基于小型室内环境的多网共建方案研究

肖寒春　重庆邮电大学通信工程应用研究所高级工程师刘立兵　重庆邮电大学通信工程应用研究所硕士研究生在读



基于小型室内环境的多网共建方案研究

肖寒春重庆邮电大学通信工程应用研究所高级工程师
刘立兵重庆邮电大学通信工程应用研究所硕士研究生在读

摘要分析了室内网络共建共享的发展趋势，介绍室内分布系统的组成与发展现况，提出了基于小型室内环境的BBU+pRRU多网融合室分系统和MDAS多业务数字接入分布系统两种可选方案，分析了方案设计的难点并提出了改进措施。通过对比这两种方案并结合BBU+pRRU室分案例论证了新技术的优势，为小型室内场景多网深度覆盖共建共享的推进提供了指导。

关键词室内分布系统共建共享深度覆盖BBU+pRRUMDAS

1　引言

随着LTE的快速部署，现阶段我国通信技术呈现多网络多制式多频段形式，2G、3G、WLAN、LTE因具备不同的覆盖能力和业务承载能力将协同发展，并将在未来网络发展中长期共存、互为补充。根据统计，70%以上的移动手机业务发生在室内，90%的高速数据与多媒体业务也发生在室内，良好的室内分布系统网络覆盖成为了各运营商关注和建设的重点区域。

中国铁塔公司的成立，加速了多运营商共建共享网络的进程，为了避免过多的重复建设，节省投资，室内分布系统共建共享成为未来室分建设的趋势。面对小型室内环境数据量急速增长，用户对通话质量、数据业务要求越来越高，仅靠室外宏站覆盖室内的方式已经得不到满足，需要新建室内分布系统。本文重点研究了基于小型室内环境的BBU+pRRU多网融合室分系统和MDAS多业务数字分布系统两种新型方案，分析了方案设计的难点并给出了改进措施，通过方案对比给出建网策略，结合BBU+pRRU室分案例论证这种多系统方案在小型室内环境的发展优势，为小型室分多网共建共享的推进提供了指导建议。

2　室内分布系统组成与发展现状

2.1室内分布系统组成与分类

室内分布系统是在无线网络信号难以直接穿透进入的室内场所，通过分布式的射频有线延伸系统实现无线信号增强覆盖的技术，从而保证室内区域拥有理想的信号覆盖。包含信源和信号分布系统两部分，信源有宏基站、微蜂窝基站、分布式基站、射频直放站、光纤直放站及BBU+RRU等，室内分布系统主要由有源设备、无源设备、天线、线缆等组成，主要技术方案包括无源分布系统、有源分布系统、光纤分布系统、Small Cell分布系统等。

（1）无源分布系统：性能稳定，可靠性高，在实际工程中大量采用，但由于信号在馈线传输过程中存在一定损耗，其有效覆盖范围存在一定限制。

（2）有源分布系统：有源设备需要供电，有源系统建设和维护复杂，可靠性和稳定性相对较差，且会抬升系统底噪，对网络性能有较大影响。

（3）光纤分布系统：底噪对系统的影响较小，主干线路主要采用光纤，在路由复杂、信源安装空间受限、施工困难的场景，具备更大的优势。

（4）Small Cell分布系统：是一种基于Femto或基站平台的技术，主干线路采用光纤和网线，能满足更高的容量需求，可支持多种网络制式。

其中，BBU+pRRU多网融合室分系统属于Small Cell室分系统，MDAS多业务数字分布系统是一种光纤分布系统。

2.2室内分布系统现状

目前，三大运营商各自都运营着多种网络制式，各自成熟的多网融合室内分布系统方案有：移动的GSM、TD-SCDMA、TD-LTE、WLAN四网融合，电信的CDMA、EVDO、WLAN三网融合，联通的GSM、WCDMA、WLAN三网融合，随着TD-LTE和LTEFDD的快速部署和铁塔的建网发展，无论是三大运营商多网共建共享还是三大运营商各自多网融合都将得到快速发展。三大运营商用于室分的网络制式如表1所示。

表1　三大运营商室分网络制式

3　基于小型室内环境覆盖方案

小型室内场景如会议中心、写字楼、酒店、地下商场、政府机关、医院、住宅小区、城中村等，中高档用户多，终端类型丰富，对数据业务要求较高，室内环境复杂，天面资源有限，为节约成本和部署难度，需要采用多网共建的方式进行室内分布系统设计，可选的方案有BBU+pRRU室分系统方案和MDAS多业务数字分布系统方案。

3.1BBU+pRRU室分系统方案设计

根据室内环境用户对业务的需求选择信源，将信源接入BBU+pRRU室分系统，这种方案能够帮助运营商快速构建低成本、高性能的2、3、4G和Wi-Fi多模融合的室内深度覆盖网络，其组网结构如图1所示。

图1　BBU+pRRU室分系统

这种室分系统由基带单元BBU（BaseBandUnit）、pRRU（picoRemoteRadioUnit）和RHUB（RRUHUB）组成，BBU可与多个RHUB连接，RHUB可以与多个pRRU星型连接，同时RHUB为pRRU提供POE供电。系统以pRRU为基本覆盖单位，pRRU的4G发射功率为2×125mW，空旷场景覆盖半径约30m，在商场和超市，覆盖半径约20m，对于内部有砖墙阻挡的办公楼，覆盖半径约15m。可通过多系统接入单元（MAU）接入异厂家GSM信源或者CDMA信源，实现一根网线即可承载两载波20MLTE小区或2、3、4G等多种无线制式。目前，主要的产品有中兴的Qcell和华为的Lampsite。

3.1.1方案优点

（1）组网结构简单，相比传统室分建设可节省60%时间。BBU+pRRU室分系统是基于光纤和网线传输的三级网络，基于POE供电，没有传统室分系统中的合路、耦合及功分器，器件少，无需链路预算，节点少，对工程施工及后期运维易监控，主要负责主设备的质量管理工作。

（2）与宏网共网管，室内分布系统管理无盲区。网管系统可以管理到室内系统的每个pRRU单元，可视化管理室内信号的切换、掉话、设备故障等问题，提供室内室外系统的统一网管将极大简化运营商的运维成本。

（3）单LTE支持双流MIMO，无需室分改造。用传统的室分无源系统进行室分双路改造，时间长、部署难、成本高、效益差。基于BBU+pRRU的室分系统，易部署，支持MIMO，一根网线即可承载两载波20M LTE小区。

（4）PRRU共小区，可远程进行小区分裂。多个pRRU可以合并为一个小区，具有相同的物理Cell ID，大幅提升网络下行RSRP和SINR分布，上行可以将多个基带小区的信号独立解调，信号合并却不抬升底噪，同时可通过小区分裂扩容，满足覆盖和质量的要求。

（5）多制式接入，可多网共建共享。pRRU支持多频多模，可同时承载TD-LTE、LTE-FDD、TD-SCDMA、UMTS、GSM、CDMA等多个制式，且外观小巧精致，安装便捷，可部署多制式的室内网络，内置天线，也可外接天线。

3.1.2方案设计难点及解决措施

BBU+pRRU室分系统采用的是一种微功率的RRU（pRRU），和宏网相同的BBU，因此，其容量规划、参数规划等和传统DBS+DAS相同，但是pRRU输出功率和传统DAS有差异，需要关注pRRU的覆盖半径。同时，pRRU自带全向天线，需做好外泄控制。规划设计中需要考虑以下3个方面。

（1）业务模型选择：针对场景业务需求，选择合适的话务模型进行容量链路预算，利用pRRU级小区优势，做好多媒体区容量规划。

（2）干扰控制：场景需要多个小区时，通过合理天线布放和天线选型，结合仿真验证，做好干扰控制。

（3）切换区选位：结合各功能区容量需求，根据人流特性，规划小区和切换区，避免切换区落在高速数据业务区。

BBU+pRRU室分系统建设时可通过以下措施解决系统干扰和未来扩容需求：

（1）干扰控制策略：通过同层或相邻pRRU覆盖区或小区合并实现干扰控制；相邻楼层同覆盖区做小区合并减少不必要切换；同层容量需求高的相邻小区可做异频组网。

（2）容量部署策略：减少单pRRU单小区部署；多采用pRRU小区合并部署，减少主设备BBU的配置；按功能区用户数及业务流量规划小区容量。

（3）扩容演进策略：首先，通过小区分裂扩容；其次，可在覆盖较弱的地方采用加站（pRRU）扩容。综合考虑以上策略，建设优质的室分系统来满足室内用户业务需求。

3.2MDAS室分系统方案设计

多业务数字分布系统MDAS（Multiservice Digital DistributedAccess System）是一种支持多业务，采用数字化技术，基于光纤、网线进行传输的新型室内外分布系统，使用小功率功放（10～15dBm）进行点状精确覆盖，可以实现2、3、4G以及WLAN等多种制式的融合覆盖。其组网结构如图2所示。

图2　MDAS分布系统

MDAS分布系统由接入控制单元（MAU）、近端扩展单元（MEU）、远端射频单元（MRU）三层网络结构组成。MDAS系统中接入控制单元可星型连接4条光路，每条光路可通过级联方式连接8台近端扩展单元，而每台近端扩展单元又可连接8台远端射频单元，因此每台接入控制单元可连接256台远端射频单元。接入控制单元通过光纤拉远到近端扩展单元中，近端扩展单元支持多级级联，通过网线或光纤连接到远端射频单元，远端功放采用放装方式，靠近用户端安装，通过POE供电，降低建设难度。

3.2.1方案优点

（1）MDAS采用光纤和网线作为传输介质，远端射频单元体积小，安装灵活、便捷，为了减少因设备接电引起的物业协调问题，扩展单元MEU和远端MRU通过光电复合缆进行馈电，采用MDAS可以大大缩短建设周期，快速实现网络建设。

（2）MDAS支持多模系统组网，能满足GSM、CDMA、TD-SCDMA、WCDMA、WLAN、LTE多网覆盖需求，MDAS远端自带或外接MIMO天线，只需建设一套光纤分布系统，即可快速实现4G双路覆盖，提高用户数据业务感知度。

（3）MDAS适用于多种应用场景，MDAS适用于诸如小区、城中村、街道、商铺、写字楼、酒店、宾馆等多种场景。以上场景因为宏站覆盖有限，业主对传统设备敏感，维权意识强，传统“射频电缆+天线”方式难于实施，采用MDAS可以有效解决上述场景的覆盖难题。

（4）MDAS具有较高性价比，在传统分布系统中，射频信号在分配器件和馈线长距离传输中损耗大，有源设备的功率浪费严重，而MDAS采用光纤和五类线分布式组网，数字信号传输过程无射频损耗，可以有效利用设备功率，同时节省能耗。

3.2.2方案设计难点及解决措施

（1）时间色散效应

MDAS系统引入了大量的有源光纤拉远设备，在同一覆盖区域出现来自同一基站的两台甚至多台拉远设备覆盖的情况，接收端就会产生干扰，严重时导致大面积掉话现象，影响网络质量。为避免重叠覆盖区域的时间色散，选择的施主信源要尽可能避开与拉远设备有重叠覆盖区域，以及拉远设备之间尽可能避免有重叠及连续覆盖区域，尤其是设备之间有较远光纤传输的情况。

（2）容量受限

MDAS室分系统采用大量的拉远设备时，会使信源接入量减少，对于一些容量需求较高的覆盖场景，增加信源的数量，会破坏原本的组网模式，使其失去本身的组网优势，可通过载波聚合技术扩容。

（3）底噪抬升影响

在室内分布系统设计时，有源设备的引入会带来底噪的抬升，底噪的抬升会导致上行速率下降，严重影响网络质量。有源设备越多，底噪抬升越严重，建议采用MDAS组网时，单小区下挂MRU单元不超过56个，如果采用更大功率的MRU单元，下挂的个数要相应的减少。

（4）上下行链路平衡控制

底噪抬升的直接影响因素为有源设备的上下行增益差，当下行增益一定时，减小上行增益，能够有效地降低有源设备对基站底噪抬升的影响，如果上行增益设置过小，就会使上下行增益差过大，从而导致基站上下行链路不平衡。为保证系统上下行链路平衡，建议干放的上下行增益差控制在5dB以内。

3.3方案对比及应用建议

对以上两种室内分布系统方案做出简单对比，具体情况如表2所示。

表3　信号测试结果

表2　BBU+pRRU与MDAS室分系统对比

从表2可以看出这两种方案有很多相似之处，它们都支持LTEMIMO，也都支持多种网络多种制式，鉴于BBU+pRRU的室分系统有更好的网络性能和演进性能，在会议中心、写字楼、酒店、政府机关、医院、银行等人流较多的公共场景应采用BBU+pRRU的室分系统。MDAS多业务分布系统因容量有限，则更多地适合应用在商业街、住宅小区、城中村、地下商铺等对覆盖和容量要求不高的场景，能有效解决入场物业协调困难的问题、快速解决投诉的问题、最短时间内实现收益。对于较低的宏站覆盖不到的区域可采用室分外引，利用MDAS系统进行拉远室外覆盖。由于MDAS分布系统造价高，主要适用一些需要同时新建2、3、4G覆盖的重要场所，同时需要结合室外宏站覆盖情况，精确进行MDAS室分设计，以最少的投资换取最大的效益。

4　工程案例

以重庆渝中缘梦苑酒店为例，酒店处于4和5F，室内没有室分系统，内部结构复杂，室内信号弱，需要新建室分系统，采用BBU+pRRU室分系统方案，选择华为Lampsite产品进行建设。

由于酒店比较大，内部结构复杂，方案设计需要一台BBU，6个RHUB，36个pRRU，酒店4F安装25个pRRU，5F安装11个pRRU，36个pRRU共小区。目前，只接入了信源TD-LTE（E频段），FDD-LTE、CDMA、GSM等在后期有所需求时可通过MAU接入室分系统。其信号测试结果如表3所示。

5　结束语

随着室分网络共建共享技术的不断发展，未来一套系统将会支持更多的网络制式，且可平滑演进，降低网络建设成本，提高资源利用率，减少运营商投资，同时可给用户提供更好的室内网络感知体验。本文重点研究了基于小型室内环境的BBU+ pRRU室分系统和MDAS多业务数字接入分布系统，详细分析了方案的优劣，并提出两种方案的建网策略。结合BBU+pRRU室分案例论证了这种新技术在未来室分场景中的发展优势，同时分析了MDAS室分系统在覆盖居民小区、城中村、商铺等场景中具有较大的应用前景，为未来的大规模室内分布系统共建共享提供了指导建议。