4G室內(nèi)分布建設(shè)方式研究

范 華，王立坤

（湖南中移通信技術(shù)工程有限公司，湖南長(zhǎng)沙410003）

4G室內(nèi)分布建設(shè)方式研究

范 華，王立坤

（湖南中移通信技術(shù)工程有限公司，湖南長(zhǎng)沙410003）

各大運(yùn)營(yíng)商正在進(jìn)行4G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，大中城市的室外地區(qū)已經(jīng)基本可以做到無(wú)縫覆蓋，室內(nèi)覆蓋轉(zhuǎn)為建設(shè)重點(diǎn)。各運(yùn)營(yíng)商運(yùn)用設(shè)備廠家各種型號(hào)和功能的產(chǎn)品，力求達(dá)到室內(nèi)目標(biāo)區(qū)域全覆蓋的目的，以提高網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量及用戶滿意度。

基站直接覆蓋;分布系統(tǒng)覆蓋;光纖分布系統(tǒng);4G

當(dāng)前存在多種室內(nèi)覆蓋建設(shè)方式，主要區(qū)分為基站直接覆蓋及分布系統(tǒng)覆蓋兩大類，根據(jù)各類覆蓋技術(shù)及系統(tǒng)特點(diǎn)，可如圖1進(jìn)一步進(jìn)行細(xì)分：

圖1 室內(nèi)覆蓋方式分類結(jié)構(gòu)圖

從上圖可看出，目前覆蓋室內(nèi)主要采用基站直接覆蓋和分布系統(tǒng)覆蓋兩種，這兩種又根據(jù)設(shè)備安裝位置或是不同類型的技術(shù)劃分為室外基站覆蓋室內(nèi)、室內(nèi)基站覆蓋、同軸電纜分布系統(tǒng)及光纖分布系統(tǒng)四種方式，以下內(nèi)容將四種方式進(jìn)行詳細(xì)介紹。

1 室外基站覆蓋室內(nèi)

1.1 室外宏站覆蓋室內(nèi)

目前宏蜂窩基站（宏基站）普遍采用分布式架構(gòu)，包含BBU和RRU兩部分。BBU主要完成基帶信號(hào)處理、主控、傳輸及時(shí)鐘等功能，而RRU主要完成射頻濾波、放大、上下變頻及數(shù)字中頻等處理功能，BBU和RRU之間通過(guò)光纖連接并傳輸基帶IQ數(shù)據(jù)及控制管理數(shù)據(jù)。

1）方案描述

宏基站射頻的發(fā)射功率均大于80W，無(wú)阻擋情況下覆蓋半徑均在300米以上，使用室外宏基站或者是新增拉遠(yuǎn)單元對(duì)無(wú)阻擋的、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的建筑物進(jìn)行覆蓋，要考慮采用合理的方位角及下傾角，即當(dāng)天線相對(duì)覆蓋區(qū)域海拔較高時(shí)，采用天線下傾的方式，當(dāng)天線相對(duì)覆蓋區(qū)域海拔較低時(shí)，采用天線上傾的方式，具體示意如圖2所示：

圖2 室外宏站覆蓋示意圖

2）適用場(chǎng)景

對(duì)于容量要求不高，特別是建設(shè)初期，要求覆蓋區(qū)域廣、淺層建筑物、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、墻體損耗較小區(qū)域的覆蓋，通過(guò)室外覆蓋室內(nèi)的方式解決室內(nèi)覆蓋問(wèn)題。

3）方案優(yōu)點(diǎn)

能經(jīng)濟(jì)、快速地實(shí)現(xiàn)廣覆蓋，可以用于較為分散且業(yè)務(wù)量不大的區(qū)域的廣覆蓋，積極有效地實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋。

1.2 直放站覆蓋

1）方案描述

直放站是一種快速解決信號(hào)網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)覆蓋的手段，屬于同頻放大設(shè)備，在無(wú)線通信傳輸過(guò)程中進(jìn)行信號(hào)增強(qiáng)。其主要通過(guò)雙向放大基站和手機(jī)信號(hào)，從而擴(kuò)大基站覆蓋范圍，有效解決某些特定區(qū)域的信號(hào)覆蓋。

2）適用場(chǎng)景

在宏站基、街道站建設(shè)困難或建設(shè)成本過(guò)高的場(chǎng)景下及偏遠(yuǎn)山區(qū)、礦區(qū)、農(nóng)村或停車場(chǎng)、電梯等低價(jià)值、邊緣性等區(qū)域；其他原則上不再新增傳統(tǒng)的光纖直放站。

3）方案優(yōu)點(diǎn)

價(jià)格低廉，使用靈活，對(duì)配套要求低，協(xié)調(diào)難度相對(duì)較小，能快速實(shí)現(xiàn)信號(hào)的覆蓋。

1.3 一體化基站覆蓋

1）方案描述

一體化一種覆蓋及容量介于宏站和Nanocell之間的基站產(chǎn)品，其具有發(fā)射功率瓦級(jí)，結(jié)構(gòu)相對(duì)緊湊、易于安裝美化的特點(diǎn)，如圖3所示：

圖3 一體化皮站覆蓋示意圖

2）適用場(chǎng)景

微站產(chǎn)品主要用于單點(diǎn)單小區(qū)覆蓋場(chǎng)景，如小型酒店、商場(chǎng)等；分布式微站適用于建筑物數(shù)目較多、樓宇遮擋較嚴(yán)重、覆蓋范圍相對(duì)較大的場(chǎng)景，可采用多個(gè)分布式微站+小區(qū)合并模式組網(wǎng)覆蓋大型居民社區(qū)等。

3）方案優(yōu)點(diǎn)

與宏基站相比，微站結(jié)構(gòu)緊湊、支持天線一體化安裝及交直流供電，因此對(duì)于天面要求較低，物業(yè)協(xié)調(diào)難度低，易于安裝部署；且當(dāng)微站用于室外覆蓋室內(nèi)等場(chǎng)景時(shí)，微站的覆蓋及容量更加匹配場(chǎng)景需求，綜合成本較低。

1.4 4G Relay覆蓋

1）方案描述

Relay（中繼站）是LTE系統(tǒng)特有的一種在基站和終端之間對(duì)信號(hào)進(jìn)行再生處理的設(shè)備，采用無(wú)線回傳，可擴(kuò)展施主宏站的覆蓋范圍。施主宏站和Relay覆蓋范圍內(nèi)的UE通過(guò)Relay進(jìn)行通信，回傳和接入鏈路都基于LTE制式?；救鐖D4所示：

圖4 Relay方式覆蓋示意圖

根據(jù)回傳鏈路與接入鏈路采用的頻點(diǎn)是否相同，Relay又分為帶外Relay（同頻點(diǎn)）和帶內(nèi)Relay兩種（異頻點(diǎn)）。主要區(qū)別是是帶內(nèi)Relay是基帶、射頻一體方式，而帶外Relay是基帶、射頻分離方式。

2）適用場(chǎng)景

在宏基站或街道站無(wú)法建設(shè)或建設(shè)成本過(guò)高時(shí)，不具備有線回傳條件的室內(nèi)補(bǔ)盲及室外覆蓋室內(nèi)場(chǎng)景，并可適用于室外覆蓋室內(nèi)場(chǎng)景與微站彼此互補(bǔ)。

3）方案優(yōu)點(diǎn)

Relay可有效延伸施主宏站的覆蓋范圍，無(wú)需有線傳輸及機(jī)房配套，支持與施主宏站間的非可視無(wú)線回傳，并對(duì)宏網(wǎng)的接收底噪基本無(wú)影響，可有效解決有線回傳條件匱乏站點(diǎn)的建設(shè)問(wèn)題。

2 室內(nèi)基站覆蓋：Femto/Nanocell方式

1）方案描述

Femto是一種小型化、低功率、低功耗的蜂窩技術(shù)，通過(guò)有線寬帶回傳到移動(dòng)核心網(wǎng)，為用戶提供移動(dòng)通信業(yè)務(wù)。Femto系統(tǒng)主要由Femto基站、安全網(wǎng)關(guān)、接入網(wǎng)關(guān)、Femto網(wǎng)管系統(tǒng)等部分組成。

Nanocell是一種集成Femto與WLAN的產(chǎn)品形態(tài)，集成電信級(jí)WLAN無(wú)線接入和Femto蜂窩網(wǎng)移動(dòng)接入技術(shù)是Nanocell區(qū)別于Femto的最主要特征。其系統(tǒng)架構(gòu)如圖5所示。

圖5 Nanocell方式覆蓋示意圖

2）適用場(chǎng)景

企業(yè)級(jí)FEMTO主要用于營(yíng)業(yè)廳、小型寫(xiě)字樓、居民樓（樓道）、小型超市賣場(chǎng)等，以及傳統(tǒng)室分建設(shè)困難的校園局部（教學(xué)樓、宿舍樓）、醫(yī)院局部（如門診區(qū)）、酒店、交通樞紐等公共熱點(diǎn)區(qū)域。

家庭級(jí)Femto/Nanocell主要用于居民樓（入戶部署）、SOHO辦公室、商鋪等小面積室內(nèi)弱覆蓋場(chǎng)景，有家庭寬帶等情況。

3）方案優(yōu)點(diǎn)

建設(shè)工期短，能迅速完成施工，而且建設(shè)成本低。

3 同軸電纜分布系統(tǒng)

分布式系統(tǒng)覆蓋包含三個(gè)部分：同軸電纜分布系統(tǒng)、變頻分布系統(tǒng)和光纖分布系統(tǒng)；同軸電纜分布系統(tǒng)又分單路和雙路兩種，變頻系統(tǒng)是基于單路同軸電纜分布系統(tǒng)進(jìn)行器件的有源改造而實(shí)現(xiàn)雙流的分布系統(tǒng)，光纖分布系統(tǒng)分基帶拉遠(yuǎn)和射頻拉遠(yuǎn)兩種。

3.1 單路分布系統(tǒng)

1）方案描述

目前運(yùn)營(yíng)商建設(shè)的單路同軸電纜分布系統(tǒng)絕大部分是無(wú)源器件組成，信號(hào)沿單路經(jīng)過(guò)合路器、功分器、耦合器等器件和線路衰耗后，將信號(hào)送至各個(gè)室內(nèi)天線實(shí)現(xiàn)覆蓋。目前建設(shè)方式為2G/3G/4G前端合路、WLAN末端合路的方式實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)協(xié)同覆蓋。包括室內(nèi)、室外以及室內(nèi)外三種，如圖6所示：

圖6 單路分布系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

2）適用場(chǎng)景

對(duì)于有較大擴(kuò)容需求或網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)需求的場(chǎng)景，應(yīng)優(yōu)先考慮同軸建設(shè)模式。

3）方案優(yōu)點(diǎn)

單路同軸電纜系統(tǒng)具備網(wǎng)絡(luò)性能穩(wěn)定、技術(shù)成熟度高、建設(shè)難度和成本低、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行與維護(hù)難度低、系統(tǒng)演進(jìn)及升級(jí)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，主要適用于無(wú)法采用室外覆蓋室內(nèi)的樓宇內(nèi)建設(shè)場(chǎng)景，且TD-LTE數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求一般的室內(nèi)場(chǎng)景。

3.2 雙路分布系統(tǒng)

1）方案描述

同軸電纜分布系統(tǒng)以同路由布放兩路同軸電纜（饋線）為介質(zhì)，通過(guò)合路器將多系統(tǒng)合路，通過(guò)功分器、耦合器和天線等無(wú)源器件把信號(hào)均勻輸布到建筑物室內(nèi)。雙路同軸電纜分布系統(tǒng)是為了實(shí)現(xiàn)4G系統(tǒng)的MIMO特性，在路由上構(gòu)建兩路結(jié)構(gòu)一致、損耗相近的同軸電纜分布系統(tǒng)，分別接入LTE的雙通道RRU設(shè)備，結(jié)構(gòu)如圖7所示。

圖7 雙路分布系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

2）適用場(chǎng)景

雙路同軸分布系統(tǒng)主要應(yīng)用于無(wú)法通過(guò)室外覆蓋、建設(shè)單路單路同軸系統(tǒng)無(wú)法滿足峰值速率和業(yè)務(wù)容量的新建分布系統(tǒng)，如機(jī)場(chǎng)、交通樞紐、大型購(gòu)物中心、營(yíng)業(yè)廳、高校宿舍等區(qū)域。

3）方案優(yōu)點(diǎn)

真正實(shí)現(xiàn)LTE技術(shù)優(yōu)勢(shì)，給用戶帶來(lái)高速體驗(yàn)。

3.3 變頻分布系統(tǒng)

1）方案描述

變頻系統(tǒng)由原有無(wú)源單路分布系統(tǒng)的天饋基礎(chǔ)上，替換部分器件（具體是指有源合路器和有源天線）后所構(gòu)造的系統(tǒng)。有源合路器支持多制式接入共用分布系統(tǒng)，并將一路LTE信號(hào)中的一路進(jìn)行變頻，另外一路信號(hào)直接傳輸，實(shí)現(xiàn)利用一路分布系統(tǒng)來(lái)傳輸LTE兩路信號(hào)的目的。有源天線實(shí)現(xiàn)反向變頻，并利用雙極化天線實(shí)現(xiàn)LTE的雙流輸出。通過(guò)采用變頻系統(tǒng)，僅用一路分布系統(tǒng)即可實(shí)現(xiàn)TD-LTE雙流，將有效提升LTE吞吐量。結(jié)構(gòu)如圖8所示：

圖8 變頻分布系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

由上可知，變頻系統(tǒng)需在原分布系統(tǒng)中替換原合路器及天線，并對(duì)新增加的合路器及有源天線進(jìn)行供電，主要改造內(nèi)容包括：

將原系統(tǒng)中合路器、天線分別替換為有源合路器、有源天線，并根據(jù)設(shè)備支持能力及施工條件選擇供電方式；合路器優(yōu)先采用機(jī)房直流供電方式，有源天線優(yōu)先采用隨路供電方式，不具備隨路供電條件的場(chǎng)景可采用五類線單獨(dú)供電方式。

若采用隨路供電方式改造要求在有源合路器后端設(shè)置遠(yuǎn)程供電模塊，并對(duì)分布系統(tǒng)中的耦合器、末端合路器、有源設(shè)備等安裝隔直流模塊，耦合器也可以通過(guò)將原耦合器替換為過(guò)流耦合器的改造方式。

2）適用場(chǎng)景

運(yùn)營(yíng)商現(xiàn)階段變頻分布系統(tǒng)將定為對(duì)現(xiàn)有分布系統(tǒng)進(jìn)行4G MIMO改造的補(bǔ)充建設(shè)方式，它主要適用于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)容量需求高、雙路改造實(shí)施難度大的區(qū)域，或是單路系統(tǒng)中局部需要實(shí)現(xiàn)雙路而改造難度較大的區(qū)域及雙路改造效果難以保證且室內(nèi)分布器件集中式布放的改造區(qū)域。

3）方案優(yōu)點(diǎn)

變頻系統(tǒng)通過(guò)對(duì)RRU的一個(gè)通道進(jìn)行變頻，實(shí)現(xiàn)在一路天饋系統(tǒng)中傳輸兩路信號(hào)，達(dá)到雙流傳輸?shù)哪康摹１苊饬穗p路同軸電纜分布系統(tǒng)在改造中需要在豎井和平層重新布線的施工難度問(wèn)題。

降低了現(xiàn)有分布系統(tǒng)改造支持MIMO系統(tǒng)的建設(shè)難度，提高了改造質(zhì)量，且在變頻處理的同時(shí)，系統(tǒng)保留一路同軸電纜分布系統(tǒng)方式，可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的高可靠性，并支持新的頻段和制式的系統(tǒng)引入。

4 光纖分布系統(tǒng)

4.1 射頻拉遠(yuǎn)分布系統(tǒng)

1）方案描述

以光纖/五類線為主要傳輸信號(hào)介質(zhì)；遠(yuǎn)端單元可以直接以放裝、外接天線或者饋入末端同軸電纜分布系統(tǒng)等方式；采用不同級(jí)數(shù)的擴(kuò)展單元與遠(yuǎn)端單元相結(jié)合，便于靈活構(gòu)建較大規(guī)模的拉遠(yuǎn)型設(shè)備。

光纖/五類線分布系統(tǒng)（射頻）由接入單元MAU、擴(kuò)展單元MEU和遠(yuǎn)端單元MRU組成。接入單元與擴(kuò)展單元之間采用光纖連接，擴(kuò)展單元至遠(yuǎn)端單元之間采用光纖或網(wǎng)線連接。近端單元接入基站的射頻發(fā)射端，可靈活耦合多種制式。如圖9所示：

圖9 射頻拉遠(yuǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

2）適用場(chǎng)景

光纖/五類線分布系統(tǒng)覆蓋（射頻）主要可應(yīng)用在無(wú)法通過(guò)宏、微站解決的建筑物離散、容量需求較小的場(chǎng)景，大型建筑群小區(qū)內(nèi)、樓宇間分散布放天線的小區(qū)分布場(chǎng)景，且除4G覆蓋外也有2G、3G覆蓋建設(shè)需求，或若主設(shè)備廠家不提供基帶拉遠(yuǎn)的光纖分布系統(tǒng)的場(chǎng)景。

可少量應(yīng)用于同軸電纜部署困難、隱蔽性要求高、2G/3G/4G都具有較大覆蓋需求的較大的室內(nèi)場(chǎng)景，或是僅對(duì)信號(hào)覆蓋有要求、容量需求不大的情景。

3）方案優(yōu)點(diǎn)

由于采用了光纖傳輸信號(hào)，可傳輸多路信號(hào)，實(shí)現(xiàn)2G/3G/4G信號(hào)覆蓋及4G MIMO技術(shù)，同時(shí)線路損耗小，覆蓋范圍較廣；多個(gè)擴(kuò)展單元可級(jí)聯(lián)較多其他信源的接入。

4.2 基帶拉遠(yuǎn)分布系統(tǒng)

光纖/五類線分布系統(tǒng)（基帶拉遠(yuǎn)）是一種在室內(nèi)進(jìn)行光纖或五類線布線的新型信源系統(tǒng)，支持MIMO系統(tǒng)，基本上由主設(shè)備廠家提供。光纖/五類線分布系統(tǒng)（射頻）按覆蓋區(qū)域分類為室內(nèi)光纖/五類線分布系統(tǒng)和室外光纖/五類線分布系統(tǒng)，一般情況下，主要使用室內(nèi)光纖/五類線分布系統(tǒng)。

1）方案描述

光纖/五類線分布系統(tǒng)（基帶拉遠(yuǎn)）為有源系統(tǒng)，以華為設(shè)備為例，主要是由主設(shè)備BBU接入合路單元DCU、RHub、pRRU構(gòu)成，設(shè)備之間采用光纖或五類線連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)所有設(shè)備的監(jiān)控，如圖10所示：

圖10 基帶拉遠(yuǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

2）適用場(chǎng)景

在保證用戶體驗(yàn)，高數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求或是經(jīng)常突發(fā)搞數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求的區(qū)域進(jìn)行建設(shè)，可以充分發(fā)揮其MIMO優(yōu)勢(shì)，同時(shí)顯現(xiàn)工程建設(shè)效率，可在機(jī)場(chǎng)、高鐵站、候車廳、體育場(chǎng)館、大型場(chǎng)館等場(chǎng)景進(jìn)行建設(shè)。

在該區(qū)域宏站設(shè)備廠家可提供基于基帶的光拉遠(yuǎn)設(shè)備的情況下，大型建筑群小區(qū)內(nèi)、樓宇間分散布放天線的小區(qū)分布場(chǎng)景，在僅有4G覆蓋建設(shè)需求時(shí)，可在成本不高于射頻拉遠(yuǎn)的光纖五類線分布系統(tǒng)的情況下，采用基于基帶拉遠(yuǎn)的光纖/五類線分布系統(tǒng)覆蓋。

針對(duì)同軸電纜部署困難、隱蔽性要求高、2G/3G/ 4G都具有較大覆蓋和容量需求的重要室內(nèi)大型場(chǎng)景，可在多模的基帶拉遠(yuǎn)型設(shè)備成熟后，綜合評(píng)估投資效益和業(yè)務(wù)發(fā)展預(yù)測(cè)部署室內(nèi)光纖/五類線分布系統(tǒng)（拉遠(yuǎn)）。

3）方案優(yōu)點(diǎn)

光纖/五類線分布系統(tǒng)（基帶拉遠(yuǎn)）比同軸電纜（饋線）易于布放；遠(yuǎn)端單元可以直接放裝、外接天線；不同級(jí)數(shù)的擴(kuò)展單元與遠(yuǎn)端單元相結(jié)合，便于靈活構(gòu)建較大規(guī)模的分布系統(tǒng)，且可以提供較大的容量及較好的數(shù)據(jù)體驗(yàn)。

[1]沈雷明.TD-LTE關(guān)鍵技術(shù)與室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)[J].電信快報(bào)，2014（5）：13-17.

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Study on construction of 4G indoor distribution

FANHua,WANGLi-kun
(Hunan China Mobile Communications EngineeringCo.Ltd.,Changsha,Hunan,China 410003)

The operators are carryingon the construction of4Gnetworks and in large and medium-sized cities,the outdoor areas can basicallyachieve seamless coverage,so,the indoor coverage has become the keyconstruction.Byusingvarious types and functions ofthe products,all the operators make every effort to achieve the purpose ofindoor complete coverage of the target area in order to improve the network qualityand customer satisfaction.

direct coverage ofbase station;distribution systemcoverage;fiber distribution system;4G

10.3969/j.issn.2095-7661.2016.04.004】

TN929.5

A

2095-7661（2016）04-0013-05

2016-11-23

范華（1978-），女，湖南常德人，湖南中移通信技術(shù)工程有限公司無(wú)線專業(yè)主管，研究方向：無(wú)線宏站、無(wú)線室分、WLAN。