四網協同室內覆蓋建設策略研究

程日濤，鄧安達，汪穎

（中國移動通信集團設計院有限公司，北京 100080）

四網協同室內覆蓋建設策略研究

程日濤，鄧安達，汪穎

（中國移動通信集團設計院有限公司，北京 100080）

本文首先根據中國移動四網協同發展戰略分析了室內覆蓋系統的定位及發展目標，隨后按信源直接覆蓋和分布系統覆蓋方式兩個維度對各類室內覆蓋系統進行了分析并提出了適用場景，最后提供了分場景的室內覆蓋建設方式建議。

室內覆蓋；分布系統；分場景

1 室內覆蓋網絡定位及目標

1.1 定位

室內覆蓋網絡是中國移動通信網絡的重要組成部分，在實現室內深度覆蓋、提升室內網絡容量、改善室內區域用戶體驗等方面發揮著重要的作用。目前室內覆蓋網絡也存在著建設效益和建設質量風險大、建設方案類型單一、建設流程規范化程度低等問題。為此，應通過綜合利用多類型室外基站直接覆蓋室內、精確評估室分系統建設需求、合理選擇室內覆蓋建設方式、規范化室內覆蓋建設流程等手段，建設低成本、高效率的室內覆蓋網絡。

1.2 目標

四網協同規劃以實現四網間的覆蓋協同與容量分擔為基本目標，以建設滿足四網個性化需求的綜合室內覆蓋系統為手段。

應充分發揮低頻段GSM系統深度覆蓋能力強的優勢，重點在覆蓋效果差、干擾比例高、容量需求大的室內場景建設GSM室分系統，應適度建設TD-SCDMA、TD-LTE室分系統以彌補室外站深度覆蓋能力的不足，實現對室內業務的有效承載并提升對GSM網絡的分流效果。對于WLAN系統，應因地制宜的選擇合路方式或獨立放裝方式實現業務分流。

室分系統建設應以滿足覆蓋要求最高的TD-LTE系統需求為標準，實現四網協同部署，支持平滑演進。

2 室內覆蓋建設方式

為貫徹室內覆蓋四網統一規劃、協同發展的策略，應綜合利用信源直接覆蓋、分布系統覆蓋等多種手段，因地制宜地選擇低成本、高效率的解決方案。室內覆蓋方式分類圖如圖1所示。

新建室內覆蓋系統的規劃必須立足長遠、面向LTE、四網協同。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”而言，它一般不在建筑物室內或者建筑物外部小區內進行分散布線，工程量一般小于“分布系統”。“信源直接覆蓋”按信源設置在室內還是室外，可分為“室外覆蓋室內”及“Femto基站”兩種方式。“室外覆蓋室內”主要指參照傳統宏站的建設方式，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方式。如果要實現對建筑物的GSM、TD-SCDMA、TD-LTE三網覆蓋，可分別設置多副天線，或利用外部合路、雙極化、多頻天線等方式減少天線數量。

室外覆蓋室內的信源，可采用傳統宏蜂窩基站、直放站、新型基站或設備等。

2.1.1 宏蜂窩基站

利用宏蜂窩基站進行覆蓋，有容量大、覆蓋范圍大的特點，適用于單體建筑體積小，建筑結構簡單，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，但它對復雜建筑的室內覆蓋效果相對較差。

2.1.2 GSM直放站

直放站的使用不能提升網絡容量，但可用在特定場景下低成本、快速解決網絡的覆蓋需求。原則上TD-SCDMA、TD-LTE系統不使用直放站， GSM系統可分區域、分場景按需使用數字無線直放站、數字光纖直放站。

數字無線直放站可應用于傳輸不易到達或鋪設光纜投資較高的農村、礦區、山區等場景。數字光纖直放站可應用于容量需求較小的商場、寫字樓、居民區等的室內分布系統建設，或已布放光纖的地下商場、停車場或電梯等信號盲區覆蓋。

2.1.3 微RRU

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

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的雙模應用，便于在樓宇室外掛墻安裝進行深度覆蓋。

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行室外補盲、補熱或應用于室外覆蓋室內等場景。

2.1.5 4G Relay

4G Relay通過Relay Node中轉上下行信號，可提供容量且不引入噪聲。Relay特點是不需要機房，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適用于現有2G/3G覆蓋比較理想，但4G覆蓋較差的場景，可擴大4G小區覆蓋和提高容量，實現低成本快速補盲。

2.1.6 Femto基站

Femto可作為宏站有效的覆蓋補充手段，用于家庭、小型企業、營業廳、超市等場景，解決室內深度覆蓋、提升業務分流能力；其次還可以作為應對全業務競爭的家庭無線應用綜合平臺。

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

Femto初期以發展TD-SCDMA/Wi-Fi模式為主，后續將推動產業支持TD-SCDMA、GSM、TD-LTE、Wi-Fi等多種模式。

根據發射功率不同，Femto基站分為企業級和家庭級。

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

2.2 分布系統

2.2.1 雙路同軸電纜分布系統

同軸電纜分布系統以同軸電纜（饋線）為介質，通過合路器將多系統合路，通過功分器、耦合器和天線使信號均勻輸布到建筑物室內。雙路同軸電纜分布系統是為了實現TD-LTE MIMO特性，構建兩路結構一致、損耗相近的同軸電纜分布系統，分別接入LTE的雙通道輸出。

雙路同軸電纜分布系統主要作用在于提升TD-LTE系統的性能，主要應用于新建大型樓宇、改造的數據業務需求較大的重要樓宇。

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

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

雙路同軸電纜分布系統建設成本如圖2所示。

2.2.2 單路同軸電纜分布系統

單路同軸電纜分布系統建設方式為GSM+TDSCDMA+TD-LTE合路實現多系統協同覆蓋。

單路同軸電纜分布系統主要應用于TD-LTE數據業務需求相對較小的樓宇。

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

單路同軸電纜分布系統建設成本如圖3所示。

2.2.3 光纖分布系統

圖2 雙路同軸電纜分布系統建設成本

圖3 單路同軸電纜分布系統建設成本

光纖分布系統可支持多系統多制式信源接入，它以光纖為主要介質，比同軸電纜（饋線）易于布放；遠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；不同級數的擴展單元與遠端單元相結合，便于靈活構建較大規模的分布系統。光纖分布系統由接入單元、擴展單元和遠端單元組成。接入單元與擴展單元之間采用光纖連接，擴展單元至遠端單元之間采用光纖或網線連接。

光纖分布系統按覆蓋區域分類為室內光纖分布系統和室外光纖分布系統，考慮從技術體制、設備類型、項目管理建設流程、產業鏈等各方面的情況，兩類光纖分布系統均作為室內覆蓋解決方案類型。

光纖分布系統主要適用于在大型建筑群小區內、樓宇間分散布放光纖及天線的小區分布場景，如超大規模多層住宅區、城中村、商業街道底層覆蓋等。

光纖分布系統具有操作簡單的模塊化擴容優勢，但由于是針對特定頻段和制式定制的系統，因此無法支持新的頻段和制式的系統引入，系統演進風險大。

光纖分布系統存在建設成本高，網絡演進能力差，運營維護難度高，產業鏈成熟度低等局限性。

光纖分布系統建設成本如圖4所示。

圖4 光纖分布系統建設成本

2.2.4 變頻分布系統

變頻系統通過對TD-LTE RRU的一個通道進行變頻，實現在一路天饋系統中傳輸兩路信號，達到TDLTE雙流傳輸的目的。避免了雙路同軸電纜分布系統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，并將一路LTE變頻，利用一路分布系統傳輸LTE雙流。有源天線實現反向變頻，并利用雙極化天線實現LTE的雙流輸出。通過采用變頻系統，僅用一路分布系統即可實現TD-LTE雙流，將有效提升LTE吞吐量。

變頻分布系統主要適用于TD-LTE數據業務容量需求高，但因工程實施等原因無法進行雙路同軸電纜分布系統改造的場景，不建議在新建場景應用變頻分布系統。

變頻分布系統是針對特定頻段和制式定制的系統，因此無法支持新的頻段和制式的系統引入，系統演進風險大。

變頻分布系統存在建設成本較高，網絡演進能力差，運營維護難度高，產業鏈成熟度低等局限性。

變頻分布系統建設成本如圖5所示。

圖5 變頻分布系統建設成本

2.3 建設方式比較

建設方式比較如表1所示。

3 分場景建設方式建議

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、營業廳、商業街底商等物業類型。

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。

（2）中小型建筑（5 000～50 000 m2）：可根據業務需求選擇同軸電纜分布系統（單路）或同軸電纜分布系統（雙路）。

表1 建設方式比較

（3）小型建筑（5 000m2以下）：若室外覆蓋室內電平滿足各系統要求（2G室內電平達到-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的信源直接覆蓋方式。對于平層面積較小且結構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），對于局部有數據需求的樓層，可采用企業級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進行覆蓋。對于營業廳，一般面積不大于1 000 m2，為增強業務推廣與演示效果，主要采用企業級Femto。對于商業街底商，若傳統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：對于長200 m左右的商業步行街，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或光纖分布系統遠端，每個微RRU/光纖分布系統遠端覆蓋半徑約100 m。針對整條商業街基本有良好覆蓋，僅個別高價值底商信號不好的場景，可在個別底商室內安裝企業級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（單路）。對于業務需求較高的場景可改造成雙路同軸電纜分布系統；若不具備改造條件，可使用變頻分布系統。對于會議室、辦公區、顧客集中區域等局部重要區域優先使用同軸電纜分布系統（雙路）。

對于營業廳，一般面積不大于1 000 m2，為增強業務推廣與演示效果，可采用企業級Femto。

商業街底商的改造可在原有分布系統基礎上進行，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、醫院、大型居民區、城中村等物業類型。

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的信源直接覆蓋方式，室外天線掛高應在30 m左右。如果樓高20層以上、有電梯的高檔住宅樓，若在樓內平層可以布線，可采用同軸電纜分布系統。不具備樓內布線條件，則可以使用微RRU、光纖分布系統等方案。

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

對于無法在室內布線的大型居民小區和城中村，應根據室外管線情況、設備器件安裝位置、小區內BBU與RRU的配置關系等，因地制宜選擇覆蓋方式：

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

（2）若大型小區因覆蓋范圍大需要的RRU多而導致BBU小區數量多，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方式。大型居民區小區覆蓋采用同軸電纜方式或光纖分布系統方式總造價基本相當，在面積較大的場景光纖分布系統方式造價上更優。

3.2.2 改造場景

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

大型居民區和城中村一般管線敷設等改造較為困難，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構，光纖分布系統則需根據設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、會展中心等物業類型。

交通樞紐主要包括火車站、長途汽車站、機場等物業類型。

3.3.1 新建場景

用戶人流量大、等候時數據需求較強；用戶聚集區的室內相對較為空曠，10萬平米以下的在用戶聚集區主要采用雙路同軸電纜分布方式，其它區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。

3.3.2 改造場景

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

3.4 特殊場景

特殊場景主要包括隧道、地鐵等物業類型。

3.4.1 新建場景

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

3.4.2 改造場景

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

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