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LTE 多場景室內(nèi)立體深度覆蓋綜合解決方案與研究*

2020-04-25 13:37:50王清府
通信技術(shù) 2020年4期
關(guān)鍵詞:微站居民區(qū)平板

張 磊,付 康,王清府

(中國移動通信集團(tuán)新疆有限公司 哈密市分公司,新疆 哈密 839000)

0 引 言

隨著LTE網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展,人們對通信質(zhì)量的要求越來越高,室內(nèi)用戶的業(yè)務(wù)需求持續(xù)增加,室內(nèi)深度覆蓋的要求日益提升。同時(shí),新型的室內(nèi)覆蓋建設(shè)方式不斷涌現(xiàn),室內(nèi)深度覆蓋建設(shè)不再局限于傳統(tǒng)室內(nèi)分布系統(tǒng)的方式(Distribute Antenna System,DAS),如分布式皮基站、一體化皮基站、微站等。對于各種不同類型的樓宇,需要根據(jù)場景特點(diǎn)、業(yè)務(wù)需求等,有針對性地選擇合理的建設(shè)方式,積極推進(jìn)適合不同場景的新型室內(nèi)覆蓋建設(shè)方式的應(yīng)用[1]。

在4G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中,多層居民區(qū)及地下室網(wǎng)絡(luò)覆蓋是薄弱環(huán)節(jié),LTE 的空間和穿透損耗更大。由于各種建筑物阻擋無法通過室外宏站進(jìn)行覆蓋,特別是在地下室更容易形成各種信號覆蓋盲區(qū),需要建設(shè)分布系統(tǒng)。而這相對投入的巨大網(wǎng)絡(luò)資源來說,產(chǎn)生的效益低下。對于多層居民區(qū),用戶量大、宏站建設(shè)困難,需要建設(shè)小微站解決,因此實(shí)現(xiàn)多層居民區(qū)與地下室的深度覆蓋勢在必行。本文介紹針對3 種不同場景的經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、高效性覆蓋方案來解決弱覆蓋問題。

1 LTE 多場景覆蓋分類

從建筑物的結(jié)構(gòu)和面積來劃分,可以將室內(nèi)覆蓋場景分為兩類。一類是簡單結(jié)構(gòu)樓宇,主要特征是內(nèi)部縱深較小、結(jié)構(gòu)較為簡單、單層面積較小的建筑,常見的有普通居民小區(qū)、中高層居民小區(qū)、別墅區(qū)以及回字形布局的建筑物等。另一類是復(fù)雜結(jié)構(gòu)樓宇,主要特點(diǎn)是內(nèi)部縱深較大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、單層面積較大的建筑物,如大型單體建筑、大型高層建筑、大型交通樞紐以及大型娛樂場所等。

從建筑物所在的不同區(qū)域的業(yè)務(wù)需求分布來劃分,可以將室內(nèi)覆蓋場景分為高業(yè)務(wù)需求區(qū)域、基本業(yè)務(wù)需求區(qū)域、低業(yè)務(wù)需求區(qū)域以及臨時(shí)性和過渡性需求區(qū)域。高業(yè)務(wù)需求區(qū)域主要是用戶駐留多且產(chǎn)生大量話音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的區(qū)域?;緲I(yè)務(wù)需求區(qū)域主要是指地下停車場等區(qū)域。低業(yè)務(wù)需求區(qū)域主要是指在建大樓、尚未出租的寫字樓或者樓層以及未有或者少量住戶入住的居民小區(qū)等,這些樓宇或者局部區(qū)域在短期內(nèi)基本沒有業(yè)務(wù)需求。臨時(shí)性和過渡性需求區(qū)域是指用戶少量入住,建筑物局部存在業(yè)務(wù)需求的區(qū)域或者用戶在建筑物某處短期集中導(dǎo)致的業(yè)務(wù)突發(fā)區(qū)域。針對不同的建筑物特點(diǎn)和業(yè)務(wù)需求發(fā)展階段,可以因地制宜地選擇最優(yōu)室內(nèi)覆蓋解決方案。

根據(jù)覆蓋技術(shù)特點(diǎn)、設(shè)備類型、設(shè)備形態(tài)、場景應(yīng)用等不同,室內(nèi)覆蓋方案典型分類如圖1 所示。

圖1 室內(nèi)覆蓋方案典型分類

室外宏站覆蓋是指通過室外宏蜂窩基站覆蓋解決室內(nèi)覆蓋問題,可以滿足室內(nèi)淺層覆蓋的需求。宏基站具有覆蓋能力強(qiáng)、容量高的優(yōu)點(diǎn),應(yīng)用最為廣泛。在墻體損耗較小、建筑物多為淺層的情況下,應(yīng)優(yōu)先采用室外宏蜂窩基站[2]。

微站覆蓋是指通過室外小站覆蓋解決室內(nèi)覆蓋問題,可以滿足縱深覆蓋不大的場景基本需求,對天面要求較低,物業(yè)協(xié)調(diào)難度低,易于安裝部署。微站主要用于建筑物結(jié)構(gòu)相對簡單、易于穿透的室外、補(bǔ)盲補(bǔ)熱及室外打室內(nèi)的場景[3]。

2 LTE 多場景覆蓋解決方案

LTE 室內(nèi)覆蓋解決方案需要結(jié)合場景特點(diǎn),綜合考慮覆蓋面積、建筑結(jié)構(gòu)以及容量等幾個(gè)維度因素,還應(yīng)分析成本,選擇最適合的解決方案。由于物業(yè)或施工條件等原因,某些場景采用單一覆蓋方案可能無法做到有效覆蓋,如超大樓盤或建筑群、設(shè)備安裝或走線受限的工廠、室分建設(shè)困難的城中村、大型場館或交通樞紐等。針對這類場景,可采用多方案組合進(jìn)行覆蓋。比如,采用室外微站覆蓋臨窗區(qū)域,同時(shí)采用新型室分設(shè)備進(jìn)行室內(nèi)覆蓋,以室內(nèi)外協(xié)同的方案解決面積較大的建筑物覆蓋問題[4]。

在方案選擇上,遵循如下思路。

(1)對于大型會展中心、大型場館、交通樞紐、商場等容量需求較高的場景,應(yīng)優(yōu)選傳統(tǒng)DAS及分布式皮基站解決方案。

(2)對于面積中等、業(yè)務(wù)量中等的場景,可優(yōu)選傳統(tǒng)DAS 及擴(kuò)展型一體化皮基站解決方案。

(3)對于面積較小、隔斷較少、結(jié)構(gòu)開闊的場景,可優(yōu)先“RRU+平板”及一體化皮基站解決方案。

(4)對于大中型居民小區(qū),應(yīng)選擇小區(qū)內(nèi)抱桿微站或樓間對打解決方案。

(5)對于單點(diǎn)補(bǔ)盲補(bǔ)熱的場景,室內(nèi)覆蓋可選擇微站或一體化皮基站解決。

3 LTE 多場景覆蓋應(yīng)用案例

3.1 低層居民區(qū)場景覆蓋

3.1.1 低層居民區(qū)概述

本地蘭溪谷小區(qū)采用普通磚混結(jié)構(gòu),共計(jì)14 棟6 層居民樓,占地面積8.5×104m2,居民近3 000 人。由于環(huán)境封閉,周圍建筑阻擋,宏站無法穿透,導(dǎo)致小區(qū)內(nèi)道路及室內(nèi)整體區(qū)域嚴(yán)重弱覆蓋,用戶上網(wǎng)質(zhì)量差并產(chǎn)生投訴。經(jīng)過實(shí)地勘察后,采用“RRU(E 頻段)+平板天線”的方案加強(qiáng)深度覆蓋解決。

3.1.2 低層居民區(qū)方案設(shè)計(jì)

本住宅小區(qū)采用4 個(gè)獨(dú)立的9 m 桿,安裝E 頻段RRU、15 dB 高增益平板天線來覆蓋。根據(jù)現(xiàn)場勘查,選擇合適的天線掛高、俯仰角及方位角來提升室外道路及室內(nèi)深度信號覆蓋質(zhì)量,共安裝1 臺BBU,4 臺RRU(E 頻段),8 副平板天線[5]。

“RRU+平板”解決方案選取了4 個(gè)點(diǎn)位,設(shè)計(jì)4 臺RRU+8 面平板天線,如圖2 所示?!癛RU+平板天線”現(xiàn)場安裝情況,如圖3 所示。

3.1.3 低層居民區(qū)“RRU+平板天線”開通前后效果驗(yàn)證

在該小區(qū)安裝“RRU(E 頻段)+平板天線”建設(shè)完成后驗(yàn)證,可見利用E 頻段有效提升了小區(qū)室外整體道路及室內(nèi)深度覆蓋,避免了于周圍宏站F 頻段及D 頻段的干擾[6]。

圖2 “RRU+平板天線”方案設(shè)計(jì)

圖3 “RRU+平板天線”現(xiàn)場安裝情況

開通后,小區(qū)整體室外RSRP 由-104.36 dBm 提升到-80.23 dBm,提升了24 dBm;SINR 由7.15 dB提升至16.29 dB;下載速率由11.37 Mb/s 提升至28.46 Mb/s。4G 信號覆蓋提升效果非常明顯,對比圖如圖4 所示,具體指標(biāo)如表1 所示。

圖4 低層居民區(qū)“RRU+平板天線”開通前后RSRP 強(qiáng)度對比

表1 蘭溪谷小區(qū)“RRU+平板天線”開通前后指標(biāo)對比

3.2 地下室負(fù)一層商業(yè)娛樂場景覆蓋

3.2.1 地下室負(fù)一層商業(yè)娛樂概述

匯景苑游泳健身館是集游泳健身于一體的大型娛樂場所,位于匯景苑高層地下室,面積為5 000 m2。由于環(huán)境封閉,地下室整體區(qū)域嚴(yán)重弱覆蓋,用戶無法上網(wǎng)并產(chǎn)生投訴。利用傳統(tǒng)室分安裝存在物業(yè)協(xié)調(diào)困難、施工困難、建設(shè)成本高、施工周期長、維護(hù)困難等難點(diǎn)。為滿足覆蓋要求,現(xiàn)利用RU 增加平板天線覆蓋方案來解決此類型場景[7]。

3.2.2 地下室負(fù)一層商業(yè)娛樂方案設(shè)計(jì)

本地下室負(fù)一層采用掛墻“RRU+平板天線”來覆蓋,通過采用平板天線覆蓋提升室外道路及室內(nèi)深度覆蓋質(zhì)量,共計(jì)安裝3臺RRU,4副平板天線,利舊BBU。

“RRU+平板”解決方案選取3 個(gè)點(diǎn)位,設(shè)計(jì)3 臺RRU+4 面平板天線,如圖5 所示。地下室負(fù)一層商業(yè)娛樂“RRU+平板天線”現(xiàn)場安裝情況,如圖6 所示。

圖5 地下室商業(yè)娛樂“RRU+平板天線”方案設(shè)計(jì)

圖6 現(xiàn)場安裝情況

3.2.3 地下室負(fù)一層商業(yè)娛樂“RRU+平板天線”開通前后效果驗(yàn)證

通過在該地下室墻體安裝“RRU+平板天線”建設(shè)完成后驗(yàn)證,有效提升了室內(nèi)深度覆蓋。室內(nèi)RSRP 由-113.64 dBm 提升到-88.48 dBm,提升了25.16 dBm;SINR 由8.73 dB 提升至25.63 dB;下載速率由8.65 Mb/s 提升至34.47 Mb/s。4G 信號覆蓋提升效果非常明顯,對比圖如圖7 所示,具體指標(biāo)如表2 所示[8]。

圖7 地下室商業(yè)娛樂“RRU+平板天線”開通前后RSRP 強(qiáng)度對比

表2 地下室商業(yè)娛樂 RRU+平板天線開通前后指標(biāo)對比

3.2.4 地下室商業(yè)娛樂“RRU+平板天線”創(chuàng)新覆蓋相比傳統(tǒng)DAS 優(yōu)勢對比

地下室商業(yè)娛樂“RRU+平板天線”(如圖8所示)與傳統(tǒng)DAS 覆蓋(如圖9 所示)進(jìn)行對比設(shè)計(jì)。從設(shè)計(jì)圖可以看出,傳統(tǒng)DAS 需要耦合器、功分器、饋線接頭、饋線、吸頂天線等很多無源器件,設(shè)計(jì)和施工較復(fù)雜,而地下室商業(yè)娛樂“RRU+平板天線”結(jié)構(gòu)簡單明了。地下室商業(yè)娛樂“RRU+平板天線”創(chuàng)新覆蓋相比傳統(tǒng)DAS,優(yōu)勢包括施工周期短、容易施工、費(fèi)用低、設(shè)備維護(hù)方便、優(yōu)化方便等[9]。

圖8 “RRU+平板天線”覆蓋設(shè)計(jì)

圖9 傳統(tǒng)DAS 覆蓋設(shè)計(jì)

表3 地下室商業(yè)娛樂“RRU+平板天線”創(chuàng)新覆蓋相比傳統(tǒng)DAS 優(yōu)勢對比

3.3 地下室負(fù)一層物聯(lián)網(wǎng)場景覆蓋

3.3.1 地下室負(fù)一層物聯(lián)網(wǎng)場景概述

新城小區(qū)居民住宅小區(qū)負(fù)一層安裝有國家電網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備,需要通過LTE 網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)上報(bào)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)到機(jī)房服務(wù)器,便于監(jiān)控人員實(shí)時(shí)掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。由于環(huán)境封閉,負(fù)一層及車庫整體盲區(qū),導(dǎo)致物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備及車庫用戶無法上網(wǎng),而利用傳統(tǒng)室分安裝存在安裝建設(shè)困難。為滿足地下車庫補(bǔ)盲,根據(jù)地下車庫空曠結(jié)構(gòu)情況及容量需求等,現(xiàn)利用“RRU+平板天線”覆蓋方案來解決此類型場景。

3.3.2 地下室負(fù)一層物聯(lián)網(wǎng)場景方案設(shè)計(jì)

本地下室負(fù)一層采用掛墻“RRU+平板天線”來覆蓋,主要覆蓋物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備配電室及地下車庫整體區(qū)域,共計(jì)安裝1 臺RRU,1 副平板天線,利舊BBU。

“RRU+平板天線”解決方案選取1 個(gè)點(diǎn)位,設(shè)計(jì)1 臺RRU+1 面平板天線,如圖10 所示[10]。

圖10 地下室負(fù)一層物聯(lián)網(wǎng)場景“RRU+平板天線”方案設(shè)計(jì)

地下室負(fù)一層物聯(lián)網(wǎng)場景“RRU+平板天線”現(xiàn)場安裝圖及物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備,如圖11 和圖12 所示。

圖11 物聯(lián)網(wǎng)電力設(shè)備

3.3.3 地下室負(fù)一層物聯(lián)網(wǎng)場景“RRU+平板天線”開通前后效果驗(yàn)證

通過在該地下室墻體安裝“RRU+平板天線”建設(shè)完成后驗(yàn)證,有效提升了室內(nèi)深度覆蓋。室內(nèi)RSRP 由-115.34 dBm 提升到-85.38 dBm,提升了30 dBm;SINR 由6.74 dB 提升至26.63 dB;下載速率由5.65 Mb/s 提升至35.49 Mb/s。4G 信號覆蓋提升效果非常明顯,對比圖如圖13 所示,具體指標(biāo)如表4 所示。

圖12 物聯(lián)網(wǎng)電力設(shè)備

圖13 地下室物聯(lián)網(wǎng)“RRU+平板天線”開通前后RSRP 強(qiáng)度對比

表4 地下室物聯(lián)網(wǎng)場景“RRU+平板天線”開通前后指標(biāo)對比

3.3.4 RRU+平板天線創(chuàng)新覆蓋相比傳統(tǒng)DAS 優(yōu)勢對比

通過地下室物聯(lián)網(wǎng)“RRU+平板天線”開通結(jié)果及覆蓋效果,此場景解決方案有極高的實(shí)用性。作為一種快速補(bǔ)盲有較高的價(jià)值,與傳統(tǒng)DAS 對比,具有施工維護(hù)簡單、優(yōu)化方便、成本低等優(yōu)點(diǎn),如表5 所示。

表5 地下室物聯(lián)網(wǎng)場景“RRU+平板天線”創(chuàng)新覆蓋相比傳統(tǒng)DAS 優(yōu)勢對比

4 結(jié) 語

我國正處于加速城市化進(jìn)程的中期,隨著LTE網(wǎng)絡(luò)的迅速建設(shè)和4G 用戶業(yè)務(wù)的迅猛增長,LTE室內(nèi)覆蓋在4G 無線網(wǎng)絡(luò)中的地位越來越重要,投資占比越來越高。

對于多層居民區(qū)及地下室兩種場景,從開通覆蓋測試結(jié)果來看,LTE 開通后信號覆蓋完全滿足客戶需求。特別對于地下室這類場景來說,只需解決覆蓋,對容量要求不高,完全可以用“RRU+平板”解決方案高效解決客戶之所急。從施工難度、施工周期、后期維護(hù)、投資費(fèi)用等多方面分析,“RRU+平板天線”創(chuàng)新解決方案比傳統(tǒng)DAS 都具有較高的價(jià)值。對于密集居民區(qū)和高用戶區(qū)域,可以采用E 頻段室外微站解決深度覆蓋,提升覆蓋質(zhì)量的同時(shí),進(jìn)一步控制和降低造價(jià)。

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