基于平安監(jiān)控系統(tǒng)提升小區(qū)LTE網(wǎng)絡(luò)深度覆蓋的方案研究*

王清府，張 磊，付 康

（中國移動通信集團(tuán)新疆有限公司 哈密市分公司，新疆 哈密 839000）

0 引 言

隨著4G無線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，室外宏站部署特別是各大主城區(qū)和人員聚集密集區(qū)域已基本完成，但是由于各區(qū)域業(yè)主環(huán)保意識的提高，仍存在部分宏站無法落地或在一定程度上偏移導(dǎo)致覆蓋目標(biāo)覆蓋效果打了折扣，站址談簽越來越困難；同時由于TDD-LTE頻率高，繞射性能差[1］，在網(wǎng)絡(luò)實際運(yùn)營中，大部分住宅區(qū)內(nèi)部道路和低層區(qū)域室內(nèi)深度覆蓋不足，影響網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和用戶感知；其次各種市場調(diào)研顯示，在未來用戶室內(nèi)使用無線網(wǎng)絡(luò)的比重將大大超過室外，室內(nèi)深度覆蓋建設(shè)的優(yōu)劣將直接影響未來市場發(fā)展的競爭力[2］。目前市場上采用小微基站提升深度覆蓋已成為主流方式[3］，主要是通過在住宅樓頂建設(shè)小抱桿固定設(shè)備進(jìn)行覆蓋，且一般需要多根抱桿，施工量大，且樓頂施工影響用戶正常生活，深入住宅區(qū)建站隨著住戶環(huán)保意識的提升，談簽越來越困難，導(dǎo)致住宅區(qū)深度覆蓋問題解決率低。那么如何提升網(wǎng)絡(luò)覆蓋能力，如何合理的規(guī)避業(yè)主糾紛，提升工程建設(shè)進(jìn)度和覆蓋問題解決效率，是當(dāng)前和后期不得不解決的問題，是一個值得探討的重要課題。

1 本地住宅深度覆蓋研究

為科學(xué)地分析TDD-LTE在住宅區(qū)內(nèi)的深度覆蓋情況和存在的問題，以便后期完善網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。對本地網(wǎng)市區(qū)內(nèi)所有小區(qū)的TDD-LTE網(wǎng)絡(luò)深度覆蓋進(jìn)行采樣摸底。共測試小區(qū)174個，含樓棟數(shù)1 294棟，單元數(shù)2 714棟。具體測試樓樣如表1所示。

表1 本地網(wǎng)小區(qū)測試樓樣

統(tǒng)計分析：深度覆蓋較差的樓棟數(shù)為816棟，占全部測試樓棟數(shù)的63.06%，超過了市區(qū)住宅樓數(shù)量的一半，深度覆蓋存在問題。數(shù)據(jù)詳情如表2所示。

表2 樓棟覆蓋較差情況

2 本地4G信號鏈路損耗研究

2.1 鏈路預(yù)算公式研究

室內(nèi)信號強(qiáng)度=RS功率+天線增益-空間傳播損耗-慢衰落余量-干擾余量-人體損耗-穿透損耗[4］。鏈路能耗行進(jìn)圖如圖1所示。

圖1 鏈路能耗行進(jìn)圖

其中，空間傳播損耗為電磁波在發(fā)與收兩個各向同性天線之間的自由空間傳輸損耗[5］：

通過換算，本地空間傳播損耗公式[6］為：

F為頻段，D為宏站覆蓋距離。

2.2 本地穿透損耗實測統(tǒng)計

本地4G信號穿透損耗，從覆蓋場景、建筑類型和覆蓋方式三方面劃分與外省經(jīng)驗值進(jìn)行比對研究，發(fā)現(xiàn)住宅樓本地穿透損耗比外省經(jīng)驗值多10 dB以上的損耗，如表3所示。

通過仔細(xì)分析，由于本地網(wǎng)地處西北區(qū)域，冬天較冷，住宅樓均加厚了保溫墻，相比外?。戏絽^(qū)域）4G信號的墻體穿透損耗，多了10 dB以上，導(dǎo)致本地網(wǎng)的深度覆蓋問題較外?。戏剑﹨^(qū)域，形勢更為嚴(yán)峻，急需解決。

2.3 鏈路損耗小結(jié)

從鏈路損耗公式看，要提升深度覆蓋即加強(qiáng)室內(nèi)信號強(qiáng)度，有提升RS功率、挑選高增益天線和降低各類損耗三種手段。本地網(wǎng)實情：RS功率為固定值、天線采用常規(guī)增益，在整體指導(dǎo)策略不變的情況下，已無法調(diào)整，只能通過降低鏈路損耗來加強(qiáng)覆蓋。其中：慢衰落余量、干擾余量、人體損耗相對固定，而墻體損耗本地相比外省更是損耗量在10倍以上，形勢更加惡劣。目前，只有通過降低空間傳播損耗來提升室內(nèi)深度覆蓋，而空間傳播損耗主要與頻段F和距離D有關(guān)，實際應(yīng)用的4G頻段國家已完成分配[7］，調(diào)整空間不大，故縮短傳播距離以加強(qiáng)室內(nèi)深度覆蓋為本地主要手段。在這樣的背景下，設(shè)備新增位置距離目標(biāo)區(qū)域越近越好，但隨著用戶環(huán)保意識的提高，設(shè)備進(jìn)入社區(qū)的談簽越來越困難，如何應(yīng)對談簽困難問題，從而高效解決室內(nèi)深度覆蓋是一個值得研究的課題。

表3 本地住宅樓與外省經(jīng)驗值墻體穿透損耗統(tǒng)計

3 室內(nèi)深度覆蓋經(jīng)驗解決思路

3.1 思路來源

面對深度覆蓋問題的嚴(yán)峻形勢，目前解決住宅區(qū)深度覆蓋的外省經(jīng)驗為住宅區(qū)內(nèi)采用樓頂、燈桿和掛墻等方式建設(shè)小微基站加強(qiáng)覆蓋[8］。具體方式和設(shè)計要求如下：

（1）方式一：從小區(qū)核心區(qū)由內(nèi)向外打

充分利用小區(qū)內(nèi)可規(guī)劃點(diǎn)位，對小區(qū)完成覆蓋，常見點(diǎn)位包括：

①樓頂（可通過普通板狀天線定向覆蓋，物業(yè)要求時考慮其美化形式，如美化射燈、排氣筒天線、煙囪型美化天線、Easymacro安裝于樓頂水泥墻等）；

②小區(qū)內(nèi)部低層樓宇（主要考慮小區(qū)內(nèi)部會所樓頂、物業(yè)中心樓頂、健身房、超市等低層樓頂）；

③還可考慮內(nèi)部、美化仿生樹等。此外，建議優(yōu)先考慮在不容易引起居民注意的區(qū)域進(jìn)行，如小區(qū)內(nèi)樓宇外圍邊沿，美化天線采用向小區(qū)內(nèi)覆蓋的方式

④小區(qū)內(nèi)路桿資源（包括水泥桿）。

（2）方式一設(shè)計要求

①小區(qū)占地面積較大，寬度介于350～800 m之間，通過談判盡量爭取物業(yè)允許基站可進(jìn)入小區(qū)，且小區(qū)內(nèi)部較核心區(qū)域可以找到高于小區(qū)平均高度5～10 m掛高的站址；

②弱覆蓋范圍大，周邊有移動2/3G站點(diǎn)機(jī)房或聯(lián)通電信機(jī)房傳輸站點(diǎn)資源。

（3）方式二：燈桿定點(diǎn)覆蓋

小區(qū)內(nèi)自建或有合適的照明燈桿、水泥桿、桅桿等桿資源；使用Small Cell、EasyMacro等設(shè)備安裝在燈桿上對覆蓋問題區(qū)域定點(diǎn)解決；

（4）方式二設(shè)計要求

①小區(qū)內(nèi)自建或有合適的照明燈桿、水泥桿、桅桿等桿資源；

②重點(diǎn)功能區(qū)有少量弱覆蓋區(qū)域。

（5）方式三：小微站掛墻定點(diǎn)覆蓋

利用小微站掛墻對弱覆蓋問題定向定點(diǎn)解決，可以利用EasyMacro、Small Cell等設(shè)備。

（6）方式三設(shè)計要求

①與物業(yè)協(xié)商談判在小區(qū)內(nèi)選擇理想墻面，適合外掛小微站定點(diǎn)解決覆蓋區(qū)域；

②重點(diǎn)功能區(qū)有少量弱覆蓋區(qū)域。結(jié)合本地網(wǎng)中住宅主要以多層住宅（多棟低層）為主，本次研究主要以解決和提速解決多層住宅的深度覆蓋為目標(biāo)。

本地網(wǎng)建設(shè)環(huán)境現(xiàn)狀：民眾的環(huán)保意識提高，導(dǎo)致業(yè)主糾紛嚴(yán)重，傳統(tǒng)宏站談簽難度大，部分談簽成功物業(yè)在業(yè)主阻力下也存在被迫叫停，深度覆蓋問題一直得不到有效解決。為規(guī)避談簽壓力和施工受阻，本地網(wǎng)選取具有偽裝效果（天線內(nèi)置）的微基站PAD BBU+PAD RRU[9］，架設(shè)樓頂小抱桿進(jìn)行施工建設(shè)，PAD BBU+PAD RRU產(chǎn)品展示圖如圖2，優(yōu)勢詳表如表4所示。

3.2 建設(shè)計劃及完成進(jìn)度

本地網(wǎng)計劃通過試點(diǎn)“樓頂抱桿架設(shè)微基站的方式”完成解決10個多層住宅小區(qū)的深度覆蓋不足問題。在實際實施過程中，完成了3個住宅區(qū)的談簽工作，剩余7個住宅區(qū)談簽困難無法施工，且在3個談簽完成的住宅區(qū)，由于樓頂施工影響了施工所在樓居民的生活，且其了解為建設(shè)信號塔后，害怕輻射，被迫停工，實際完成建設(shè)2個，建設(shè)成功率僅有20%。

圖2 PAD BBU+PAD RRU 產(chǎn)品展示

表4 PADBBU與PAD RRU優(yōu)勢圖詳情

3.3 建設(shè)效果實例

3.3.1 小區(qū)信息與微站規(guī)劃

本地某小區(qū)共有居民樓27棟，均為6層樓，由于小區(qū)規(guī)模較大，導(dǎo)致附近宏站難以有效覆蓋，小區(qū)中南部深度覆蓋較差。經(jīng)過實地勘察后采用安裝樓頂抱桿架設(shè)微站方式加強(qiáng)深度覆蓋。小區(qū)樓頂抱桿PAD RRU現(xiàn)場圖見圖3。

圖3 小區(qū)樓頂抱桿PAD RRU現(xiàn)場

3.3.2 微站開通前后指標(biāo)對比小結(jié)

通過該小區(qū)樓頂微站建設(shè)完成后驗證，有效的提升了室內(nèi)深度覆蓋，室內(nèi)RSRP由-92.11 dBm提升到-69.29 dBm，提升了22.82 dBm；SINR由12.33 dB提升至23.47 dB，下載速率由18.35 Mb/s提升至56.08 Mb/s，4G信號覆蓋提升效果非常明顯，對比圖如圖5所示，具體指標(biāo)詳情如表5所示。

表5 樓頂微站抱桿增加前后指標(biāo)對比

圖4 樓頂微站建設(shè)前后RSRP強(qiáng)度對比

3.4 樓頂抱桿微站建設(shè)存在困難

樓頂抱桿微站建設(shè)完成后，深度覆蓋得到有效解決。但是在施工和使用的過程中發(fā)現(xiàn)存在如下問題：①樓頂施工影響所在樓居民日常生活，產(chǎn)生糾紛，施工被迫叫停；②樓頂抱桿電力連接困難，和物業(yè)協(xié)商后，簽署供電協(xié)議，使用物業(yè)電源，但在使用時糾紛問題嚴(yán)重，經(jīng)常斷電，影響用戶感知和指標(biāo)；③在維護(hù)和優(yōu)化過程中要進(jìn)入屋舍樓頂，攀爬不便利，且業(yè)主發(fā)現(xiàn)樓內(nèi)陌生人出入存在投訴，增加了維護(hù)和優(yōu)化難度。

4 基于平安監(jiān)控系統(tǒng)解決住宅小區(qū)深度覆蓋的思路

4.1 思路來源

樓頂抱桿架設(shè)微基站解決住宅小區(qū)深度覆蓋[10］，完成度僅有20%，完成度低，需要尋求其它提升建設(shè)進(jìn)度的方法；在施工過程中發(fā)現(xiàn)有平安監(jiān)控桿施工單位施工，無業(yè)主和居民阻攔，受阻度低；由于本地網(wǎng)所處區(qū)域特殊，平安監(jiān)控必須普及每個住宅區(qū)，可共享基數(shù)大；通過實地勘察，平安監(jiān)控桿主要安裝在小區(qū)路口和拐角等區(qū)域，基本符合小微站建設(shè)要求，且有穩(wěn)定的電源。綜合分析，利用平安監(jiān)控桿架設(shè)微基站解決多層住宅小區(qū)深度覆蓋的思路可行。

4.2 效果驗證

4.2.1 小區(qū)信息與微站規(guī)劃

本地某小區(qū)共5棟樓，小區(qū)內(nèi)均為6層樓，但信號受到緊鄰小區(qū)東北側(cè)2棟高層阻擋，小區(qū)內(nèi)信號較弱，常規(guī)宏站建設(shè)和樓頂抱桿建設(shè)談簽均遭遇業(yè)主巨大阻力，無法實現(xiàn)。實地勘察，小區(qū)內(nèi)有平安監(jiān)控桿、位置能夠滿足微基站建設(shè)條件且有穩(wěn)定的電源供給，故與平安監(jiān)控桿相關(guān)單位協(xié)商，對其空閑空間進(jìn)行設(shè)計改造，在不影響其平安監(jiān)控系統(tǒng)的前提下，架設(shè)微基站解決住宅小區(qū)內(nèi)深度覆蓋。平安監(jiān)控桿建設(shè)微站如圖5所示。

圖5 某小區(qū)基于平安監(jiān)控桿PAD RRU現(xiàn)場

4.2.2 微站開通前后指標(biāo)對比測試小結(jié)

采用基于平安監(jiān)控桿微站建設(shè)完成后，對深度覆蓋效果進(jìn)行驗證，發(fā)現(xiàn)室內(nèi)深度覆蓋提升明顯：RSRP由100.12 dBm提升到-66.83 dBm，提升了33.29 dBm，SINR也由8.88 dB提升至22.31 dB，下載速率由17.83 Mb/s提升至54.57 Mb/s?；谄桨脖O(jiān)控桿架設(shè)微基站開通前后指標(biāo)對比詳表如表6所示。

表6 基于平安監(jiān)控桿微站建設(shè)前后指標(biāo)對比

4.3 建設(shè)計劃及完成進(jìn)度

通過對比驗證，利用平安監(jiān)控桿架設(shè)微站提升小區(qū)深度覆蓋方案也可行，且效果明顯，故進(jìn)一步與平安監(jiān)控系統(tǒng)相關(guān)單位協(xié)商合作，完成前期談簽困難和被迫叫停的共計7個剩余的計劃解決深度覆蓋小區(qū)。本次在工期內(nèi)全部完成，完成進(jìn)度100%，極大的提升了住宅小區(qū)的深度覆蓋，提升了用戶使用感知。

5 基于平安監(jiān)控系統(tǒng)與外省經(jīng)驗解決住宅小區(qū)深度覆蓋優(yōu)劣對比

兩者均采用微基站，天線內(nèi)置，具有一定偽裝效果，降低了業(yè)主對板狀天線的反感。但通過實踐研究證明，基于平安監(jiān)控系統(tǒng)相比樓頂微站建設(shè)存在如下5方面的優(yōu)勢，如表7所示。

表7 基于平安監(jiān)控系統(tǒng)相比樓頂微站優(yōu)勢對比

6 結(jié) 語

LTE網(wǎng)絡(luò)頻段高，穿透損耗大，傳統(tǒng)宏站覆蓋很難有效解決深度覆蓋問題，同時隨著民眾環(huán)保意識的加強(qiáng)，站址獲取越來越困難，如何克服困難，打造精品LTE網(wǎng)絡(luò)，提升深度覆蓋質(zhì)量，是未來搶占市場的制勝法寶[11］。通過上述研究和驗證，因地制宜、整合資源、尋求合作，本地網(wǎng)通過與關(guān)鍵單位系統(tǒng)合作，利用其平安監(jiān)控桿實現(xiàn)通信設(shè)備的架設(shè)，解決了站址談簽難的問題，用微站天線內(nèi)置降低了業(yè)主對天線的反感，從而快速、合理、高效的解決了本地網(wǎng)深度覆蓋的問題。通過本地網(wǎng)解決深度覆蓋的成功案例，建議在解決深度覆蓋面臨困難，特別是站址談簽困難時，要積極開拓思路，尋求合作，如本地網(wǎng)基于平安監(jiān)控桿微站建設(shè)方式，實現(xiàn)共贏。