四网协同室内覆盖建设策略研究

程日涛，邓安达，汪颖

（中国移动通信集团设计院有限公司，北京 100080）

四网协同室内覆盖建设策略研究

程日涛，邓安达，汪颖

（中国移动通信集团设计院有限公司，北京 100080）

本文首先根据中国移动四网协同发展战略分析了室内覆盖系统的定位及发展目标，随后按信源直接覆盖和分布系统覆盖方式两个维度对各类室内覆盖系统进行了分析并提出了适用场景，最后提供了分场景的室内覆盖建设方式建议。

室内覆盖；分布系统；分场景

1 室内覆盖网络定位及目标

1.1 定位

室内覆盖网络是中国移动通信网络的重要组成部分，在实现室内深度覆盖、提升室内网络容量、改善室内区域用户体验等方面发挥着重要的作用。目前室内覆盖网络也存在着建设效益和建设质量风险大、建设方案类型单一、建设流程规范化程度低等问题。为此，应通过综合利用多类型室外基站直接覆盖室内、精确评估室分系统建设需求、合理选择室内覆盖建设方式、规范化室内覆盖建设流程等手段，建设低成本、高效率的室内覆盖网络。

1.2 目标

四网协同规划以实现四网间的覆盖协同与容量分担为基本目标，以建设满足四网个性化需求的综合室内覆盖系统为手段。

应充分发挥低频段GSM系统深度覆盖能力强的优势，重点在覆盖效果差、干扰比例高、容量需求大的室内场景建设GSM室分系统，应适度建设TD-SCDMA、TD-LTE室分系统以弥补室外站深度覆盖能力的不足，实现对室内业务的有效承载并提升对GSM网络的分流效果。对于WLAN系统，应因地制宜的选择合路方式或独立放装方式实现业务分流。

室分系统建设应以满足覆盖要求最高的TD-LTE系统需求为标准，实现四网协同部署，支持平滑演进。

2 室内覆盖建设方式

为贯彻室内覆盖四网统一规划、协同发展的策略，应综合利用信源直接覆盖、分布系统覆盖等多种手段，因地制宜地选择低成本、高效率的解决方案。室内覆盖方式分类图如图1所示。

新建室内覆盖系统的规划必须立足长远、面向LTE、四网协同。改造方式的选择必须便于引入TD-LTE、减少改造投资、降低工程实施难度。

图1 室内覆盖方式分类图

2.1 信源直接覆盖

“信源直接覆盖”主要相对“分布系统”而言，它一般不在建筑物室内或者建筑物外部小区内进行分散布线，工程量一般小于“分布系统”。“信源直接覆盖”按信源设置在室内还是室外，可分为“室外覆盖室内”及“Femto基站”两种方式。“室外覆盖室内”主要指参照传统宏站的建设方式，直接利用室外天线覆盖建筑物及其周边的方式。这是目前最常用的建设方式。如果要实现对建筑物的GSM、TD-SCDMA、TD-LTE三网覆盖，可分别设置多副天线，或利用外部合路、双极化、多频天线等方式减少天线数量。

室外覆盖室内的信源，可采用传统宏蜂窝基站、直放站、新型基站或设备等。

2.1.1 宏蜂窝基站

利用宏蜂窝基站进行覆盖，有容量大、覆盖范围大的特点，适用于单体建筑体积小，建筑结构简单，容量密度低的场景。由于频段不同，TD-SCDMA与TDLTE宏站的覆盖半径小于GSM，TD-SCDMA与TDLTE宏站对室内覆盖的效果差于GSM。

在站址配套等条件具备的情况下，宏蜂窝基站覆盖建设周期相对较短，能快速提供较大容量的大范围覆盖，但它对复杂建筑的室内覆盖效果相对较差。

2.1.2 GSM直放站

直放站的使用不能提升网络容量，但可用在特定场景下低成本、快速解决网络的覆盖需求。原则上TD-SCDMA、TD-LTE系统不使用直放站， GSM系统可分区域、分场景按需使用数字无线直放站、数字光纤直放站。

数字无线直放站可应用于传输不易到达或铺设光缆投资较高的农村、矿区、山区等场景。数字光纤直放站可应用于容量需求较小的商场、写字楼、居民区等的室内分布系统建设，或已布放光纤的地下商场、停车场或电梯等信号盲区覆盖。

2.1.3 微RRU

为了解决TD-SCDMA和TD-LTE室外覆盖室内效果较差及其相关问题，针对TD-SCDMA或TDLTE研发了系列新型基站设备，如微RRU、一体化基站、Relay等。利用新型基站，可快速灵活地实现精确覆盖和延伸覆盖，改善室外覆盖室内的效果。

微RRU（亦称为“有源天线”）集成了RRU与天线，对天面要求更低，便于隐蔽安装。某些厂家的微RRU可支持TD-SCDMA与TD-LTE的双模应用，便于在楼宇室外挂墙安装进行深度覆盖。

2.1.4 一体化基站

一体化微站集成天线、基带和射频单元，体积小，支持挂墙和抱杆安装方式，采用交流/直流供电方式，便于工程快速施工，可作为街道站信源进行室外补盲、补热或应用于室外覆盖室内等场景。

2.1.5 4G Relay

4G Relay通过Relay Node中转上下行信号，可提供容量且不引入噪声。Relay特点是不需要机房，不需要回传光纤，不需要GPS，只需要电源配套即可开通，部署灵活快捷。

4G Realy适用于现有2G/3G覆盖比较理想，但4G覆盖较差的场景，可扩大4G小区覆盖和提高容量，实现低成本快速补盲。

2.1.6 Femto基站

Femto可作为宏站有效的覆盖补充手段，用于家庭、小型企业、营业厅、超市等场景，解决室内深度覆盖、提升业务分流能力；其次还可以作为应对全业务竞争的家庭无线应用综合平台。

Femto系统由Femto基站及Femto核心网构成。Femto基站可放置于室内，是一种小型、低功率、可放置于室内的毫微微蜂窝，其覆盖半径约为10～50 m。Femto基站通过宽带回传（一般应为移动自有宽带）连接至Femto核心网。

Femto初期以发展TD-SCDMA/Wi-Fi模式为主，后续将推动产业支持TD-SCDMA、GSM、TD-LTE、Wi-Fi等多种模式。

根据发射功率不同，Femto基站分为企业级和家庭级。

目前Femto使用仍有一定局限性：（1）Femto基站一般为单系统，若要实现多系统覆盖，需安装多个不同制式的Femto基站。（2）容量较小且无法扩容。（3）在密集区域内大规模布放Femto基站可能存在干扰问题。

2.2 分布系统

2.2.1 双路同轴电缆分布系统

同轴电缆分布系统以同轴电缆（馈线）为介质，通过合路器将多系统合路，通过功分器、耦合器和天线使信号均匀输布到建筑物室内。双路同轴电缆分布系统是为了实现TD-LTE MIMO特性，构建两路结构一致、损耗相近的同轴电缆分布系统，分别接入LTE的双通道输出。

双路同轴电缆分布系统主要作用在于提升TD-LTE系统的性能，主要应用于新建大型楼宇、改造的数据业务需求较大的重要楼宇。

双路同轴电缆系统具备较好的演进能力，支持800～2 500 MHz的频率范围，只需要对合路器进行替换即可支持该频率内的新增系统，且可以通过小区分裂方式支持容量的扩容需求。

双路同轴电缆分布系统建设难度和成本高，且改造的系统易于受到双路功率不平衡的影响，显著降低双路系统的性能。此外双路系统易受到分布系统器件、线缆及天线的质量及施工的影响。

双路同轴电缆分布系统建设成本如图2所示。

2.2.2 单路同轴电缆分布系统

单路同轴电缆分布系统建设方式为GSM+TDSCDMA+TD-LTE合路实现多系统协同覆盖。

单路同轴电缆分布系统主要应用于TD-LTE数据业务需求相对较小的楼宇。

单路同轴电缆分布系统不支持TD-LTE MIMO工作模式，此外易受到分布系统器件、线缆及天线的质量及施工的影响。

单路同轴电缆分布系统建设成本如图3所示。

2.2.3 光纤分布系统

图2 双路同轴电缆分布系统建设成本

图3 单路同轴电缆分布系统建设成本

光纤分布系统可支持多系统多制式信源接入，它以光纤为主要介质，比同轴电缆（馈线）易于布放；远端单元可以直接放装、外接天线或者馈入末端同轴电缆分布系统；不同级数的扩展单元与远端单元相结合，便于灵活构建较大规模的分布系统。光纤分布系统由接入单元、扩展单元和远端单元组成。接入单元与扩展单元之间采用光纤连接，扩展单元至远端单元之间采用光纤或网线连接。

光纤分布系统按覆盖区域分类为室内光纤分布系统和室外光纤分布系统，考虑从技术体制、设备类型、项目管理建设流程、产业链等各方面的情况，两类光纤分布系统均作为室内覆盖解决方案类型。

光纤分布系统主要适用于在大型建筑群小区内、楼宇间分散布放光纤及天线的小区分布场景，如超大规模多层住宅区、城中村、商业街道底层覆盖等。

光纤分布系统具有操作简单的模块化扩容优势，但由于是针对特定频段和制式定制的系统，因此无法支持新的频段和制式的系统引入，系统演进风险大。

光纤分布系统存在建设成本高，网络演进能力差，运营维护难度高，产业链成熟度低等局限性。

光纤分布系统建设成本如图4所示。

图4 光纤分布系统建设成本

2.2.4 变频分布系统

变频系统通过对TD-LTE RRU的一个通道进行变频，实现在一路天馈系统中传输两路信号，达到TDLTE双流传输的目的。避免了双路同轴电缆分布系统在改造中需要在竖井和平层重新布线的施工难度问题。

变频系统由有源合路器和有源天线组成。有源合路器支持多制式接入共用分布系统，并将一路LTE变频，利用一路分布系统传输LTE双流。有源天线实现反向变频，并利用双极化天线实现LTE的双流输出。通过采用变频系统，仅用一路分布系统即可实现TD-LTE双流，将有效提升LTE吞吐量。

变频分布系统主要适用于TD-LTE数据业务容量需求高，但因工程实施等原因无法进行双路同轴电缆分布系统改造的场景，不建议在新建场景应用变频分布系统。

变频分布系统是针对特定频段和制式定制的系统，因此无法支持新的频段和制式的系统引入，系统演进风险大。

变频分布系统存在建设成本较高，网络演进能力差，运营维护难度高，产业链成熟度低等局限性。

变频分布系统建设成本如图5所示。

图5 变频分布系统建设成本

2.3 建设方式比较

建设方式比较如表1所示。

3 分场景建设方式建议

3.1 商用建筑

商用建筑主要包括写字楼、办公楼、酒店、商场、大卖场、营业厅、商业街底商等物业类型。

3.1.1 新建场景

对于写字楼、办公楼、酒店、商场、大卖场等场景。

（1）大型建筑（50 000 m2以上，预计移动用户5 000人以上的）：主要采用双路同轴电缆分布系统。

（2）中小型建筑（5 000～50 000 m2）：可根据业务需求选择同轴电缆分布系统（单路）或同轴电缆分布系统（双路）。

表1 建设方式比较

（3）小型建筑（5 000m2以下）：若室外覆盖室内电平满足各系统要求（2G室内电平达到-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），主要采用室外覆盖室内的信源直接覆盖方式。对于平层面积较小且结构简单的小型办公写字楼或酒店（平层面积小于500 m2，楼高小于5层），对于局部有数据需求的楼层，可采用企业级Femto。

（4）对于上述场景不具备馈线施工条件的，也可以采用光纤分布系统进行覆盖。对于营业厅，一般面积不大于1 000 m2，为增强业务推广与演示效果，主要采用企业级Femto。对于商业街底商，若传统宏蜂窝基站无法覆盖，可采用一体化基站、微RRU或光纤分布系统：对于长200 m左右的商业步行街，可在街道中点附近的灯杆或水泥杆上安装挂高3～5 m的一体化基站或Relay。对于长于200 m的商业步行街，可在街道中尽量间隔均匀地安装微RRU或光纤分布系统远端，每个微RRU/光纤分布系统远端覆盖半径约100 m。针对整条商业街基本有良好覆盖，仅个别高价值底商信号不好的场景，可在个别底商室内安装企业级Femto。

3.1.2 改造场景

写字楼、办公楼、酒店、商场、大卖场等主要采用同轴电缆分布系统（单路）。对于业务需求较高的场景可改造成双路同轴电缆分布系统；若不具备改造条件，可使用变频分布系统。对于会议室、办公区、顾客集中区域等局部重要区域优先使用同轴电缆分布系统（双路）。

对于营业厅，一般面积不大于1 000 m2，为增强业务推广与演示效果，可采用企业级Femto。

商业街底商的改造可在原有分布系统基础上进行，如不具备改造条件可使用新建方式。

3.2 生活建筑

生活建筑主要包括居民楼、宿舍楼、医院、大型居民区、城中村等物业类型。

3.2.1 新建场景

对于居民楼和宿舍楼，如果是间隔稀疏（楼间距25 m以上）、楼层较低（不超过8层）的板楼，主要采用室外覆盖室内的信源直接覆盖方式，室外天线挂高应在30 m左右。如果楼高20层以上、有电梯的高档住宅楼，若在楼内平层可以布线，可采用同轴电缆分布系统。不具备楼内布线条件，则可以使用微RRU、光纤分布系统等方案。

对于医院，大型医院主推同轴电缆室内分布方式。病人候诊室、住院部等病人集中等候之处应建设双路分布系统，其它区域可建设单路分布系统。医院的电磁检查室等特殊区域可能不允许通信覆盖，应了解医院管理方的要求，避免投资浪费。

对于无法在室内布线的大型居民小区和城中村，应根据室外管线情况、设备器件安装位置、小区内BBU与RRU的配置关系等，因地制宜选择覆盖方式：

（1）受限于目前主设备BBU一个小区只能连接3～4个RRU，若一个小区只用3～4个RRU即可满足覆盖，采用RRU+天线的同轴电缆分布系统方式，或选用微RRU，进行小区分布覆盖。

（2）若大型小区因覆盖范围大需要的RRU多而导致BBU小区数量多，超出实际容量需求，使信源投资大增，可考虑采用光纤分布系统方式。大型居民区小区覆盖采用同轴电缆方式或光纤分布系统方式总造价基本相当，在面积较大的场景光纤分布系统方式造价上更优。

3.2.2 改造场景

对于居民楼、宿舍楼和医院，主要采用同轴电缆分布系统（单路）。对于业务需求高的场景可改造成双路同轴电缆分布系统；若不具备改造条件，可使用变频分布系统。对于医院候诊室、住院部等用户集中区域优先改造成双路同轴电缆分布系统。若个别用户价值高、有投诉的居民住宅内信号不好，可采用家庭级Femto基站。

大型居民区和城中村一般管线敷设等改造较为困难，受限于实际工程条件，已有同轴电缆分布的LTE改造一般仍维持单路结构，光纤分布系统则需根据设备具体情况软件升级或更换硬件。

3.3 大型场馆、交通枢纽

大型场馆主要包括体育场馆、会展中心等物业类型。

交通枢纽主要包括火车站、长途汽车站、机场等物业类型。

3.3.1 新建场景

用户人流量大、等候时数据需求较强；用户聚集区的室内相对较为空旷，10万平米以下的在用户聚集区主要采用双路同轴电缆分布方式，其它区域可采用单路同轴电缆分布方式；10万平米以上的可选光纤分布系统。

3.3.2 改造场景

主要采用同轴电缆分布系统（单路）。对于业务需求高的场景可改造成双路同轴电缆分布系统；若不具备改造条件，可使用变频分布系统。对于媒体中心、会议室、办公区、顾客集中区域等局部重要区域优先使用同轴电缆分布系统（双路）。

3.4 特殊场景

特殊场景主要包括隧道、地铁等物业类型。

3.4.1 新建场景

主要采用泄漏电缆进行线路覆盖，在地铁站厅等区域主要采用同轴电缆分布系统（双路）。

3.4.2 改造场景

主要采用泄漏电缆进行线路覆盖，在地铁站厅等区域主要采用同轴电缆分布系统（双路），在不具备改造条件的场景可应用变频分布系统进行改造。

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