4G深度覆盖中城中村解决方案研究

毛岳波+周波+陈永强

【摘 要】为了加强4G在城中村场景下的覆盖效果，通过对三种4G深度覆盖中城中村解决方案进行分析，并结合室外光纤分布系统的案例分析，得出了室外光纤分布系统相对其他两种解决方案的优点，从而明确了室外光纤分布系统是4G深度覆盖中城中村的最佳解决方案。

【关键词】4G 深度覆盖 城中村 光纤分布系统

doi：10.3969/j.issn.1006-1010.2016.24.001 中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 文章编号：1006-1010（2016）24-0003-05

1 引言

随着智能终端的大规模普及，移动互联网逐渐改变了人们的生活习惯，运营商的数据业务发生了爆发式增长。据中国移动2015年年报，中国移动数据业务收入规模首次超过语音业务，占总收入比重达到52%，移动数据流量同比增长143.7%，无线上网收入同比增长30.5%。由于用户对无线宽带网络的要求越来越高，4G网络的建设已然成为运营商的重点任务。

在城市化的进程中，由于土地开发和城市建设无序，产生出一个特殊的场景，称之为“城中村”，如图1所示。城中村一般范围较大，其中居住地、工业用地、商业用地相互交织，建筑物密集杂乱，多以5～7层楼房为主，且楼间距往往只有1～2 m，这就造成城中村内无线传播环境恶劣，信号衰减较大，低层弱覆盖现场比较普遍。尤其是对于频段偏高的4G网络而言，城中村的4G覆盖困难重重。城中村场景有何特点，采取何种解决方案能做到4G的深度覆盖已经成为运营商网络优化、建设部门的棘手问题。

2 城中村的特点

城中村虽然覆盖困难，且以低端用户为主，但却是运营商的主要收入来源。尤其是对于4G等移动数据流量，其密度更是超过校园、商务区等场景。通过分析整理，笔者得出城中村的特点如下：

（1）网络价值高。城中村的低端用户品牌忠诚度较低，更容易因为实际使用效果而变更运营商。而由于城中村的特殊环境导致各大运营商的覆盖都较差，谁先改善了网络质量，就能获得更多的用户。

（2）网络覆盖环境恶劣。由于缺乏统筹的规划设计，造成城中村的建筑物密集，“握手楼”、“一线天”现象明显，道路狭长且蜿蜒曲折，对移动通信的信号造成极大的阴影衰落。并且建筑物内部的隔间也较多，对无线信号的穿透损耗较大，因此室内信号普遍很差。

（3）网络覆盖难点多。首先，由于城中村产权复杂、选址困难，加之居民缺乏正确的关于辐射的科学认知，造成宏基站选址建设困难；其次，由于城中村农民房的承重能力不足，且很多能够被利用的天面都已经堆满杂物，对施工造成了极大的困难；最后，由于目前大多数城中村的覆盖都是采用同轴室分系统或者安装直放站的方式来进行覆盖补盲，难以对所有元器件及设备进行实时监控，造成维护优化的难度很大。

3 城中村4G深度覆盖解决方案

基于城中村的无线传播环境特点，结合传统2G/3G城中村覆盖的实际规划设计经验和4G的覆盖特点，目前主要采用如下方式来进行城中村的4G深度覆盖：

3.1 宏基站解决方案

宏基站是目前最常见的城中村覆盖方式，通过在城中村内部或周边选取合适位置架设铁塔或抱杆，并采用宏基站RRU（Radio Remote Unit，远端射频单元）+定向天线的方式来进行信号覆盖。通过对城中村环境特点的理论分析以及多年宏基站覆盖的经验教训可知，宏基站可以有效地解决城中村高层区域的覆盖，但若想解决城中村的底层覆盖问题，只能缩小宏基站的站间距，这会造成建站成本高的同时产生严重的小区间干扰。

3.2 微基站解决方案

由于微基站具有集成度高、配套建设要求少、隐蔽性强、安装方便等特点，因此在4G时代其被广泛应用在城区街道站等深度覆盖要求较高的场景。根据城中村的楼宇特点及覆盖区域的实际情况，通过采购不同类型的微基站可以实现不同的建設方案，具体如下：

（1）安装在楼体的底部，充分利用路灯杆、水泥杆、监控杆、电线杆等市政资源，实现对城中村建筑物底层以及建筑物间狭窄道路的覆盖。

（2）安装在楼体的中间层，采用正负下倾角，实现对建筑物高层、中层、低层的室内深度覆盖。

（3）安装在楼顶，实现对城中村建筑物的深度覆盖。

3.3 室外光纤分布系统解决方案

室外光纤分布系统解决方案主要是将信源信号转换后的光信号通过光纤传输到需要覆盖的各个角落，然后通过转换器转换成射频信号后再通过天线发射出去。其主要解决了复杂环境对无线信号造成的衰落，通过损耗较小的光纤将无线信号微损地传输到覆盖目的地。室外光纤分布系统具有小型化、微功率输入、核定功率输出特性，并且采用光纤互联的方式，具有组网灵活、布线方便等特点，加之室外光纤分布系统的扩展单元与远端单元尺寸小，具有物业简单、用户接受程度高、租金低等优点，因此采用室外光纤分布系统可以使施工进度加快，减少布网周期。

3.4 城中村4G深度覆盖解决方案对比

通过对以上三种城中村4G深度覆盖解决方案的分析，总结出三种策略的性能特点如表1所示。

4 室外光纤分布系统案例分析

通过对城中村4G深度覆盖三个解决方案性能特点的多维度综合分析，得出最佳的解决方案是室外光纤分布系统。为了对以上的理论分析进行验证，笔者在福建省某地市的一个用户投诉较多的城中村进行了室外光纤分布系统的试点工程。

4.1 场景描述

该城中村位于老城区，周边有大量的商业区，由于城中村低廉的房租，吸引着周边务工人员在此居住，人口十分密集，该村占地面积13.6万平方米，楼间距为4～8 m，楼高为5～7层，共有楼宇253栋，居住人口约3500人。同时，村内楼房密集且巷道狭窄，建筑缺乏整体规划，尤其是建筑物低层存在大量的弱覆盖区域。由于城中村旁边新建设了一批高楼，导致附近宏基站覆盖效果恶化，严重影响移动用户使用感知，造成用户投诉量大。通过测试人员的测试，试点前该城中村的2G网络在户外有信号，但是一旦进入室内，部分区域甚至无法拨通电话或干扰严重；4G信号覆盖极差，基本上无法使用4G业务。并且由于弱覆盖区域主要集中在1～4层，特别是在2层出现掉话，即使大量兴建室外宏站也难以有效解决该城中村的弱覆盖问题。

4.2 試点方案

本次试点采用的室外光纤分布系统包括MU（Main Unit，主单元）、EU（Extension Unit，扩展单元）和RU（Remote Unit，远端单元）3个主要的有源部件，以光纤为传输介质，通过数字化技术实现2G和4G的融合接入。室外光纤分布系统三层组网结构图如图2所示：

（1）主单元：进行2G/4G移动信号的耦合接入，并完成数字处理转化为光信号输出到扩展单元。

（2）扩展单元：负责接收主单元的数字光信号，并向下连接远端单元。扩展单元的电源就近市电引入。

（3）远端单元：负责发射末端射频信号至室外天线，远端单元体积小巧，天线外置安装。远端单元的电源通过光电复合缆从扩展单元处直流取电。

通过对该城中村的现场勘查，本试点方案采用1+5+35的模式（即1台主单元、5台扩展单元、35台远端单元）进行覆盖，设备分布图如图3所示：

具体说明如下：

（1）主单元安装于信源机房的综合柜上，从综合柜中的电源分配单元上取电，并从指定扇区耦合射频信号（GSM+TD）到主单元相应SMA接口。光纤传输需从该信源机房布放5根24芯光缆到各扩展单元处。

（2）扩展单元位于主单元与远端单元中间，考虑就近选择220 V市电引入。为了将扩展单元的信号传输到各远端单元处，需要在扩展单元与每个远端单元中布放一条12芯的光纤进行传输。

（3）远端单元位于最靠近用户的覆盖区域终端，通过12芯光电混合缆与扩展单元连接，不需就近取电。其中，远端单元占用2芯，剩余10芯可用来做备用及发展其余光缆业务，如ONU（Optical Network Unit，光网络单元）、视频监控等。

通过详细设计得出试点方案的物料清单如表2所示：

4.3 效果分析

经过一个月的方案实施后，通过对投诉最为严重的城中村低层室内进行CQT（Call Quality Test，呼叫质量拨打测试）测试后发现，2G/4G的覆盖率都有较大的上升幅度，尤其是4G。如表3所示，高接收场强区域如序号1—3的分段，试点后采样点占比要比试点前都有较大的提升，分别提升14.22%、35.77%和26.52%；而低接收场强区域如序号4—5的分段，试点后采样点占比要比试点前都得到了减少，分别减少28.56%和47.95%。

4.4 造价分析

通过本次试点方案的结算，本方案共投资33.9万元。经过方案讨论，如若对试点城中村实行全部覆盖，共需3个宏基站，且只能对城中村的中上层有较好的覆盖，而对城中村的底层尤其是室内仍难以实行有效覆盖。按照常规宏基站的投资估算，对室外光纤分布系统和宏基站这两种覆盖方式进行造价对比，如表4所示：

由表4可知，采用室外光纤分布系统的总造价只有3个宏基站的60%，却能实现比3个宏基站更好的覆盖效果，因此室外光纤分布系统的覆盖方式兼具覆盖与成本两项优势。

5 结束语

本文通过对4G深度覆盖中城中村场景的解决方案进行研究，对城中村的网络价值、环境特点与覆盖难点进行阐述，明确城中村是4G深度覆盖中最有覆盖价值且难度又最大的场景。在此基础上，对城中村场景中的三种解决方案进行分析，得出室外光纤分布系统解决方案是城中村场景下最有效的解决方案，并通过在福建省某地市一城中村进行的试点方案，验证了室外光纤分布系统在4G深度覆盖城中村场景中的有效覆盖。

参考文献：

[1] 周波，张敏，陈永强. 4G深度覆盖中街道站解决方案研究[J]. 湖南邮电职业技术学院学报， 2015，14（3）： 1-3.

[2] 郭晓峰. 三大运营商2015年日赚3.8亿 中移动仍一家独大[EB/OL]. （2016-03-24）[2016-09-05]. http：//tech.qq.com/a/20160324/007834.htm.

[3] 周承诚. 光分布系统在城中村无线网络深度覆盖的实践与应用[J]. 邮电设计技术， 2013（9）： 64-68.

[4] 陈安华. 密集型城中村TD-LTE网络深度覆盖方案探讨[J]. 移动通信， 2015，39（8）： 14-18.

[5] 刘欢欢，于磊. LTE网络城中村覆盖解决方案探讨[J]. 信息通信， 2014（11）： 231-232.

[6] 高博，孔明明. 光纤分布系统及应用分析[J]. 电信技术， 2012（S2）： 35-39.

[7] 贝艳芳，贺良贞，黄文勇. 城中村信号覆盖五类线解决方案探讨[J]. 数字通信世界， 2013（1）： 74-75.

[8] 朱学伟. CDMA2000 1xEVDO网络优化[D]. 南京： 南京邮电大学， 2013.

[9] 刘金科，黎建波. LTE微基站应用分析[J]. 移动通信， 2015，39（7）： 32-36.

[10] 北京裕源大通科技有限公司. 有源光纤分布系统与部署[EB/OL]. （2014-10-11）[2016-09-05]. http：//max.book118.com/html/2014/1011/9828756.shtm.