4G 網絡室內多場景解決方案分析

吳越

摘 要：本文首先詳細介紹了室內多場景，包括室內覆蓋定義，室內覆蓋規劃指標要求。接著介紹了室內多場景解決方案應遵循的原則，包括覆蓋方式優先級原則、信源及分布系統規劃原則、小區規劃原則。同時提出了分場景解決方案，包括多棟高層塔樓居民區/多棟高層非塔樓居民區/高低層混合居民區場景，多棟低層居民區，城中村，寫字樓，酒店，醫院，商場/大賣場，體育場館/會展中心，火車站/長途汽車站/機場，高校，隧道，地鐵，電梯，地下室。

關鍵詞：室內多場景 室內覆蓋 分場景解決方案

中圖分類號：TN92 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）08（c）-0148-05

當前，我國4G網絡建設提出了“更深、更廣、更厚、更精”的建設策略。4G網絡已實現鄉鎮以上的連續覆蓋和農村的熱點覆蓋。重點區域網絡深度覆蓋的重要性日益上升，良好的室內覆蓋能切實吸納室內業務量，保證室內用戶業務體驗，減輕宏站業務負荷，并有助于提高全網網絡質量。保持深度覆蓋的絕對領先，是4G網絡“三領先一確保”的重要目標之一。

4G網絡室外頻段高、信號穿透力弱，建筑物內部信號覆蓋的需求極其迫切。目前存在傳統室內分布系統建設需求不明確、建設協調困難、投入高、效益低、周期長、整改多等一系列問題，因此必須積極探索網絡深度覆蓋的新思路、新方法。

1 室內多場景的總體介紹

1.1 室內覆蓋定義

無線覆蓋主要解決“點、線、面”的問題，宏站重點解決“面”和“線”的問題，室內覆蓋重點解決“點”的問題，即特定區域樓宇內的無線信號覆蓋問題。室內覆蓋方式分類如下，見圖1。

1.2 室內覆蓋規劃指標要求

不同建設方式的規劃指標要求如下：

①室外輻射室內方式規劃指標，見表1。

②室內覆蓋系統方式規劃指標，見表2。

③天線口功率規劃天線口功率規劃主要是指室內覆蓋天線口最大功率限制，各接入系統天線口輸出功率如應滿足表3要求。對于天線安裝高度較高的場景（如體育場館、會展中心、機場航站樓等）或對覆蓋有特殊要求的場景（如干擾嚴重的建筑物高層等），天線口功率還可酌情提高，但應滿足國家對于電磁輻射防護的規定。

在實際工程設計中，考慮到信源至天線口功率損耗的差別，天線入口功率控制在13dBm到16dBm之間。

2 室內多場景解決方案應遵循的原則

2.1 覆蓋方式優先級原則

（1）根據室內目標覆蓋區域、周邊網絡站點現狀和覆蓋情況，進行各系統室內覆蓋現狀評估和典型區域初步方案模測。對于現狀評估和初步方案模測結果較接近室外輻射室內信號覆蓋指標要求的場景，優先采用室外覆蓋室內建設方式。

（2）充分發揮室內外協同作用，宏微結合，優選室外輻射室內的建設方式。

（3）對于覆蓋目標區域封閉性好、穿透損耗大的物業點（如地鐵、交通樞紐、高檔寫字樓、高檔酒店、大型商場、大型居民樓等），以及覆蓋目標區域用戶人數較高、流動性強、容量需求高的有價值的物業點，無法利用室外基站直接覆蓋方式達到室內良好覆蓋時，可優先考慮進行室內分布系統建設。從覆蓋面積和覆蓋場景兩個維度，對不同類型的新建室內覆蓋建議如下：

①5000m2以下小型建筑的室內區域

若建筑室內結構簡單、封閉程度低，優先考慮室外蜂窩覆蓋室內的建設方式。

若建筑室內結構簡單，但封閉和隔離較好，針對覆蓋和容量不足的熱點區域，可采用一體化皮基站方案。根據覆蓋面積和用戶容量需求的不同可采用不同的建設方案：對于單點覆蓋面積在數百至1000km2、并發用戶數小于32個的沿街商鋪、營業廳、開闊單間等場景可部署4G一體化皮基站設備滿足覆蓋和容量要求；對于覆蓋面積在數千平米的小型企業、超市、賣場、寫字樓、教學樓等能夠分離為幾個獨立開間的場景，可部署多臺4G一體化皮基站設備組網覆蓋。

②5000m2以上建筑的室內區域

對于建筑面積大、封閉性好、穿透損耗高、用戶數量多、業務密度大的場景（如商業區、商場、體育場館、大型醫院、地鐵、高鐵站、政府樓宇等大型的公共場所），根據業務發展情況和覆蓋情況，合理規劃室內系統的建設。

綜合比較不同室內覆蓋系統方案的建設難度、成本等因素如下，見表4。

從覆蓋業務密度及覆蓋面積兩個維度分析，不同的室內覆蓋系統有各自的適用場景：一體化皮基站設備安裝便利，適用于單點覆蓋面積在幾百至1000m2的營業廳、沿街商鋪、超市等室內較開闊的小型建筑場景；同軸分布系統（含單、雙路同軸電纜）、光纖分布系統，分布式皮基站均可應用于大型建筑，應根據場景特點、業務預測和建設難度，合理選擇覆蓋手段。

2.2 信源及分布系統規劃原則

室內分布系統的規劃方案應區分為信源規劃方案和分布系統規劃方案。

2.2.1 把握各網不同的建設重點，按需部署信源

在已有4G網絡的區域，2G網絡室分僅用于解決深度覆蓋。現階段為保持2G網絡覆蓋及語音質量競爭優勢，對于新增弱覆蓋、電梯、停車場等區域可按需引入GSM網絡信源（主要采用現網調配方式解決）。

2.2.2 根據網絡發展及業務需求，按需進行室分改造及新建

對于已有2G室分建設的區域，需要引入4G信號的，應按需進行改造并耦合4G信源，避免采用簡單合路方式進行建設。針對有數據業務需求的新建重點室分站點應充分采用新技術提升性能，如雙流室分等，同時系統器件、天線密度、天線口輸出功率等指標必須滿足4G網絡規劃設計指標要求。

對于小型企業或零星用戶的場景，積極引入一體化皮基站/飛基站進行靈活建設；根據適用場景，積極推進光纖分布系統、分布式皮基站等多種新技術新手段的應用。endprint

2.3 小區規劃原則

①室內分布系統多網段的小區規劃要充分考慮室內具體環境。規劃時重點考慮小區之間的隔離。可以借助建筑物的樓板、墻體等自然屏障產生的穿透損耗形成小區間隔離。

②空曠或封閉性較差的室內環境（如：同一樓層由多個小區覆蓋的商場、超市，上下分區的樓宇中電梯及電梯廳或挑空大堂、體育場館等開放性室內環境），必須嚴格控制不同小區之間的覆蓋區域，并通過不同小區之間采用異頻組網等手段，保證分布系統達到最佳性能指標。

③小區數量應均衡覆蓋和容量，并結合不同廠家的產品性能及R RU數量綜合考慮，從而避免后期因容量增加對室內分布系統進行大的調整。

④在使用分布式基站時，可根據容量規劃，覆蓋規劃需求使用室內外小區合并技術。

2.4 分場景切換區域規劃應遵循以下原則

①寫字樓、商業類建筑、醫院、賓館：如設置多個小區，同層盡量避免分為不同小區，小區以樓層進行劃分，電梯和低層劃分為同一個小區。

②交通樞紐建議以平層或有明顯隔離的功能區分小區，切換區宜設置在隔離度較大的區域。

③居民小區、校園區：不應多個小區信號對同一樓宇重疊覆蓋，盡量減少樓宇內乒乓效應。

④地鐵切換區應設置在業務量相對較低的區域，并預留足夠的切換區域。

⑤關于電梯的小區劃分，建議將電梯與低層劃分為同一小區，電梯廳盡量使用與電梯同小區信號覆蓋，確保電梯與平層之間的切換在電梯廳內發生。

2.5 室內外小區協同規劃應遵循以下原則

①避免出現同一區域由于室內分布系統覆蓋信號電平與室外覆蓋電平相當而導致用戶在室內小區和室外小區間頻繁切換的情況。

②室內分布系統小區與室外宏基站的切換區域應規劃在建筑物的出入口處。

③嚴格控制室內小區泄漏，在建筑物一定距離外應保證室外小區信號占主導地位。

④根據室外基站在建筑物內的覆蓋情況合理設置室內覆蓋目標，在建筑物高層可適當提高室內覆蓋電平，盡量保證室內小區信號占主導地位。

⑤相鄰室內外小區的切換過渡區域設置應保證避免用戶移動時大量集中的小區間切換發生，切換區域的范圍應保證切換的可靠進行，同時避免出現用戶在室內外小區間的頻繁切換。

3 分場景解決方案

3.1 多棟高層塔樓居民區/多棟高層非塔樓居民區/高低層混合居民區

解決方案：對于高層（小高層）小區（8層以上（小高層為8-11層），有電梯），采用美化天線及分布式微站對打，室外打室內與同軸電纜相結合的方式進行覆蓋。室內采用安裝全向/定向天線解決走廊公共區域、部分靠近走廊的房間覆蓋。根據走廊公共區域的布局，酌情布放天線。美化天線/分布式微站對打方式主要解決居民區房間內的信號覆蓋。優先選擇美化天線方式進行覆蓋，在美化天線協調困難的情況下，可考慮采用分布式微站進行覆蓋。采用定向美化天線對打實現覆蓋：15層以下采用普通美化天線（垂直半功率角為59度）。15層以上采用大張角美化天線（垂直半功率角為65度）。優先選取樓體外立面安裝天線的方式。不同小區天線水平覆蓋應注意天線間距，避免重疊覆蓋。在建設時應根據小區環境、協調情況及施工難度，選擇美化天線類型及安裝位置（地面/樓頂）。若環境較為封閉，室外美化天線可以采用從樓頂斜向下覆蓋的方式，封閉環境可以防止信號泄露；若環境開闊，室外美化天線安裝需充分利用裙樓、外圍多層建筑，以向上覆蓋為主，從而控制泄漏。采用分布式微站方式實現覆蓋：優先選用發射功率為5W（37dBm）以上的分布式微基站產品（目前我省所有的分布式微站發射功率均在5W以上）。對于建筑物厚度為12m或以下場景，采用單向覆蓋方式，對于建筑物厚度為12m或以上場景，采用多個方向進行覆蓋。高層（20層以上）覆蓋天線安裝在高層樓頂，中層（10～20層）覆蓋天線安裝在裙樓頂、高燈桿或中層室內走廊（通過玻璃窗外打），低層（10層以下）覆蓋天線安裝在裙樓頂或地面。

3.2 多棟低層居民區

解決方案：對于多棟低層居民區（8層以下，無電梯）采用宏站及附近微站進行覆蓋。低層居民區距宏站250m以內首選宏站覆蓋，采用標準宏基站設備+八通道智能天線。宏基站高度應明顯高于居民區平均樓高，覆蓋方向上應無明顯大型建筑物阻擋。且同時兼顧與周邊宏基站網絡結構的合理性，通過天線及參數優化做好與周邊宏基站的協同覆蓋。對于距宏站超過250m的低層居民區，需相應減小基站與居民區距離。天線選用半功率角為65°的八通道智能天線，天線增益14dBi/16dBi（F/D頻段）。

3.3 城中村

解決方案：在室外宏/微站信號無法滿足覆蓋要求的情況下，選擇光纖分布系統，零星區域可采用一體化皮站進行覆蓋。根據覆蓋距離確定是否外接天線，光遠端及天線安裝在附近燈桿或建筑物外墻（高3～5m左右）。光遠端間距10～20m。

3.4 寫字樓

解決方案：開間大、結構簡單、面積5000m2以下的辦公寫字樓可采用一體化皮站進行覆蓋，一般建議對于補熱場景建議按照15～25m進行覆蓋；對于補盲場景（邊緣場強-105dBm）按照25～35m進行覆蓋。5000m2以上的非開闊辦分樓、寫字樓，采用同軸電纜方式進行覆蓋。

3.5 酒店

解決方案：四星級以上酒店客房區域、四星級以下酒店所有區域采用同軸電纜進行覆蓋。單天線參考覆蓋半徑為4～7m，需結合現場建筑情況來決定天線密度。對于縱深超過4m的客房/會議室，需將天線延伸至客房/會議室。天線盡量安裝在房間墻壁之間，盡量擴大天線有效覆蓋范圍，目標覆蓋區與天線之間不超過2堵墻。四星級以上酒店非客房區域（大堂）：由于無合適的天線安裝位置，建議采用定向天線緊貼大廳立柱或頂部建筑朝向大門區域、或采用定向吸頂天線緊靠大門朝室內進行覆蓋。四星級以上酒店客房外區域，如業務需求高、有其他運營商競爭需求，采用分布式皮站。非常空曠基本沒阻擋或只有玻璃阻檔，PRRU覆蓋半徑為20～30m。endprint

3.6 醫院

解決方案：鑒于電磁輻射安全性，優先采用同軸電纜進行覆蓋。覆蓋區域建設方需與院方進行溝通確認。醫院大堂，天線覆蓋半徑為15m左右。醫院門診樓、住院部按照走廊+單雙邊房間場景。對于病人候診室、住院部等病人集中等候區域可適度部署雙路室分。為保證雙路分布系統鏈路功率平衡，4G雙通道功率差應不高于5dB。

3.7 商場/大賣場

解決方案：對于單點覆蓋面積在數百至一千平米、并發用戶數小于32個的沿街商鋪、營業廳、開闊單間等場景可部署4G一體化皮基站設備滿足覆蓋和容量要求。對于覆蓋面積在數千平米的小型超市、賣場等能夠分離為幾個獨立開間的場景，可部署多臺4G一體化皮基站設備組網覆蓋。一般建議對于補熱場景建議按照15～25m進行覆蓋；對于補盲場景（邊緣場強-105d Bm）按照25～35m進行覆蓋。

3.8 體育場館/會展中心

解決方案：優先考慮分布式皮站進行覆蓋，目前中興、華為均提供支持GSM1800MHz、4GE頻段的雙模分布式皮站，可同時滿足G網需求。愛立信僅提供支持單模LTE/單模GSM，如建設G網，需布置兩套系統。

3.9 火車站/長途汽車站/機場

解決方案：優先考慮分布式皮站進行覆蓋，目前中興、華為均提供支持GSM1800MHz、4GE頻段的雙模分布式皮站，可同時滿足G網需求。愛立信僅提供支持單模LT E/單模GSM，如建設G網，需布置兩套系統。

3.10 高校

解決方案：舊式6層以下，單側或雙側房間的采用室分美化天線/小微站，由室外覆蓋室內。天線/小微站一般安裝在宿舍樓樓頂具備條件的地方，可將天線安裝在宿舍樓周圍的綠化帶中。樓頂采用定向美化天線；地面天線采用全向美化天線或定向美化天線。

3.11 隧道

位于城區的隧道可列入室分項目。

解決方案：長隧道一般采用泄漏電纜覆蓋，不考慮MIMO；短隧道一般在隧道洞口設置天線向內打。城區隧道主要為公路隧道，一般在隧道洞口設置天線向內打。

3.12 地鐵

解決方案：隧道采用泄漏電纜進行覆蓋，站廳內設置分布式天線。

3.13 電梯

非觀光電梯以信號覆蓋為主，為避免影響電梯運行，16層以下樓宇電梯采用定向窄波束天線進行信號覆蓋，建議每4層在電梯井內安裝一幅天線。16層到30層樓宇電梯采用TDD系統基站小型化天線，在樓頂電梯井內安裝一幅天線即可。30層以上樓宇，兩種天線結合使用。

3.14 地下室

關于地下室、車庫信號覆蓋方式，在滿足覆蓋要求的情況下，基本的原則為首選性價比較高的方案，即如果能達到相同的覆蓋能力，都能解決覆蓋問題的前提下，優先選擇投資較少的方案，若投資沒差別或極小，可考慮選擇推廣新技術方案。

4 結語

目前，4G網絡已實現鄉鎮以上的連續覆蓋和農村的熱點覆蓋。對于重點區域而言，4G網絡深度覆蓋的重要性日益上升，良好的室內覆蓋能切實吸納室內業務量，保證室內用戶業務體驗，減輕宏站業務負荷，并有助于提高全網網絡質量。因此提出了4G網絡室內多場景解決方案。該方案包括室內覆蓋定義，室內覆蓋規劃指標要求。該方案包括室內多場景解決方案應遵循的原則：例如覆蓋方式優先級原則，信源及分布系統規劃原則，小區規劃原則。該方案包括分場景解決方案，例如多棟高層塔樓居民區/多棟高層非塔樓居民區/高低層混合居民區分場景的解決方案，多棟低層居民區分場景的解決方案，城中村，寫字樓，酒店，醫院，商場/大賣場等分場景的解決方案，體育場館/會展中心，火車站/長途汽車站/機場，高校，隧道，地鐵，電梯，地下室等分場景的解決方案。

參考文獻

[1] 章堅武.移動通信[M].4版.西安：西安電子科技大學出版社，2013.

[2] 羅文茂，陳雪嬌.移動通信技術[M].北京：人民郵電出版社，2014.

[3] 姚偉.4G基站建設與維護[M].北京：機械工業出版社，2015.endprint