基于小型室內環境的多網共建方案研究

肖寒春　重慶郵電大學通信工程應用研究所高級工程師劉立兵　重慶郵電大學通信工程應用研究所碩士研究生在讀

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基于小型室內環境的多網共建方案研究

肖寒春重慶郵電大學通信工程應用研究所高級工程師
劉立兵重慶郵電大學通信工程應用研究所碩士研究生在讀

摘要分析了室內網絡共建共享的發展趨勢，介紹室內分布系統的組成與發展現況，提出了基于小型室內環境的BBU+pRRU多網融合室分系統和MDAS多業務數字接入分布系統兩種可選方案，分析了方案設計的難點并提出了改進措施。通過對比這兩種方案并結合BBU+pRRU室分案例論證了新技術的優勢，為小型室內場景多網深度覆蓋共建共享的推進提供了指導。

關鍵詞室內分布系統共建共享深度覆蓋BBU+pRRUMDAS

1　引言

隨著LTE的快速部署，現階段我國通信技術呈現多網絡多制式多頻段形式，2G、3G、WLAN、LTE因具備不同的覆蓋能力和業務承載能力將協同發展，并將在未來網絡發展中長期共存、互為補充。根據統計，70%以上的移動手機業務發生在室內，90%的高速數據與多媒體業務也發生在室內，良好的室內分布系統網絡覆蓋成為了各運營商關注和建設的重點區域。

中國鐵塔公司的成立，加速了多運營商共建共享網絡的進程，為了避免過多的重復建設，節省投資，室內分布系統共建共享成為未來室分建設的趨勢。面對小型室內環境數據量急速增長，用戶對通話質量、數據業務要求越來越高，僅靠室外宏站覆蓋室內的方式已經得不到滿足，需要新建室內分布系統。本文重點研究了基于小型室內環境的BBU+pRRU多網融合室分系統和MDAS多業務數字分布系統兩種新型方案，分析了方案設計的難點并給出了改進措施，通過方案對比給出建網策略，結合BBU+pRRU室分案例論證這種多系統方案在小型室內環境的發展優勢，為小型室分多網共建共享的推進提供了指導建議。

2　室內分布系統組成與發展現狀

2.1室內分布系統組成與分類

室內分布系統是在無線網絡信號難以直接穿透進入的室內場所，通過分布式的射頻有線延伸系統實現無線信號增強覆蓋的技術，從而保證室內區域擁有理想的信號覆蓋。包含信源和信號分布系統兩部分，信源有宏基站、微蜂窩基站、分布式基站、射頻直放站、光纖直放站及BBU+RRU等，室內分布系統主要由有源設備、無源設備、天線、線纜等組成，主要技術方案包括無源分布系統、有源分布系統、光纖分布系統、Small Cell分布系統等。

（1）無源分布系統：性能穩定，可靠性高，在實際工程中大量采用，但由于信號在饋線傳輸過程中存在一定損耗，其有效覆蓋范圍存在一定限制。

（2）有源分布系統：有源設備需要供電，有源系統建設和維護復雜，可靠性和穩定性相對較差，且會抬升系統底噪，對網絡性能有較大影響。

（3）光纖分布系統：底噪對系統的影響較小，主干線路主要采用光纖，在路由復雜、信源安裝空間受限、施工困難的場景，具備更大的優勢。

（4）Small Cell分布系統：是一種基于Femto或基站平臺的技術，主干線路采用光纖和網線，能滿足更高的容量需求，可支持多種網絡制式。

其中，BBU+pRRU多網融合室分系統屬于Small Cell室分系統，MDAS多業務數字分布系統是一種光纖分布系統。

2.2室內分布系統現狀

目前，三大運營商各自都運營著多種網絡制式，各自成熟的多網融合室內分布系統方案有：移動的GSM、TD-SCDMA、TD-LTE、WLAN四網融合，電信的CDMA、EVDO、WLAN三網融合，聯通的GSM、WCDMA、WLAN三網融合，隨著TD-LTE和LTEFDD的快速部署和鐵塔的建網發展，無論是三大運營商多網共建共享還是三大運營商各自多網融合都將得到快速發展。三大運營商用于室分的網絡制式如表1所示。

表1　三大運營商室分網絡制式

3　基于小型室內環境覆蓋方案

小型室內場景如會議中心、寫字樓、酒店、地下商場、政府機關、醫院、住宅小區、城中村等，中高檔用戶多，終端類型豐富，對數據業務要求較高，室內環境復雜，天面資源有限，為節約成本和部署難度，需要采用多網共建的方式進行室內分布系統設計，可選的方案有BBU+pRRU室分系統方案和MDAS多業務數字分布系統方案。

3.1BBU+pRRU室分系統方案設計

根據室內環境用戶對業務的需求選擇信源，將信源接入BBU+pRRU室分系統，這種方案能夠幫助運營商快速構建低成本、高性能的2、3、4G和Wi-Fi多模融合的室內深度覆蓋網絡，其組網結構如圖1所示。

圖1　BBU+pRRU室分系統

這種室分系統由基帶單元BBU（BaseBandUnit）、pRRU（picoRemoteRadioUnit）和RHUB（RRUHUB）組成，BBU可與多個RHUB連接，RHUB可以與多個pRRU星型連接，同時RHUB為pRRU提供POE供電。系統以pRRU為基本覆蓋單位，pRRU的4G發射功率為2×125mW，空曠場景覆蓋半徑約30m，在商場和超市，覆蓋半徑約20m，對于內部有磚墻阻擋的辦公樓，覆蓋半徑約15m。可通過多系統接入單元（MAU）接入異廠家GSM信源或者CDMA信源，實現一根網線即可承載兩載波20MLTE小區或2、3、4G等多種無線制式。目前，主要的產品有中興的Qcell和華為的Lampsite。

3.1.1方案優點

（1）組網結構簡單，相比傳統室分建設可節省60%時間。BBU+pRRU室分系統是基于光纖和網線傳輸的三級網絡，基于POE供電，沒有傳統室分系統中的合路、耦合及功分器，器件少，無需鏈路預算，節點少，對工程施工及后期運維易監控，主要負責主設備的質量管理工作。

（2）與宏網共網管，室內分布系統管理無盲區。網管系統可以管理到室內系統的每個pRRU單元，可視化管理室內信號的切換、掉話、設備故障等問題，提供室內室外系統的統一網管將極大簡化運營商的運維成本。

（3）單LTE支持雙流MIMO，無需室分改造。用傳統的室分無源系統進行室分雙路改造，時間長、部署難、成本高、效益差。基于BBU+pRRU的室分系統，易部署，支持MIMO，一根網線即可承載兩載波20M LTE小區。

（4）PRRU共小區，可遠程進行小區分裂。多個pRRU可以合并為一個小區，具有相同的物理Cell ID，大幅提升網絡下行RSRP和SINR分布，上行可以將多個基帶小區的信號獨立解調，信號合并卻不抬升底噪，同時可通過小區分裂擴容，滿足覆蓋和質量的要求。

（5）多制式接入，可多網共建共享。pRRU支持多頻多模，可同時承載TD-LTE、LTE-FDD、TD-SCDMA、UMTS、GSM、CDMA等多個制式，且外觀小巧精致，安裝便捷，可部署多制式的室內網絡，內置天線，也可外接天線。

3.1.2方案設計難點及解決措施

BBU+pRRU室分系統采用的是一種微功率的RRU（pRRU），和宏網相同的BBU，因此，其容量規劃、參數規劃等和傳統DBS+DAS相同，但是pRRU輸出功率和傳統DAS有差異，需要關注pRRU的覆蓋半徑。同時，pRRU自帶全向天線，需做好外泄控制。規劃設計中需要考慮以下3個方面。

（1）業務模型選擇：針對場景業務需求，選擇合適的話務模型進行容量鏈路預算，利用pRRU級小區優勢，做好多媒體區容量規劃。

（2）干擾控制：場景需要多個小區時，通過合理天線布放和天線選型，結合仿真驗證，做好干擾控制。

（3）切換區選位：結合各功能區容量需求，根據人流特性，規劃小區和切換區，避免切換區落在高速數據業務區。

BBU+pRRU室分系統建設時可通過以下措施解決系統干擾和未來擴容需求：

（1）干擾控制策略：通過同層或相鄰pRRU覆蓋區或小區合并實現干擾控制；相鄰樓層同覆蓋區做小區合并減少不必要切換；同層容量需求高的相鄰小區可做異頻組網。

（2）容量部署策略：減少單pRRU單小區部署；多采用pRRU小區合并部署，減少主設備BBU的配置；按功能區用戶數及業務流量規劃小區容量。

（3）擴容演進策略：首先，通過小區分裂擴容；其次，可在覆蓋較弱的地方采用加站（pRRU）擴容。綜合考慮以上策略，建設優質的室分系統來滿足室內用戶業務需求。

3.2MDAS室分系統方案設計

多業務數字分布系統MDAS（Multiservice Digital DistributedAccess System）是一種支持多業務，采用數字化技術，基于光纖、網線進行傳輸的新型室內外分布系統，使用小功率功放（10～15dBm）進行點狀精確覆蓋，可以實現2、3、4G以及WLAN等多種制式的融合覆蓋。其組網結構如圖2所示。

圖2　MDAS分布系統

MDAS分布系統由接入控制單元（MAU）、近端擴展單元（MEU）、遠端射頻單元（MRU）三層網絡結構組成。MDAS系統中接入控制單元可星型連接4條光路，每條光路可通過級聯方式連接8臺近端擴展單元，而每臺近端擴展單元又可連接8臺遠端射頻單元，因此每臺接入控制單元可連接256臺遠端射頻單元。接入控制單元通過光纖拉遠到近端擴展單元中，近端擴展單元支持多級級聯，通過網線或光纖連接到遠端射頻單元，遠端功放采用放裝方式，靠近用戶端安裝，通過POE供電，降低建設難度。

3.2.1方案優點

（1）MDAS采用光纖和網線作為傳輸介質，遠端射頻單元體積小，安裝靈活、便捷，為了減少因設備接電引起的物業協調問題，擴展單元MEU和遠端MRU通過光電復合纜進行饋電，采用MDAS可以大大縮短建設周期，快速實現網絡建設。

（2）MDAS支持多模系統組網，能滿足GSM、CDMA、TD-SCDMA、WCDMA、WLAN、LTE多網覆蓋需求，MDAS遠端自帶或外接MIMO天線，只需建設一套光纖分布系統，即可快速實現4G雙路覆蓋，提高用戶數據業務感知度。

（3）MDAS適用于多種應用場景，MDAS適用于諸如小區、城中村、街道、商鋪、寫字樓、酒店、賓館等多種場景。以上場景因為宏站覆蓋有限，業主對傳統設備敏感，維權意識強，傳統“射頻電纜+天線”方式難于實施，采用MDAS可以有效解決上述場景的覆蓋難題。

（4）MDAS具有較高性價比，在傳統分布系統中，射頻信號在分配器件和饋線長距離傳輸中損耗大，有源設備的功率浪費嚴重，而MDAS采用光纖和五類線分布式組網，數字信號傳輸過程無射頻損耗，可以有效利用設備功率，同時節省能耗。

3.2.2方案設計難點及解決措施

（1）時間色散效應

MDAS系統引入了大量的有源光纖拉遠設備，在同一覆蓋區域出現來自同一基站的兩臺甚至多臺拉遠設備覆蓋的情況，接收端就會產生干擾，嚴重時導致大面積掉話現象，影響網絡質量。為避免重疊覆蓋區域的時間色散，選擇的施主信源要盡可能避開與拉遠設備有重疊覆蓋區域，以及拉遠設備之間盡可能避免有重疊及連續覆蓋區域，尤其是設備之間有較遠光纖傳輸的情況。

（2）容量受限

MDAS室分系統采用大量的拉遠設備時，會使信源接入量減少，對于一些容量需求較高的覆蓋場景，增加信源的數量，會破壞原本的組網模式，使其失去本身的組網優勢，可通過載波聚合技術擴容。

（3）底噪抬升影響

在室內分布系統設計時，有源設備的引入會帶來底噪的抬升，底噪的抬升會導致上行速率下降，嚴重影響網絡質量。有源設備越多，底噪抬升越嚴重，建議采用MDAS組網時，單小區下掛MRU單元不超過56個，如果采用更大功率的MRU單元，下掛的個數要相應的減少。

（4）上下行鏈路平衡控制

底噪抬升的直接影響因素為有源設備的上下行增益差，當下行增益一定時，減小上行增益，能夠有效地降低有源設備對基站底噪抬升的影響，如果上行增益設置過小，就會使上下行增益差過大，從而導致基站上下行鏈路不平衡。為保證系統上下行鏈路平衡，建議干放的上下行增益差控制在5dB以內。

3.3方案對比及應用建議

對以上兩種室內分布系統方案做出簡單對比，具體情況如表2所示。

表3　信號測試結果

表2　BBU+pRRU與MDAS室分系統對比

從表2可以看出這兩種方案有很多相似之處，它們都支持LTEMIMO，也都支持多種網絡多種制式，鑒于BBU+pRRU的室分系統有更好的網絡性能和演進性能，在會議中心、寫字樓、酒店、政府機關、醫院、銀行等人流較多的公共場景應采用BBU+pRRU的室分系統。MDAS多業務分布系統因容量有限，則更多地適合應用在商業街、住宅小區、城中村、地下商鋪等對覆蓋和容量要求不高的場景，能有效解決入場物業協調困難的問題、快速解決投訴的問題、最短時間內實現收益。對于較低的宏站覆蓋不到的區域可采用室分外引，利用MDAS系統進行拉遠室外覆蓋。由于MDAS分布系統造價高，主要適用一些需要同時新建2、3、4G覆蓋的重要場所，同時需要結合室外宏站覆蓋情況，精確進行MDAS室分設計，以最少的投資換取最大的效益。

4　工程案例

以重慶渝中緣夢苑酒店為例，酒店處于4和5F，室內沒有室分系統，內部結構復雜，室內信號弱，需要新建室分系統，采用BBU+pRRU室分系統方案，選擇華為Lampsite產品進行建設。

由于酒店比較大，內部結構復雜，方案設計需要一臺BBU，6個RHUB，36個pRRU，酒店4F安裝25個pRRU，5F安裝11個pRRU，36個pRRU共小區。目前，只接入了信源TD-LTE（E頻段），FDD-LTE、CDMA、GSM等在后期有所需求時可通過MAU接入室分系統。其信號測試結果如表3所示。

5　結束語

隨著室分網絡共建共享技術的不斷發展，未來一套系統將會支持更多的網絡制式，且可平滑演進，降低網絡建設成本，提高資源利用率，減少運營商投資，同時可給用戶提供更好的室內網絡感知體驗。本文重點研究了基于小型室內環境的BBU+ pRRU室分系統和MDAS多業務數字接入分布系統，詳細分析了方案的優劣，并提出兩種方案的建網策略。結合BBU+pRRU室分案例論證了這種新技術在未來室分場景中的發展優勢，同時分析了MDAS室分系統在覆蓋居民小區、城中村、商鋪等場景中具有較大的應用前景，為未來的大規模室內分布系統共建共享提供了指導建議。