋室內(nèi)電平滿足各系統(tǒng)要求（2G室內(nèi)電平達(dá)到-85 dBm以上，TD-SCDMA RSCP不小于-80 dBm及C/I 不小于0 dB，TD-LTE CS-RSRP不小于-113 dBm及RSSINR 不小于-3 dB），主要采用室外覆蓋室內(nèi)的信源直接覆蓋方式。對于平層面積較小且結(jié)構(gòu)簡單的小型辦公寫字樓或酒店（平層面積小于500 m2，樓高小于5層），對于局部有數(shù)據(jù)需求的樓層，可采用企業(yè)級Femto。

（4）對于上述場景不具備饋線施工條件的，也可以采用光纖分布系統(tǒng)進(jìn)行覆蓋。對于營業(yè)廳，一般面積不大于1 000 m2，為增強(qiáng)業(yè)務(wù)推廣與演示效果，主要采用企業(yè)級Femto。對于商業(yè)街底商，若傳統(tǒng)宏蜂窩基站無法覆蓋，可采用一體化基站、微RRU或光纖分布系統(tǒng)：對于長200 m左右的商業(yè)步行街，可在街道中點附近的燈桿或水泥桿上安裝掛高3～5 m的一體化基站或Relay。對于長于200 m的商業(yè)步行街，可在街道中盡量間隔均勻地安裝微RRU或光纖分布系統(tǒng)遠(yuǎn)端，每個微RRU/光纖分布系統(tǒng)遠(yuǎn)端覆蓋半徑約100 m。針對整條商業(yè)街基本有良好覆蓋，僅個別高價值底商信號不好的場景，可在個別底商室內(nèi)安裝企業(yè)級Femto。

3.1.2 改造場景

寫字樓、辦公樓、酒店、商場、大賣場等主要采用同軸電纜分布系統(tǒng)（單路）。對于業(yè)務(wù)需求較高的場景可改造成雙路同軸電纜分布系統(tǒng)；若不具備改造條件，可使用變頻分布系統(tǒng)。對于會議室、辦公區(qū)、顧客集中區(qū)域等局部重要區(qū)域優(yōu)先使用同軸電纜分布系統(tǒng)（雙路）。

對于營業(yè)廳，一般面積不大于1 000 m2，為增強(qiáng)業(yè)務(wù)推廣與演示效果，可采用企業(yè)級Femto。

商業(yè)街底商的改造可在原有分布系統(tǒng)基礎(chǔ)上進(jìn)行，如不具備改造條件可使用新建方式。

3.2 生活建筑

生活建筑主要包括居民樓、宿舍樓、醫(yī)院、大型居民區(qū)、城中村等物業(yè)類型。

3.2.1 新建場景

對于居民樓和宿舍樓，如果是間隔稀疏（樓間距25 m以上）、樓層較低（不超過8層）的板樓，主要采用室外覆蓋室內(nèi)的信源直接覆蓋方式，室外天線掛高應(yīng)在30 m左右。如果樓高20層以上、有電梯的高檔住宅樓，若在樓內(nèi)平層可以布線，可采用同軸電纜分布系統(tǒng)。不具備樓內(nèi)布線條件，則可以使用微RRU、光纖分布系統(tǒng)等方案。

對于醫(yī)院，大型醫(yī)院主推同軸電纜室內(nèi)分布方式。病人候診室、住院部等病人集中等候之處應(yīng)建設(shè)雙路分布系統(tǒng)，其它區(qū)域可建設(shè)單路分布系統(tǒng)。醫(yī)院的電磁檢查室等特殊區(qū)域可能不允許通信覆蓋，應(yīng)了解醫(yī)院管理方的要求，避免投資浪費。

對于無法在室內(nèi)布線的大型居民小區(qū)和城中村，應(yīng)根據(jù)室外管線情況、設(shè)備器件安裝位置、小區(qū)內(nèi)BBU與RRU的配置關(guān)系等，因地制宜選擇覆蓋方式：

（1）受限于目前主設(shè)備BBU一個小區(qū)只能連接3～4個RRU，若一個小區(qū)只用3～4個RRU即可滿足覆蓋，采用RRU+天線的同軸電纜分布系統(tǒng)方式，或選用微RRU，進(jìn)行小區(qū)分布覆蓋。

（2）若大型小區(qū)因覆蓋范圍大需要的RRU多而導(dǎo)致BBU小區(qū)數(shù)量多，超出實際容量需求，使信源投資大增，可考慮采用光纖分布系統(tǒng)方式。大型居民區(qū)小區(qū)覆蓋采用同軸電纜方式或光纖分布系統(tǒng)方式總造價基本相當(dāng)，在面積較大的場景光纖分布系統(tǒng)方式造價上更優(yōu)。

3.2.2 改造場景

對于居民樓、宿舍樓和醫(yī)院，主要采用同軸電纜分布系統(tǒng)（單路）。對于業(yè)務(wù)需求高的場景可改造成雙路同軸電纜分布系統(tǒng)；若不具備改造條件，可使用變頻分布系統(tǒng)。對于醫(yī)院候診室、住院部等用戶集中區(qū)域優(yōu)先改造成雙路同軸電纜分布系統(tǒng)。若個別用戶價值高、有投訴的居民住宅內(nèi)信號不好，可采用家庭級Femto基站。

大型居民區(qū)和城中村一般管線敷設(shè)等改造較為困難，受限于實際工程條件，已有同軸電纜分布的LTE改造一般仍維持單路結(jié)構(gòu)，光纖分布系統(tǒng)則需根據(jù)設(shè)備具體情況軟件升級或更換硬件。

3.3 大型場館、交通樞紐

大型場館主要包括體育場館、會展中心等物業(yè)類型。

交通樞紐主要包括火車站、長途汽車站、機(jī)場等物業(yè)類型。

3.3.1 新建場景

用戶人流量大、等候時數(shù)據(jù)需求較強(qiáng)；用戶聚集區(qū)的室內(nèi)相對較為空曠，10萬平米以下的在用戶聚集區(qū)主要采用雙路同軸電纜分布方式，其它區(qū)域可采用單路同軸電纜分布方式；10萬平米以上的可選光纖分布系統(tǒng)。

3.3.2 改造場景

主要采用同軸電纜分布系統(tǒng)（單路）。對于業(yè)務(wù)需求高的場景可改造成雙路同軸電纜分布系統(tǒng)；若不具備改造條件，可使用變頻分布系統(tǒng)。對于媒體中心、會議室、辦公區(qū)、顧客集中區(qū)域等局部重要區(qū)域優(yōu)先使用同軸電纜分布系統(tǒng)（雙路）。

3.4 特殊場景

特殊場景主要包括隧道、地鐵等物業(yè)類型。

3.4.1 新建場景

主要采用泄漏電纜進(jìn)行線路覆蓋，在地鐵站廳等區(qū)域主要采用同軸電纜分布系統(tǒng)（雙路）。

3.4.2 改造場景

主要采用泄漏電纜進(jìn)行線路覆蓋，在地鐵站廳等區(qū)域主要采用同軸電纜分布系統(tǒng)（雙路），在不具備改造條件的場景可應(yīng)用變頻分布系統(tǒng)進(jìn)行改造。

Research on construct strategy of indoor coverage systems based on four network coordination

CHENG Ri-tao, DENG An-da, WANG Ying
(China Mobile Group Design Institute Co., Ltd., Beijing, 100080, China)

This paper frst analyzes the positioning and development goals of indoor coverage system based on the China Mobile four network coordination, then analyzes the eNodeB directly coverage and distribution antenna system, and propose applicable scene, fnally provides suggestions indoor cover construction method based on the scenes.

indoor coverage; distributed antenna system; based on the scenes

TN929.5

A

1008-5599（2014）02-0007-06

2014-01-06