4G室内分布系统建设难点分析与研究

李明��

【摘要】在分析运营商室内覆盖建设遇到的挑战基础上，通过对三类新技术光纤/五类线分布雄（基带拉远）、光纤/五类线分布雄（射频拉远）、通道变频分布系统分析对比，结合窄巷子、城中村、高层住宅、大型酒店、高档写字楼、以及大型场馆等具体场景特性，给出三类新技术方案的使用场景及新技术方案的发展建议。

【关键词】室内分布系统；光纤分布系统；基带拉远；射频拉远；变频分布系统

Analysis and research on the construction of 4G indoor distribution system

Li Ming

（Tianyuan Ruixin Communication Technology Co.， LtdXi'anShaanxi710075）

【Abstract】On the analysis of operators based on indoor covers the construction challenges， based on three kinds of new technology fiber/five male line distribution （baseband pull away）， optical fiber/five male line distribution channel （rf）， frequency distribution system analysis， combined with the narrow alleys， villages， high-rise residential， large hotels， high-grade office buildings， and large venues such as the specific scene features， the use of three kinds of new technology solutions is given scenario and Suggestions of the development of new technical solutions.

【Key words】Indoor distribution system；Optical fiber distribution system；Base band pull；Radiofrequency pull；Variable frequency distribution system

1. 前言

4G技術的引入可以极大地提升运营商的网络容量和用户体验，但也对室内覆盖带来了新的挑战，主要现在 MIMO 技术的引入需要两路独立的射频链路进行传输，对室内分布系统的建设和改造带来极大的挑战，需要对 4G室内分布系统的传统建设方案以及新型的解决方案进行研究。

2. 传统室内分布系统建设的挑战

随着4G无线网络建设的深入，以住宅小区、密集写字楼、城中村为代的室内深度覆盖场景成为各运营商关注的重点，室内分布系统作为解决室内深度的有效手段，但在深度覆盖建设中面临选址困难、维护困难、话务吸收不足等诸多难题，主要现在以下几个方面：

（1）传统室内分布质量差，存在优化问题多；

（2）在覆盖问题上，深度覆盖不足，信号外泄，高层信号混杂，室内外2G/3G协同性差；

（3）多网合路设计室内分布系统升级困难。以山西某运营商为例，其室内分布系统大部分都是多系统合路的分布系统，包括GSM 和 3G 合路的分布系统以及部分 GSM、3G、WLAN 合路的分布系统。无源分布系统在稳定性上要优于有源分布系统，但也存在一定的挑战，包括优化调整难度大，系统升级困难等，对于引入4G系统的改造难度大；

（4）密集建筑群覆盖需求激增，建设美化程度要求高，选址困难 。

面对上述挑战，我们需要在 4G网络的部署和运营中重点关注室内弱覆盖、室内热点覆盖和室内分布系统的技术问题，给出切实可行的新型室内解决方案。

3. 4G室内覆盖新型建设方式介绍

3.1光纤/五类线分布系统（基带拉远）。

3.1.1技术特点。

（1）光纤/五类线分布系统（基带拉远）是一种在室内进行光纤或五类线布线的新型信源系统，由主设备厂家提供（基站示意图见图1）。

（2）光纤/五类线分布系统（基带拉远）为有源系统，由主设备BBU接入合路单元DCU、RHub、pRRU构成，设备之间采用光纤或五类线连接，目前支持4G，远期支持2G/3G/4G三模拼装外加WLAN，可实现多制式功率自动匹配同覆盖，并实现对所有设备的监控。

（3）光纤/五类线分布系统（基带拉远）它比同轴电缆（馈线）易于布放；远端单元可以直接放装、外接天线；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。

3.1.2适用场景。

（1）在无法建设宏站或街道的高功率覆盖需求场景具备建设相对容易的优势。

在该区域宏站设备厂家可提供基于基带的光拉远设备的情况下，大型建筑群小区内、楼宇间分散布放天线的小区分布场景，在仅有4G覆盖建设需求时，可在成本不高于射频拉远的光纤五类线分布系统的情况下，采用基于基带拉远的光纤/五类线分布系统覆盖。

（2）针对同轴电缆部署困难、隐蔽性要求高、2/3/4G都具有较大覆盖和容量需求的重要室内大型场景，可在多模的基带拉远型设备成熟后，综合评估投资效益和业务发展预测部署室内光纤/五类线分布系统（拉远）。

3.2光纤/五类线分布系统（射频拉远）。

3.2.1技术特点。

（1）以光纤/五类线为主要介质；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拉远型设备。endprint

（2）光纤/五类线分布系统（射频）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。近端单元接入基站的射频发射端，可灵活耦合2G、3G和4G多种制式（光纤/五类线分布系统框图见图2）。

图2光纤/五类线分布系统框图

（3）光纤/五类线分布系统（射频）在无法建设宏站或街道的高功率覆盖需求场景具备建设相对容易的优势，且和主设备厂家没有绑定关系，应用更为灵活。

3.2.2部署场景。

（1）光纤/五类线分布系统覆盖（射频）主要可应用在无法通过宏站或街道站解决的、建筑物离散的高功率需求场景、大型建筑群小区内、楼宇间分散布放天线的小区分布场景，且除4G覆盖外也有2、3G覆盖建设需求或若主设备厂家不提供基带拉远的光纤分布系统的场景。

（2）可少量应用于同轴电缆部署困难、隐蔽性要求高、2/3/4G都具有较大覆盖需求的较大的室内的场景。

3.2.3需重点关注的问题。

（1）光纤/五类线分布系统（射频）主要是由分布系统厂家提供有源设备组成，监控能力弱于基带拉远型设备和宏基站设备等，故障隐患高、存在长期使用后质量下降的问题。下带业务量较大或使用数量较多时会引入上行干扰，应严格控制使用范围并适度限制使用数量。室内覆盖不仅要解决覆盖需求，还要解决容量需求。未来LTE每用户数据流量将大幅度增加，光纤/五类线分布系统（射频）应在数据流量不大的场景下使用。

（2）射频拉远型的光纤/五类线分布系统支持多种制式，但在安装后扩展难度较大，必须逐一更换远端。因此在建设时必须明确，近期具备演进需求或扩容需求的点应慎重使用此类产品。

（3）本设备远端为有源设备，可独立供电或通过五类线供电，不建议应用在取电供电困难、封闭、潮湿的场景。

3.3通道变频分布系统。

3.3.1技术特点。

3.3.1.1变频系统通过对4G RRU的一个通道进行变频，实现在一路天饋系统中传输两路信号，达到4G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。

3.3.1.2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4G变频，利用一路分布系统传输4G双流。有源天线实现反向变频，并利用双极化天线实现4G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4G双流，将有效提升4G吞吐量（变频分布系统改造框图见图3）。

3.3.1.3变频系统需在原分布系统中替换原合路器及天线，并对新增加的有源天线进行供电，主要改造内容包括：

（1）将原系统中合路器替换为有源合路器，并根据设备支持能力及施工条件选择供电方式，优先采用机房直流供电方式。

（2）将原系统中的天线替换为有源天线，并根据施工条件选择供电方式，优先采用随路供电方式。不具备随路供电条件的场景可采用五类线单独供电方式。随路供电方式改造要求在有源合路器后端设置远程供电模块，并对分布系统中的耦合器、末端合路器、有源设备等安装隔直流模块，耦合器也可以通过将原耦合器替换为过流耦合器的改造方式。

（3）鉴于上述改造要求，变频分布系统在室内分布器件集中式布放的场景下具有更好的可实施性。

3.3.2部署场景。

（1）变频系统需要对天线、耦合器、功分器进行替换，具有一定的改造量，在某种程度上降低了现有分布系统改造支持MIMO系统的建设难度，提高了改造质量，且在变频处理的同时，系统保留一路同轴电缆分布系统方式，可以实现网络的高可靠性，并支持新的频段和制式的系统引入，变频支路也可通过模块替换方式演进到4×4MIMO系统。

（2）变频分布系统是对现有分布系统进行4GMIMO改造的补充建设方式，它主要适用于TD-LTE数据业务容量需求高，双路改造实施难度大，双路改造效果难以保证且室内分布器件集中式布放的改造场景。

3.3.3需重点关注的问题。

（1）变频分布系统需要对每个天线替换为带有有源变频设备的天线，因此建设投资较大，同时由于引入了较多有源设备提高了运营维护难度。

（2）增加的有源天线都需要供电，因此对于取电困难或环境潮湿的场景不建议使用。目前变频分布系统的生产厂家较少，产业成熟度尚待提高。

3.4新建及改造建设方式下多维度比较（见表1）。

4. 4G室内覆盖建设难点案列分析及解决方案应用

针对传统室分覆盖遇到的难题，结合实际情况，我们对部分场景遇到的建设困难进行案列分析并提出相应覆盖方式的发展建议。

4.1窄巷子、城中村、高层住宅小区深度覆盖。

4.1.1场景特性：普遍具有低业务、建筑物相对密集等特点，主要为窄巷子、密集型棚户区、城中村、别墅小区、多层小区、高层/环抱型小区、独栋高层等室内外覆盖严重不足的住宅区，普遍存在通话质差、话音断续、接通率低、掉话、脱网等的问题。

4.1.2覆盖难点：在网络覆盖中无覆盖或覆盖很差的现象，这些盲区无法通过调整现有基站天线或加站来解决。如果按照传统的方式加装室内分布系统，则工程造价需要很高且协调困难。

4.1.3新型解决方案：可考虑巷子两侧采用光纤分布系统+美化板状定向天线覆盖，通过信号反射、绕射传播路径对巷子两侧和棚户区以及住宅小区进行覆盖，能解决重点商铺和住户弱覆盖，施工相对简单、协调容易。

4.1.4案例分析：棚户区改造。

（1）.我们以大同同煤集团棚户区为例进行分析。

该覆盖区总占地面积约1.5平方公里，小区超过835栋多层住宅楼，2000多个商铺，居民总人数在30万左右。endprint

（2）根据棚户区楼宇规模和人口分布情况，将棚户区划分成6个小区，分别为恒安新区、文瀛湖小区、同地丽园小区、同地景园小区、晋馨园小区、兴秀苑6个小区，每个区域引入一套信源设备与光纤分布系统接入单元对接，扩展单元和远端单元安装在棚户区室内或者外墙上，通过光电复合缆与接入单元对接，远端单元可自带外接美化天线和外接普通室外天线。下图为该小区的分布系统规划设计图（大同同煤集团棚户区分布系统设计图见图4）：

4.1.5案例分析2：高层住宅小区。

（1）我们以太原千禧龙城新居二期住宅小区为例针对高层住宅小区的覆盖进行分析。

太原千禧龙城新居二期住宅小区由12栋33层住宅组成，室内户型结构简单，建筑规模较大，有地下停车场和电梯楼，间距约为50 米。下图为该小区其中两栋楼宇的覆盖示意图（太原千禧龙城新居二期分布系统覆盖示意图见图5）。

（2）采取室内外协同覆盖，10层以下在小区内部公共绿地，使用室外美化射灯天线和等室内天线组合覆盖覆盖电梯厅、电梯、地下室，10～20中间层采用壁挂美化天线覆盖中层，20层以上楼顶采用射灯型定向天线下倾覆蓋中高层。结合光纤分布系统、美化天线覆盖，可大大降低走线和物业协调的难度，实现从楼顶和地面立体覆盖。

4.1.6网络性能提升。

（1）通过对以上两个案列进行测试，光纤分布系统TDL测试RS-SINR略差于传统室分系统，测试速率略差于传统双路室分系统15%以内。下为不同电平下，光纤分布与传统室分的上传和下载速率（光纤分布与传统室分的上传和下载速率见表2）。

（2）并结合上述两个案列，从10个方面对无源分布系统和光纤分布系统进行对比，如表3：

4.2大型酒店、高档写字楼双路改造

场景特性：大型酒店、高档写字楼作为体现各省的形象的重要场所，也是各运营商市场发展的价值区域，而且此类场景经常要求建设双路提升用户感知，提升品牌价值和竞争力；

覆盖难点：物业协调以及施工困难；

新型解决方案：在不改变原有分布的基础上，通过变频技术将 LTE的双通道信号变到不同的频段上进行合路传输，在天线端再将信号通过反向变频恢复出两路 4G信号，从而在一条链路中传输两路 4G射频信号，实现 4G的MIMO 功能。利用现网单路分布系统，通过新增或替换有源合路器、有源双极化天线、直流馈电单元、过流耦合器等少量设备，实现楼宇的双流覆盖。

（1） 案例分析：写字楼。

太原大南门某公司办公楼共5层，现网已有2G/3G分布系统，鉴于业主拒绝大规模改造，而我们需要通过新增一路射频链路实现MIMO功能，故通过变频分布方案实现，在一层机房RRU处加装馈电单元，并将2层的原分布系统21个单极化天线、6个耦合器改造为21个有源双极化天线和6个馈电耦合器，下图为该办公写字楼2楼改造组网图如图6：

（2） 网络性能提升：

A、通过有源合路器合路4G信号和变频单元传输变频信号实现4G的MIMO功能，经过测试，并统计数据，覆盖2层平均电平值为-71.09dBm，平均下载速率为99.51Mbps。能满足快速建网的需求，同时改造后的室内覆盖系统实现双极化覆盖，使得下载速率更加平稳，信号衰落减小，抗干扰能力增强。下为不同点位下变频分布于传统室分的测试对比（见表4）。

B、相对于常规双路系统，变频系统下行吞吐量损失在5%左右，上行吞吐量具有约10%的增益。

C、系统可监控性有了大幅提升，可以监控到每个天线状态，工程调试简单。

变频系统通过精确的功率控制技术实现双路功率误差在3dB之内，较好地保证了功率平衡。

4.3大型场馆改造：

4.3.1场景特性：大型场馆主要包括体育场馆、会展中心等物业类型。普遍具有建设物空间宽阔、楼层顶棚较高、结构复杂，高端用户多、人流量大、话务突发性高且数量业务量多发等特点；

4.3.2覆盖难点：共建共享模式下，多个运营商共用一套分布系统，多系统合路易导致系统间干扰，且物业协调以及施工困难；

新型解决方案：在不改变原有分布的基础上，通过光纤/五类线分布系统基带拉远技术，解决多系统合路分布系统无法改造的困难，满足大型场馆的高容量、高功率覆盖需求。

4.3.3案例分析：太原体育中心红灯笼体育场。

（1）太原体育中心红灯笼体育场位于太原晋源区，总高度55.64m，地上5层，主要有三层看台、中心场地、看台下方的办公区域和各类房间等组成，建筑面积约为35万平方米，也是整个体育中心人口密度最大的部分，容纳约为66000人，框剪结构。除承担全国大型体育赛事以及单项赛事外，可满足日常训练和群众健身活动的需要（体育场覆盖示意图见图7）。

使用基带拉远技术，在每层看上层定边缘隔20米壁挂一个小型PRru，鉴于系统容量，将体育场划分为16个小区，并通过pRRU聚合功能减少小区边缘面积，降低干扰。

（2）网络性能提升。

改造后测试，并统计数据，覆盖平均电平值为-61.10dBm，平均下载速率为109.61Mbps。避免多系统合路改造、升级困难，同时基带拉远使用光纤和五类线，提高了系统的稳定性，无信号衰减，抗干扰能力增强。

5. 结束语

本文从山西某运营商室内覆盖面临的挑战出发，分析了室内覆盖对山西4G网络部署的重要性，研究了目前室内分布系统改造和升级的主要解决方案，通过对传统的室内分布系统覆盖方案、变频分布系统方案、数字光纤分布系统和光纤/五类线（基带拉远）技术进行分析和研究，给出了未来室内覆盖解决方案的应用建议，为将来室内覆盖的建设提供参考。

参考文献

[1]王映民，孙韶辉 TD-LTE技术原理与系统设计.北京，人民邮电出版社.

[2]汪颖，程日涛，张海涛TD-LTE室内分布系统规划设计思路和方法解析.北京，电信工程与标准化2010.11.endprint