密集型城中村TD-LTE网络深度覆盖方案探讨

2015-12-23

移动通信 2015年8期

（中国移动通信集团广东有限公司，广东广州 510623）

陈安华

（中国移动通信集团广东有限公司，广东广州 510623）

通过探讨有源光纤分布系统与RRU+短馈线分布系统这2种新的深度覆盖方案，提出“面向市场业务发展，合理均衡质量要求、工程实施与投资造价三者的关系，实现网络价值最大化”的建设思路，基于现网实测优化试点方案，可大幅降低网络建设造价，为城中村TD-LTE网络覆盖规划提供了重要支撑。

城中村 TD-LTE 深度覆盖有源光纤分布系统短馈线分布系统

1 引言

广东省城中村数量众多，主要集中在广州、深圳等地。一方面，流动人口聚集，业务发展潜力巨大；另一方面，由于房屋密集、巷道狭窄，导致网络深度覆盖极为困难。在2G网络时代，一般通过宏基站实现高层覆盖、通过馈线分布系统实现底层深度覆盖。对于高频段的TD-LTE系统，由于无线传播距离进一步受限，若继续采用传统馈线分布系统方式实现深度覆盖，物业协调难度与建设造价会极高，亟待探寻一种新的TD-LTE网络覆盖解决方案。

随着有源光纤分布系统技术的成熟，目前已在大型室内覆盖建设场景开始应用。由于末端设备体型小巧，且具备GSM、TD-LTE等多系统接入能力，经分析同样适用于密集型城中村深度覆盖场景，因此安排在广州进行了局部试点，覆盖效果良好但单位造价偏高。经联合多部门现场测试与研讨，提出“面向市场业务发展，合理均衡质量要求、工程实施与投资造价三者的关系，实现网络价值最大化”的建设思路，对试点方案进行全面优化，大幅降低了网络建设造价。

基于深圳城中村覆盖现状，本文另提出了RRU（Radio Remote Unit，远端射频单元）+短馈线分布系统改造方案，并结合现网实测和链路预算，与新建有源光纤分布系统方案进行了综合对比，进一步探讨现网改造场景下的最优解决方案。

2 有源光纤分布系统覆盖方案

2.1 系统简介

有源光纤分布系统包含MU（Main Unit，主单元）、EU（Extension Unit，扩展单元）和RU（Remote Unit，远端单元）这3个主要的有源部件，以光纤作为传输介质，通过数字化技术实现GSM、TD-SCDMA、TD-LTE以及WLAN等多系统融合一线接入。三层组网结构如图1所示：

图1 有源光纤分布系统组网结构

（1）MU（主单元）：进行2G、3G、LTE移动信号的耦合接入，并完成数字处理转化为光信号输出。

（2）EU（扩展单元）：负责接收MU主单元的数字光信号，并向下连接RU远端单元。

（3）RU（远端单元）：负责发射末端射频信号，典型发射功率为200mW或500mW，适用于室内覆盖场景。RU体型小巧，天线内置或外置皆可，可本地交流取电，亦可通过光电复合缆从EU处远端直流取电。

图2 柯子岭有源光纤分布系统覆盖试点结果

2.2 广州城中村覆盖试点方案

试点区域为广州柯子岭城中村长安直街，占地面积约6 000平方米，共有楼房39栋，平均楼高7层，属典型的密集规整型城中村。试点前2G网络巷道内有信号，但室内部分区域无法拨通电话或干扰严重；TDLTE总体信号覆盖极差，无法使用业务。

试点区域划分为3块（占地面积均约为2 000平方米），分别采取不同的天线布放方式，共采用1台MU主单元、7台EU扩展单元、50台RU远端单元进行覆盖，结果如图2所示。

区域1：使用22台外置定向RU覆盖，分布系统单位造价为72元/平方米；

区域2：使用12台外置全向RU覆盖，分布系统单位造价为48元/平方米；

区域3：使用16台内置定向RU覆盖，分布系统单位造价为56元/平方米。

根据开通后测试数据，巷道、出租屋内2G/TDLTE信号均能达到覆盖要求（2G不小于-80dBm，TDLTE不小于-105dBm）。3块试点区域中采用全向天线RU设备的方式造价最低，为48元/平方米，但还是远高于采用传统馈线分布系统的造价（约18元/平方米）。

2.3 试点方案优化

通过柯子岭试点结果表明，有源光纤分布系统新技术可应用于解决城中村深度覆盖难题，但即使采用最优的全向天线方案，RU发射点位仍相当密集，分布系统单位造价高达48元/平方米。

如何减少RU发射点位数量、减低建网成本？经联合规划、工程、优化等多部门现场测试与研讨，共同提出“面向市场业务发展，合理均衡质量要求、工程实施与投资造价三者的关系，实现网络价值最大化”的建设思路，重点考虑以下3个优化方向：

◆根据用户业务使用需求，合理降低城中村信号覆盖强度要求；

◆选用发射功率较大的RU，考虑2W以上（普通室分设备最高仅为0.5W）；

◆单RU功分多副天线（最大8副），进一步延伸末端信号。

图3 单RU设备覆盖能力测试结果

（1）合理降低信号覆盖强度要求

根据用户业务使用需求，建议GSM系统以可接通电话且音质清晰稳定、TD-LTE系统以单用户数据业务下行速率≥5Mbps为覆盖质量标准；根据广州柯子岭、深圳下沙村的实测结果，城中村室内信号强度下限分别取GSM不小于-90dBm、TD-LTE不小于-110dBm即可。

按照此边缘覆盖强度要求，在柯子岭城中村对单RU设备（配置外置全向天线）覆盖能力进行了测试。测试结果显示，单RU可横向覆盖3栋楼、纵向覆盖1栋楼，如图3所示。

如图4所示，基于单RU覆盖能力可大幅优化柯子岭城中村设备布放方案，试点区域仅需放置6个RU和外置全向天线点位即可实现覆盖，室分单位造价降为9.9元/平方米。优化方案实施后，通过现场测试确认室内可满足边缘覆盖强度要求（GSM不小于-90dBm、TD-LTE不小于-110dBm），GSM语音通话质量良好，LTE下载速率高于5Mbps。

图4 柯子岭RU设备布放优化结果

（2）高功率（大于2W）RU设备的调研

根据对8个有源光纤分布系统主流厂家的调研访谈，当前高功率RU设备仍属于非主流产品，大多数厂家未有量产设备，少数厂家虽有商用设备，但体积大、造价高，且存在高干扰的风险，建议待厂家产品成熟后再考虑试用，目前仍重点应用0.5W设备。

（3）单RU功分多副天线的探讨

城中村无线传播环境恶劣，信号覆盖质量与天线布放方式紧密相关。单从信号质量要求看，天线应尽量摆放于交叉路口的开阔地，优选外置型全向天线，并建议单RU功分多副天线，进一步延伸末端信号。

但优化部门反馈，单RU功分多副天线增加了功分器、外露馈线等设备，易被盗且遭破坏后无法监控到，维护困难；工程部门亦反馈，单RU功分多副天线的业主协调难度较大。综上所述，建议优选单副外置型全向天线，业主难协调区域则可采用单副内置型全向天线。

3.1 系统简介

本方案的提出主要是基于深圳部分城中村已采用GRRU+短馈线分布系统实现2G覆盖的现状，在GRRU旁加装TD-LTE RRU较易实施，且高功率RRU可适当补偿功分器和短馈线衰耗。另外，深圳城中村较广州要开阔一些，采用高功率RRU设备可显著增加信号覆盖范围。

建设方案如图5所示，在GRRU旁加装1个TD-LTE RRU，功分四路后通过短馈线连接位于墙角的4副双极化天线。

图5 RRU+短馈线分布系统覆盖方案

3 RRU+短馈线分布系统覆盖方案

广东省城中村中广州楼间距最密，覆盖难度亦最高，通过前述柯子岭试点可知，应用有源光纤分布系统能解决省内绝大多数密集城中村TD-LTE覆盖难题。但在现网改造特殊场景下，是否存在其它更经济、易实施的替代方案？下面将结合深圳试点情况进行对比分析。

3.2 深圳试点方案

试点区域位于下沙村六坊，占地面积约5.5万平方米，共有楼房220栋左右，平均楼高9层，属深圳典型密集型城中村，原已通过28台GRRU+短馈线分布系统（每台GRRU功分四路后带4副位于墙角的天线）实现2G覆盖。

为进行无线信号实测，在中心区域安装了1套有源光纤分布系统（共计1个MU+1个EU+4个RU），可直接获取单RU的无线覆盖能力。

（1）单设备覆盖能力的对比

根据现场实测，4个RU可覆盖9宫格内全部+25宫格中部分楼房，共计15栋，单RU覆盖面积约为900平方米。

根据链路预算分析，考虑RRU与RU发射功率的差异、功分（四路）器插损和E频段30米馈线损耗后，RRU+短馈线分布系统方式下的接收信号较有源光纤分布系统方式下的实测值将增加约11dB。结合边缘区域实测结果，单RRU覆盖能力约为21栋楼房，即5 040平方米，约为RU的5.6倍。

覆盖范围对比如图6所示：

图6 覆盖范围对比

（2）2种建设方案的对比

将下沙村六坊（占地面积5.5万平方米）作为覆盖目标，2种建设方案规划结果如下：

方案1（有源光纤分布系统）：新增2台MU、10台EU，80台RU；2G网络通过MU接入原宏基站（原GRRU拆除）；4G网络通过MU接入1个RRU，共配置1个载频。主设备与分布系统综合造价为12.2元/平方米。

方案2（RRU+短馈线分布系统）：2G网络维持不变；在14个GRRU旁加装TD-LTE RRU，分2组进行小区合并，共配置2个载频。主设备与分布系统综合造价为9元/平方米。

注意：由于楼宇不规则与实际选址布局偏差等因素，需考虑重叠覆盖区域比例为20%～30%。

与方案1相比，采用方案2造价可节省3.2元/平方米（约26%），且物业协调难度较小。因此，建议深圳现网改造采用RRU+短馈线分布系统方式增加TD-LTE覆盖，2G维持不变。

需要补充的是，新建场景若采用方案2，由于消耗大量2G与4G RRU设备，将导致综合造价高于方案1，且物业协调难度更大，建议仍按照新建有源光纤分布系统方式实现2G和4G同步覆盖。

4 结束语

为解决密集型城中村的TD-LTE深度覆盖难题，本文提出了有源光纤分布系统与RRU+短馈线分布系统这2种建设方案，并通过现网试点、方案优化和对比分析，给出了新建与现网改造这2种场景下的实施方案建议，为今后城中村TD-LTE网络覆盖规划提供了重要支撑，后续将根据实施效果进一步优化网络建设方案与造价模型。

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Discussion on Deep Coverage Schemes of TD-LTE Network in High-Density Urban Village

CHEN An-hua

(China Mobile Group Guangdong Co., Ltd., Guangzhou 510623, China)

According to the discussions on two novel deep coverage schemes including active optical fi ber distribution system and RRU+short feeder distribution system, the construction thought of “to develop oriented to market service, to balance the relationship among quality requirement, engineering implementation and invest cost, to maximize network value” was put forward in this paper. Based on the pilot optimization scheme in existing network, it is demonstrate that network construction cost can be greatly reduced to provide an important support to the planning of TD-LTE network coverage in urban village.

urban village TD-LTE deep coverage active optical fi ber distribution system short feeder cable distribution system