周忠春

摘 要：隨著通信技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)開(kāi)始對(duì)四網(wǎng)融合技術(shù)進(jìn)行分析研究，本論文重點(diǎn)探討了四網(wǎng)融合的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題和發(fā)展策略，首先簡(jiǎn)單介紹了當(dāng)前國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，在此基礎(chǔ)上分析了四網(wǎng)融合中的關(guān)鍵性技術(shù)問(wèn)題，并給出了具體的四網(wǎng)融合發(fā)展策略與建議，從四網(wǎng)融合場(chǎng)景模型構(gòu)建和四網(wǎng)融合改造內(nèi)容兩個(gè)角度詳細(xì)探討了四網(wǎng)融合發(fā)展的策略，對(duì)于進(jìn)一步提高四網(wǎng)融合技術(shù)的應(yīng)用水平具有較好的借鑒和指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：移動(dòng)通信;四網(wǎng)融合;發(fā)展策略

1 引言

在4G時(shí)代，中國(guó)移動(dòng)采用TDD-LTE知識(shí)產(chǎn)權(quán)標(biāo)準(zhǔn);中國(guó)聯(lián)通、中國(guó)電信計(jì)劃，采用FDD-LTE（Frequency Division Duplexing）和TDD-LTE二種知識(shí)產(chǎn)權(quán)標(biāo)準(zhǔn)。FDD通過(guò)頻率來(lái)分割上行和下行的通道，在兩個(gè)對(duì)稱頻率上，一個(gè)是下載通道，一個(gè)是上傳通道。TDD-LTE采用另一種方式。它只用一個(gè)頻率，既負(fù)責(zé)上傳，又負(fù)責(zé)下載;好處是比FDD省了一個(gè)頻率占用，資源利用率更高（實(shí)際上TDD-LTE為了避免干擾，需要預(yù)留較大保護(hù)帶，也會(huì)消耗一些資源）。因?yàn)門DD-LTE只能通過(guò)時(shí)間來(lái)控制交通（時(shí)分雙工），一會(huì)讓下載的流量通過(guò)，一會(huì)又讓上傳的流量通過(guò)，因此TDD-LTE在覆蓋成本、傳輸速率、無(wú)線帶寬、用戶體驗(yàn)、運(yùn)營(yíng)成本方面同競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手相比均存在著一定的劣勢(shì)。如表現(xiàn)在手機(jī)端，TDD會(huì)比FDD網(wǎng)速慢一些。目前，F(xiàn)DD-LTE理論下行速度為150Mbps，TDD-LTE理論下行速度為100Mbps。

本論文主要探討四網(wǎng)融合過(guò)程中出現(xiàn)的關(guān)鍵性技術(shù)問(wèn)題，對(duì)其展開(kāi)深入分析探討，同時(shí)給出四網(wǎng)融合的發(fā)展策略與建議，并以此和廣大同行分享。

2 四網(wǎng)融合研究技術(shù)分析

2.1 四網(wǎng)融合的概念

四網(wǎng)融合：在現(xiàn)有的電信網(wǎng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)（互聯(lián)網(wǎng)）和廣播電視網(wǎng)（有線電視網(wǎng)）的三網(wǎng)融合基礎(chǔ)上加入智能電網(wǎng)，成為四網(wǎng)融合。

2.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

2010年7月北京發(fā)布了《北京移動(dòng)新建四網(wǎng)融合室內(nèi)覆蓋設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》;2015年5月25日，四川省人民政府與騰訊公司在成都簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，就“互聯(lián)網(wǎng)”達(dá)成全面深層合作，共建智慧四川;同時(shí)，國(guó)網(wǎng)四川省電力公司也與騰訊簽訂了“互聯(lián)網(wǎng)電網(wǎng)”項(xiàng)目合作協(xié)議，正式實(shí)施“互聯(lián)網(wǎng)電網(wǎng)”戰(zhàn)略，開(kāi)展全方位、深層次的戰(zhàn)略合作。

目前國(guó)內(nèi)在基于室內(nèi)覆蓋的四網(wǎng)融合方面的指導(dǎo)性文件不多，如《北京移動(dòng)新建四網(wǎng)融合室內(nèi)覆蓋設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》，主要是從新建的角度對(duì)四網(wǎng)融合的室內(nèi)覆蓋的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行了明確，而對(duì)于針對(duì)現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)，如何從技術(shù)、成本、工期、效益角度考慮，更好的進(jìn)行改造，沒(méi)有給出明確的指導(dǎo)意見(jiàn)。

國(guó)外由于4G制式的原因，關(guān)于2G/3G/LTE/WLAN融合相關(guān)室內(nèi)覆蓋相關(guān)文件較少。

2.3 四網(wǎng)融合建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)分析

現(xiàn)針對(duì)四網(wǎng)室內(nèi)融合，其分布系統(tǒng)為引入TDD-LTE和802.11n所進(jìn)行的改造，主要關(guān)注以下幾個(gè)方面：

（1） MIMO雙流在室內(nèi)分布系統(tǒng)中的引入策略

MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）技術(shù)指在發(fā)射端和接收端分別使用多個(gè)發(fā)射天線和接收天線，使信號(hào)通過(guò)發(fā)射端與接收端的多個(gè)天線傳送和接收，從而改善通信質(zhì)量。它能充分利用空間資源，通過(guò)多個(gè)天線實(shí)現(xiàn)多發(fā)多收，在不增加頻譜資源和天線發(fā)射功率的情況下，可以成倍的提高系統(tǒng)信道容量，顯示出明顯的優(yōu)勢(shì)、被視為下一代移動(dòng)通信的核心技術(shù)。

LTE系統(tǒng)中引入了MIMO技術(shù)，能夠有效提高業(yè)務(wù)速率。對(duì)于MIMO方式，可考慮兩種方式：多用戶（MU-MIMO）方式和單用戶MIMO（SU-MIMO）方式。

① 多用戶MU-MIMO

多用戶MIMO方式又稱作為空分復(fù)用方式，可以利舊原有網(wǎng)絡(luò)的天線點(diǎn)設(shè)置而不作改變。不同樓層使用不同的通道，由于空間隔離而實(shí)現(xiàn)空分復(fù)用。同一樓層為單通道覆蓋方式，每個(gè)覆蓋點(diǎn)只有一根天線。

多用戶MU-MIMO的優(yōu)點(diǎn)是：

不改變現(xiàn)有的分布式天線結(jié)構(gòu)，僅在信號(hào)源接入側(cè)發(fā)生變化，改造施工方便。

系統(tǒng)吞吐量可以提升：和不采用空分復(fù)用相比，在采用2通道RRU的情況下，系統(tǒng)吞吐量理論上能夠達(dá)到2倍。

MU-MIMO的缺點(diǎn)：對(duì)單個(gè)用戶而言，由于其所處的樓層分布系統(tǒng)僅有單天線， MIMO不發(fā)揮作用，與雙路的分布系統(tǒng)（SU-MIMO）相比，用戶峰值速率為雙流系統(tǒng)的一半左右。

② 單用戶SU-MIMO

SU-MIMO模式需要改變?cè)芯W(wǎng)絡(luò)的天線點(diǎn)設(shè)置，即在同一覆蓋點(diǎn)由原來(lái)的單個(gè)天線點(diǎn)擴(kuò)展為兩個(gè)天線，通常是兩個(gè)物理位置，每個(gè)天線有單獨(dú)的物理通道。為了保證多樓層的覆蓋，可以用分路器將多通道的信號(hào)分路到不同樓層，采用分布天線點(diǎn)覆蓋樓層，用戶根據(jù)分配資源的不同來(lái)進(jìn)行區(qū)分。

本論文中所探討的TD-LTE規(guī)模試驗(yàn)網(wǎng)中采用BBU+RRU作為信源，可采用雙路室內(nèi)分布系統(tǒng)方式實(shí)現(xiàn)2×2 MIMO。這種方式比傳統(tǒng)的室內(nèi)分布多了一路，但可以較好地實(shí)現(xiàn)MIMO。

單用戶SU-MIMO方式的優(yōu)點(diǎn)是：

完整的MIMO特性，用戶峰值速率獲得提升。雙流方式和單流方式相比，理論上可以提供兩倍的用戶峰值速率。

小區(qū)吞吐量可以提升。小區(qū)吞吐量提升值與MU-MIMO方式相同。

單用戶SU-MIMO方式的缺點(diǎn)就是需要對(duì)原有的分布系統(tǒng)進(jìn)行較大的改造，包括分布電纜、天線等。由于采用多個(gè)通道和多個(gè)天線點(diǎn)，需要增加天線點(diǎn)和分布電纜。

（2） 異系統(tǒng)干擾共存解決方案

① 隔離要求計(jì)算

當(dāng)室內(nèi)環(huán)境部署多個(gè)通信系統(tǒng)時(shí)，其中一個(gè)系統(tǒng)的發(fā)射信號(hào)會(huì)對(duì)另一個(gè)系統(tǒng)的信號(hào)接收造成影響，主要表現(xiàn)為以下三種方式：

雜散干擾：通信系統(tǒng)發(fā)射機(jī)的帶外寄生發(fā)射，落入其它通信系統(tǒng)接收頻段而造成的干擾。

阻塞干擾：接收機(jī)接收信號(hào)時(shí)，受帶外異系統(tǒng)的強(qiáng)信號(hào)影響而引起的接收飽和失真而造成的干擾。

交調(diào)干擾：當(dāng)多個(gè)強(qiáng)信號(hào)同時(shí)進(jìn)入接收機(jī)時(shí)，在接收機(jī)前端非線性電路作用下產(chǎn)生交調(diào)頻率，交調(diào)頻率落入接收機(jī)中頻頻帶內(nèi)造成的干擾。

一般而言，交調(diào)干擾比雜散干擾要小得多，因此主要分析雜散干擾與阻塞干擾以及對(duì)天線工程安裝所提出的隔離要求。

② 隔離要求實(shí)現(xiàn)

異系統(tǒng)間隔離通過(guò)以下三種方式實(shí)現(xiàn)：

分布系統(tǒng)損耗

天線間的空間距離形成的空間耦合損耗

合路器不同端口間的隔離度

3 四網(wǎng)融合發(fā)展策略與建議探討

3.1 規(guī)劃建設(shè)四網(wǎng)融合多場(chǎng)景模型

對(duì)于城市無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋重點(diǎn)區(qū)域，依據(jù)建筑物特征及網(wǎng)絡(luò)覆蓋特點(diǎn)、綜合考慮用戶特征、業(yè)務(wù)需求，制定相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)方案，從而使網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與業(yè)務(wù)需求相匹配，滿足業(yè)務(wù)發(fā)展需求。

（1） 場(chǎng)景細(xì)分

無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋主要場(chǎng)景可以初步細(xì)分成如下幾種：

① 住宅小區(qū)：分為高層、小高層、多層和低密度低層等四個(gè)二級(jí)場(chǎng)景進(jìn)行分析;

② 高校：分為宿舍樓、教學(xué)樓、食堂和圖書館等四個(gè)二級(jí)場(chǎng)景進(jìn)行分析;

③ 商務(wù)寫字樓與商業(yè)街區(qū)：分為大型建筑、中型建筑和步行街等三個(gè)二級(jí)場(chǎng)景進(jìn)行分析;

④ 會(huì)展中心：分為開(kāi)放式和封閉式等兩個(gè)二級(jí)場(chǎng)景進(jìn)行分析。

（2） 不同場(chǎng)景的覆蓋方案、資源配置建議

根據(jù)不同場(chǎng)景建筑物特征，用戶群特征及業(yè)務(wù)模型，制定多網(wǎng)協(xié)同覆蓋建設(shè)方案及資源配置方案。如在高校場(chǎng)景下，以學(xué)生用戶為主，覆蓋場(chǎng)景可以進(jìn)一步細(xì)分如下：

① 圖書館：該類型建筑物多為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)外加玻璃幕墻， 通常樓層較高。該類型建筑穿透損耗情況復(fù)雜，樓層間穿透損耗也較大。語(yǔ)音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求均較高，大部分仍然是學(xué)生用戶小部分是高校領(lǐng)導(dǎo)和教師。

② 教學(xué)樓：該類型建筑物多為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。該類型建筑穿透損耗情況復(fù)雜，樓層間穿透損耗也較大。語(yǔ)音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求均較高。大部分仍然是學(xué)生用戶，小部分是高校領(lǐng)導(dǎo)和教師。

③ 宿舍樓：宿舍樓區(qū)建筑物為鋼筋混凝土框架，房間間隔主要為磚混結(jié)構(gòu)。校園區(qū)用戶密度高，語(yǔ)音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求均較高。基本全部都是學(xué)生用戶。

另一方面，需要注意的是，在規(guī)劃不同場(chǎng)景的建設(shè)策略時(shí)，需考慮：

① 干擾分析

從各系統(tǒng)接收靈敏度，阻塞干擾抑制，雜散干擾抑制、交調(diào)干擾抑制等多方面分析干擾，并提出解決方案和硬件參數(shù)建議

② 切換分析

通過(guò)對(duì)站點(diǎn)自身建筑結(jié)構(gòu)，以及周邊建筑，主干道等環(huán)境因素再結(jié)合站點(diǎn)人流量分析切換區(qū)域，同時(shí)提出分區(qū)規(guī)劃，并設(shè)置切換帶，以保證深度覆蓋。

③ 各業(yè)務(wù)區(qū)覆蓋分析

四網(wǎng)融合站點(diǎn)針對(duì)不同的用戶群實(shí)行分區(qū)覆蓋，尤其高端用戶，一定保證 LTE和802.11n的深度覆蓋和帶寬，以提高企業(yè)形象。

3.2 明確四網(wǎng)融合需要進(jìn)行的技術(shù)改造內(nèi)容

（1） 新增信源

TD-LTE室內(nèi)分布系統(tǒng)信號(hào)源需要綜合考慮目標(biāo)樓宇的覆蓋和容量要求，按照不同類型目標(biāo)樓宇的業(yè)務(wù)需求、資源情況、無(wú)線環(huán)境情況和所選室內(nèi)分布系統(tǒng)類型選擇對(duì)應(yīng)的信源。TD-LTE規(guī)模試商用網(wǎng)室內(nèi)分布系統(tǒng)采用分布式基站（BBU+RRU）作為信源。

（2） 合路方式

當(dāng)新建LTE系統(tǒng)利舊原有分布系統(tǒng)時(shí)，選用隔離度滿足要求的合路器/POI，滿足系統(tǒng)合路與隔離要求。

多系統(tǒng)共用一個(gè)分布系統(tǒng)要求功率匹配，包括信號(hào)源輸出功率匹配;不同頻段的信號(hào)在分布系統(tǒng)中由于傳輸損耗不同產(chǎn)生的影響;邊緣覆蓋場(chǎng)強(qiáng)的不同要求;不同頻段的無(wú)線電波空中損耗不同而產(chǎn)生的影響等，需要設(shè)計(jì)人員根據(jù)不同要求和不同建筑的實(shí)際情況綜合考慮。

采用雙路分布系統(tǒng)（SU-MIMO）時(shí)，覆蓋同一區(qū)域的兩個(gè)天線的天線口功率應(yīng)保持匹配，不宜差異過(guò)大，以免影響MIMO的性能。對(duì)于利舊原系統(tǒng)并新建一路系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)雙路的，尤其要做好天線口功率預(yù)算。

（3） 器件改造

中國(guó)三大通信運(yùn)營(yíng)商主要工作頻段如下：

由于頻段差異導(dǎo)致原有室內(nèi)分布系統(tǒng)無(wú)源器件可能需要進(jìn)行改造。無(wú)源器件指功分器、耦合器、電橋、室內(nèi)分布用的天線、饋線、接頭、衰減器、負(fù)載等。對(duì)于無(wú)源器件改造主要考慮以下幾個(gè)方面：

① 帶寬：一般室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)都會(huì)接入多個(gè)系統(tǒng)。對(duì)于新建的室內(nèi)分布系統(tǒng)，無(wú)源器件的工作帶寬至少要考慮：2G、3G以及TD-LTE的核心工作頻段。建議工作帶寬的要求為800～2600MHz以滿足TD-LTE可能的工作頻段。

② 損耗：由于LTE使用較高頻段，損耗較大。無(wú)源器件的插損、駐波比、互調(diào)等指標(biāo)都可參照原有2G/3G的指標(biāo)。饋線則需要選擇在LTE頻段有相對(duì)較小的損耗的型號(hào)。對(duì)于泄漏電纜，需要考慮傳輸損耗、耦合損耗等是否滿足要求。

4 結(jié)語(yǔ)

從四網(wǎng)融合的建網(wǎng)成本角度考慮，盡可能利用現(xiàn)有資源可以節(jié)省投資，共用機(jī)房既提高了機(jī)房利用率，又節(jié)約了物業(yè)協(xié)調(diào)，傳輸接入的投資;同時(shí)綜合利用現(xiàn)有資源也可以縮短建設(shè)周期，提高工程建設(shè)效率。分布系統(tǒng)的建設(shè)周期長(zhǎng)，因此突發(fā)事件多，合理利用原有資源省略了諸多環(huán)節(jié)，有效避免了不利因素導(dǎo)致的阻工;另外，從長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展角度考慮，有些站點(diǎn)可以作為戰(zhàn)略資源儲(chǔ)備進(jìn)行預(yù)留，以便后期多業(yè)務(wù)的引入。

如國(guó)家電網(wǎng)已經(jīng)和包括中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)電信等在內(nèi)的運(yùn)營(yíng)商合作，推出的各項(xiàng)服務(wù)，包括無(wú)線電力抄表、路燈控制、設(shè)備監(jiān)控、負(fù)荷管理、智能巡檢、移動(dòng)信息化管理，可幫助相關(guān)公司對(duì)電壓、電流等參數(shù)采集等功能，也可幫助市政部門有效提高道路照明質(zhì)量，保證城市整體亮燈率和設(shè)備完好率，避免電能、人力物力無(wú)謂浪費(fèi)。

本論文對(duì)于四網(wǎng)融合的技術(shù)問(wèn)題所作的簡(jiǎn)單探討只是對(duì)四網(wǎng)融合實(shí)施過(guò)程中諸多技術(shù)難題的一次簡(jiǎn)單分析，更多的技術(shù)問(wèn)題的解決有待于廣大通信工程師的共同努力，才能在后期四網(wǎng)融合實(shí)際操作領(lǐng)域內(nèi)有所可行性執(zhí)行。

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