肖寒春　重慶郵電大學(xué)通信工程應(yīng)用研究所高級工程師劉立兵　重慶郵電大學(xué)通信工程應(yīng)用研究所碩士研究生在讀

?

基于小型室內(nèi)環(huán)境的多網(wǎng)共建方案研究

肖寒春重慶郵電大學(xué)通信工程應(yīng)用研究所高級工程師
劉立兵重慶郵電大學(xué)通信工程應(yīng)用研究所碩士研究生在讀

摘要分析了室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)共建共享的發(fā)展趨勢，介紹室內(nèi)分布系統(tǒng)的組成與發(fā)展現(xiàn)況，提出了基于小型室內(nèi)環(huán)境的BBU+pRRU多網(wǎng)融合室分系統(tǒng)和MDAS多業(yè)務(wù)數(shù)字接入分布系統(tǒng)兩種可選方案，分析了方案設(shè)計(jì)的難點(diǎn)并提出了改進(jìn)措施。通過對比這兩種方案并結(jié)合BBU+pRRU室分案例論證了新技術(shù)的優(yōu)勢，為小型室內(nèi)場景多網(wǎng)深度覆蓋共建共享的推進(jìn)提供了指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞室內(nèi)分布系統(tǒng)共建共享深度覆蓋BBU+pRRUMDAS

1　引言

隨著LTE的快速部署，現(xiàn)階段我國通信技術(shù)呈現(xiàn)多網(wǎng)絡(luò)多制式多頻段形式，2G、3G、WLAN、LTE因具備不同的覆蓋能力和業(yè)務(wù)承載能力將協(xié)同發(fā)展，并將在未來網(wǎng)絡(luò)發(fā)展中長期共存、互為補(bǔ)充。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，70%以上的移動(dòng)手機(jī)業(yè)務(wù)發(fā)生在室內(nèi)，90%的高速數(shù)據(jù)與多媒體業(yè)務(wù)也發(fā)生在室內(nèi)，良好的室內(nèi)分布系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋成為了各運(yùn)營商關(guān)注和建設(shè)的重點(diǎn)區(qū)域。

中國鐵塔公司的成立，加速了多運(yùn)營商共建共享網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)程，為了避免過多的重復(fù)建設(shè)，節(jié)省投資，室內(nèi)分布系統(tǒng)共建共享成為未來室分建設(shè)的趨勢。面對小型室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)量急速增長，用戶對通話質(zhì)量、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)要求越來越高，僅靠室外宏站覆蓋室內(nèi)的方式已經(jīng)得不到滿足，需要新建室內(nèi)分布系統(tǒng)。本文重點(diǎn)研究了基于小型室內(nèi)環(huán)境的BBU+pRRU多網(wǎng)融合室分系統(tǒng)和MDAS多業(yè)務(wù)數(shù)字分布系統(tǒng)兩種新型方案，分析了方案設(shè)計(jì)的難點(diǎn)并給出了改進(jìn)措施，通過方案對比給出建網(wǎng)策略，結(jié)合BBU+pRRU室分案例論證這種多系統(tǒng)方案在小型室內(nèi)環(huán)境的發(fā)展優(yōu)勢，為小型室分多網(wǎng)共建共享的推進(jìn)提供了指導(dǎo)建議。

2　室內(nèi)分布系統(tǒng)組成與發(fā)展現(xiàn)狀

2.1室內(nèi)分布系統(tǒng)組成與分類

室內(nèi)分布系統(tǒng)是在無線網(wǎng)絡(luò)信號難以直接穿透進(jìn)入的室內(nèi)場所，通過分布式的射頻有線延伸系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無線信號增強(qiáng)覆蓋的技術(shù)，從而保證室內(nèi)區(qū)域擁有理想的信號覆蓋。包含信源和信號分布系統(tǒng)兩部分，信源有宏基站、微蜂窩基站、分布式基站、射頻直放站、光纖直放站及BBU+RRU等，室內(nèi)分布系統(tǒng)主要由有源設(shè)備、無源設(shè)備、天線、線纜等組成，主要技術(shù)方案包括無源分布系統(tǒng)、有源分布系統(tǒng)、光纖分布系統(tǒng)、Small Cell分布系統(tǒng)等。

（1）無源分布系統(tǒng)：性能穩(wěn)定，可靠性高，在實(shí)際工程中大量采用，但由于信號在饋線傳輸過程中存在一定損耗，其有效覆蓋范圍存在一定限制。

（2）有源分布系統(tǒng)：有源設(shè)備需要供電，有源系統(tǒng)建設(shè)和維護(hù)復(fù)雜，可靠性和穩(wěn)定性相對較差，且會(huì)抬升系統(tǒng)底噪，對網(wǎng)絡(luò)性能有較大影響。

（3）光纖分布系統(tǒng)：底噪對系統(tǒng)的影響較小，主干線路主要采用光纖，在路由復(fù)雜、信源安裝空間受限、施工困難的場景，具備更大的優(yōu)勢。

（4）Small Cell分布系統(tǒng)：是一種基于Femto或基站平臺的技術(shù)，主干線路采用光纖和網(wǎng)線，能滿足更高的容量需求，可支持多種網(wǎng)絡(luò)制式。

其中，BBU+pRRU多網(wǎng)融合室分系統(tǒng)屬于Small Cell室分系統(tǒng)，MDAS多業(yè)務(wù)數(shù)字分布系統(tǒng)是一種光纖分布系統(tǒng)。

2.2室內(nèi)分布系統(tǒng)現(xiàn)狀

目前，三大運(yùn)營商各自都運(yùn)營著多種網(wǎng)絡(luò)制式，各自成熟的多網(wǎng)融合室內(nèi)分布系統(tǒng)方案有：移動(dòng)的GSM、TD-SCDMA、TD-LTE、WLAN四網(wǎng)融合，電信的CDMA、EVDO、WLAN三網(wǎng)融合，聯(lián)通的GSM、WCDMA、WLAN三網(wǎng)融合，隨著TD-LTE和LTEFDD的快速部署和鐵塔的建網(wǎng)發(fā)展，無論是三大運(yùn)營商多網(wǎng)共建共享還是三大運(yùn)營商各自多網(wǎng)融合都將得到快速發(fā)展。三大運(yùn)營商用于室分的網(wǎng)絡(luò)制式如表1所示。

表1　三大運(yùn)營商室分網(wǎng)絡(luò)制式

3　基于小型室內(nèi)環(huán)境覆蓋方案

小型室內(nèi)場景如會(huì)議中心、寫字樓、酒店、地下商場、政府機(jī)關(guān)、醫(yī)院、住宅小區(qū)、城中村等，中高檔用戶多，終端類型豐富，對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)要求較高，室內(nèi)環(huán)境復(fù)雜，天面資源有限，為節(jié)約成本和部署難度，需要采用多網(wǎng)共建的方式進(jìn)行室內(nèi)分布系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可選的方案有BBU+pRRU室分系統(tǒng)方案和MDAS多業(yè)務(wù)數(shù)字分布系統(tǒng)方案。

3.1BBU+pRRU室分系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

根據(jù)室內(nèi)環(huán)境用戶對業(yè)務(wù)的需求選擇信源，將信源接入BBU+pRRU室分系統(tǒng)，這種方案能夠幫助運(yùn)營商快速構(gòu)建低成本、高性能的2、3、4G和Wi-Fi多模融合的室內(nèi)深度覆蓋網(wǎng)絡(luò)，其組網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1　BBU+pRRU室分系統(tǒng)

這種室分系統(tǒng)由基帶單元BBU（BaseBandUnit）、pRRU（picoRemoteRadioUnit）和RHUB（RRUHUB）組成，BBU可與多個(gè)RHUB連接，RHUB可以與多個(gè)pRRU星型連接，同時(shí)RHUB為pRRU提供POE供電。系統(tǒng)以pRRU為基本覆蓋單位，pRRU的4G發(fā)射功率為2×125mW，空曠場景覆蓋半徑約30m，在商場和超市，覆蓋半徑約20m，對于內(nèi)部有磚墻阻擋的辦公樓，覆蓋半徑約15m。可通過多系統(tǒng)接入單元（MAU）接入異廠家GSM信源或者CDMA信源，實(shí)現(xiàn)一根網(wǎng)線即可承載兩載波20MLTE小區(qū)或2、3、4G等多種無線制式。目前，主要的產(chǎn)品有中興的Qcell和華為的Lampsite。

3.1.1方案優(yōu)點(diǎn)

（1）組網(wǎng)結(jié)構(gòu)簡單，相比傳統(tǒng)室分建設(shè)可節(jié)省60%時(shí)間。BBU+pRRU室分系統(tǒng)是基于光纖和網(wǎng)線傳輸?shù)娜壘W(wǎng)絡(luò)，基于POE供電，沒有傳統(tǒng)室分系統(tǒng)中的合路、耦合及功分器，器件少，無需鏈路預(yù)算，節(jié)點(diǎn)少，對工程施工及后期運(yùn)維易監(jiān)控，主要負(fù)責(zé)主設(shè)備的質(zhì)量管理工作。

（2）與宏網(wǎng)共網(wǎng)管，室內(nèi)分布系統(tǒng)管理無盲區(qū)。網(wǎng)管系統(tǒng)可以管理到室內(nèi)系統(tǒng)的每個(gè)pRRU單元，可視化管理室內(nèi)信號的切換、掉話、設(shè)備故障等問題，提供室內(nèi)室外系統(tǒng)的統(tǒng)一網(wǎng)管將極大簡化運(yùn)營商的運(yùn)維成本。

（3）單LTE支持雙流MIMO，無需室分改造。用傳統(tǒng)的室分無源系統(tǒng)進(jìn)行室分雙路改造，時(shí)間長、部署難、成本高、效益差?；贐BU+pRRU的室分系統(tǒng)，易部署，支持MIMO，一根網(wǎng)線即可承載兩載波20M LTE小區(qū)。

（4）PRRU共小區(qū)，可遠(yuǎn)程進(jìn)行小區(qū)分裂。多個(gè)pRRU可以合并為一個(gè)小區(qū)，具有相同的物理Cell ID，大幅提升網(wǎng)絡(luò)下行RSRP和SINR分布，上行可以將多個(gè)基帶小區(qū)的信號獨(dú)立解調(diào)，信號合并卻不抬升底噪，同時(shí)可通過小區(qū)分裂擴(kuò)容，滿足覆蓋和質(zhì)量的要求。

（5）多制式接入，可多網(wǎng)共建共享。pRRU支持多頻多模，可同時(shí)承載TD-LTE、LTE-FDD、TD-SCDMA、UMTS、GSM、CDMA等多個(gè)制式，且外觀小巧精致，安裝便捷，可部署多制式的室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)，內(nèi)置天線，也可外接天線。

3.1.2方案設(shè)計(jì)難點(diǎn)及解決措施

BBU+pRRU室分系統(tǒng)采用的是一種微功率的RRU（pRRU），和宏網(wǎng)相同的BBU，因此，其容量規(guī)劃、參數(shù)規(guī)劃等和傳統(tǒng)DBS+DAS相同，但是pRRU輸出功率和傳統(tǒng)DAS有差異，需要關(guān)注pRRU的覆蓋半徑。同時(shí)，pRRU自帶全向天線，需做好外泄控制。規(guī)劃設(shè)計(jì)中需要考慮以下3個(gè)方面。

（1）業(yè)務(wù)模型選擇：針對場景業(yè)務(wù)需求，選擇合適的話務(wù)模型進(jìn)行容量鏈路預(yù)算，利用pRRU級小區(qū)優(yōu)勢，做好多媒體區(qū)容量規(guī)劃。

（2）干擾控制：場景需要多個(gè)小區(qū)時(shí)，通過合理天線布放和天線選型，結(jié)合仿真驗(yàn)證，做好干擾控制。

（3）切換區(qū)選位：結(jié)合各功能區(qū)容量需求，根據(jù)人流特性，規(guī)劃小區(qū)和切換區(qū)，避免切換區(qū)落在高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)區(qū)。

BBU+pRRU室分系統(tǒng)建設(shè)時(shí)可通過以下措施解決系統(tǒng)干擾和未來擴(kuò)容需求：

（1）干擾控制策略：通過同層或相鄰pRRU覆蓋區(qū)或小區(qū)合并實(shí)現(xiàn)干擾控制；相鄰樓層同覆蓋區(qū)做小區(qū)合并減少不必要切換；同層容量需求高的相鄰小區(qū)可做異頻組網(wǎng)。

（2）容量部署策略：減少單pRRU單小區(qū)部署；多采用pRRU小區(qū)合并部署，減少主設(shè)備BBU的配置；按功能區(qū)用戶數(shù)及業(yè)務(wù)流量規(guī)劃小區(qū)容量。

（3）擴(kuò)容演進(jìn)策略：首先，通過小區(qū)分裂擴(kuò)容；其次，可在覆蓋較弱的地方采用加站（pRRU）擴(kuò)容。綜合考慮以上策略，建設(shè)優(yōu)質(zhì)的室分系統(tǒng)來滿足室內(nèi)用戶業(yè)務(wù)需求。

3.2MDAS室分系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

多業(yè)務(wù)數(shù)字分布系統(tǒng)MDAS（Multiservice Digital DistributedAccess System）是一種支持多業(yè)務(wù)，采用數(shù)字化技術(shù)，基于光纖、網(wǎng)線進(jìn)行傳輸?shù)男滦褪覂?nèi)外分布系統(tǒng)，使用小功率功放（10～15dBm）進(jìn)行點(diǎn)狀精確覆蓋，可以實(shí)現(xiàn)2、3、4G以及WLAN等多種制式的融合覆蓋。其組網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2　MDAS分布系統(tǒng)

MDAS分布系統(tǒng)由接入控制單元（MAU）、近端擴(kuò)展單元（MEU）、遠(yuǎn)端射頻單元（MRU）三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)組成。MDAS系統(tǒng)中接入控制單元可星型連接4條光路，每條光路可通過級聯(lián)方式連接8臺近端擴(kuò)展單元，而每臺近端擴(kuò)展單元又可連接8臺遠(yuǎn)端射頻單元，因此每臺接入控制單元可連接256臺遠(yuǎn)端射頻單元。接入控制單元通過光纖拉遠(yuǎn)到近端擴(kuò)展單元中，近端擴(kuò)展單元支持多級級聯(lián)，通過網(wǎng)線或光纖連接到遠(yuǎn)端射頻單元，遠(yuǎn)端功放采用放裝方式，靠近用戶端安裝，通過POE供電，降低建設(shè)難度。

3.2.1方案優(yōu)點(diǎn)

（1）MDAS采用光纖和網(wǎng)線作為傳輸介質(zhì)，遠(yuǎn)端射頻單元體積小，安裝靈活、便捷，為了減少因設(shè)備接電引起的物業(yè)協(xié)調(diào)問題，擴(kuò)展單元MEU和遠(yuǎn)端MRU通過光電復(fù)合纜進(jìn)行饋電，采用MDAS可以大大縮短建設(shè)周期，快速實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。

（2）MDAS支持多模系統(tǒng)組網(wǎng)，能滿足GSM、CDMA、TD-SCDMA、WCDMA、WLAN、LTE多網(wǎng)覆蓋需求，MDAS遠(yuǎn)端自帶或外接MIMO天線，只需建設(shè)一套光纖分布系統(tǒng)，即可快速實(shí)現(xiàn)4G雙路覆蓋，提高用戶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)感知度。

（3）MDAS適用于多種應(yīng)用場景，MDAS適用于諸如小區(qū)、城中村、街道、商鋪、寫字樓、酒店、賓館等多種場景。以上場景因?yàn)楹暾靖采w有限，業(yè)主對傳統(tǒng)設(shè)備敏感，維權(quán)意識強(qiáng)，傳統(tǒng)“射頻電纜+天線”方式難于實(shí)施，采用MDAS可以有效解決上述場景的覆蓋難題。

（4）MDAS具有較高性價(jià)比，在傳統(tǒng)分布系統(tǒng)中，射頻信號在分配器件和饋線長距離傳輸中損耗大，有源設(shè)備的功率浪費(fèi)嚴(yán)重，而MDAS采用光纖和五類線分布式組網(wǎng)，數(shù)字信號傳輸過程無射頻損耗，可以有效利用設(shè)備功率，同時(shí)節(jié)省能耗。

3.2.2方案設(shè)計(jì)難點(diǎn)及解決措施

（1）時(shí)間色散效應(yīng)

MDAS系統(tǒng)引入了大量的有源光纖拉遠(yuǎn)設(shè)備，在同一覆蓋區(qū)域出現(xiàn)來自同一基站的兩臺甚至多臺拉遠(yuǎn)設(shè)備覆蓋的情況，接收端就會(huì)產(chǎn)生干擾，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致大面積掉話現(xiàn)象，影響網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。為避免重疊覆蓋區(qū)域的時(shí)間色散，選擇的施主信源要盡可能避開與拉遠(yuǎn)設(shè)備有重疊覆蓋區(qū)域，以及拉遠(yuǎn)設(shè)備之間盡可能避免有重疊及連續(xù)覆蓋區(qū)域，尤其是設(shè)備之間有較遠(yuǎn)光纖傳輸?shù)那闆r。

（2）容量受限

MDAS室分系統(tǒng)采用大量的拉遠(yuǎn)設(shè)備時(shí)，會(huì)使信源接入量減少，對于一些容量需求較高的覆蓋場景，增加信源的數(shù)量，會(huì)破壞原本的組網(wǎng)模式，使其失去本身的組網(wǎng)優(yōu)勢，可通過載波聚合技術(shù)擴(kuò)容。

（3）底噪抬升影響

在室內(nèi)分布系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，有源設(shè)備的引入會(huì)帶來底噪的抬升，底噪的抬升會(huì)導(dǎo)致上行速率下降，嚴(yán)重影響網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。有源設(shè)備越多，底噪抬升越嚴(yán)重，建議采用MDAS組網(wǎng)時(shí)，單小區(qū)下掛MRU單元不超過56個(gè)，如果采用更大功率的MRU單元，下掛的個(gè)數(shù)要相應(yīng)的減少。

（4）上下行鏈路平衡控制

底噪抬升的直接影響因素為有源設(shè)備的上下行增益差，當(dāng)下行增益一定時(shí)，減小上行增益，能夠有效地降低有源設(shè)備對基站底噪抬升的影響，如果上行增益設(shè)置過小，就會(huì)使上下行增益差過大，從而導(dǎo)致基站上下行鏈路不平衡。為保證系統(tǒng)上下行鏈路平衡，建議干放的上下行增益差控制在5dB以內(nèi)。

3.3方案對比及應(yīng)用建議

對以上兩種室內(nèi)分布系統(tǒng)方案做出簡單對比，具體情況如表2所示。

表3　信號測試結(jié)果

表2　BBU+pRRU與MDAS室分系統(tǒng)對比

從表2可以看出這兩種方案有很多相似之處，它們都支持LTEMIMO，也都支持多種網(wǎng)絡(luò)多種制式，鑒于BBU+pRRU的室分系統(tǒng)有更好的網(wǎng)絡(luò)性能和演進(jìn)性能，在會(huì)議中心、寫字樓、酒店、政府機(jī)關(guān)、醫(yī)院、銀行等人流較多的公共場景應(yīng)采用BBU+pRRU的室分系統(tǒng)。MDAS多業(yè)務(wù)分布系統(tǒng)因容量有限，則更多地適合應(yīng)用在商業(yè)街、住宅小區(qū)、城中村、地下商鋪等對覆蓋和容量要求不高的場景，能有效解決入場物業(yè)協(xié)調(diào)困難的問題、快速解決投訴的問題、最短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)收益。對于較低的宏站覆蓋不到的區(qū)域可采用室分外引，利用MDAS系統(tǒng)進(jìn)行拉遠(yuǎn)室外覆蓋。由于MDAS分布系統(tǒng)造價(jià)高，主要適用一些需要同時(shí)新建2、3、4G覆蓋的重要場所，同時(shí)需要結(jié)合室外宏站覆蓋情況，精確進(jìn)行MDAS室分設(shè)計(jì)，以最少的投資換取最大的效益。

4　工程案例

以重慶渝中緣夢苑酒店為例，酒店處于4和5F，室內(nèi)沒有室分系統(tǒng)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，室內(nèi)信號弱，需要新建室分系統(tǒng)，采用BBU+pRRU室分系統(tǒng)方案，選擇華為Lampsite產(chǎn)品進(jìn)行建設(shè)。

由于酒店比較大，內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，方案設(shè)計(jì)需要一臺BBU，6個(gè)RHUB，36個(gè)pRRU，酒店4F安裝25個(gè)pRRU，5F安裝11個(gè)pRRU，36個(gè)pRRU共小區(qū)。目前，只接入了信源TD-LTE（E頻段），F(xiàn)DD-LTE、CDMA、GSM等在后期有所需求時(shí)可通過MAU接入室分系統(tǒng)。其信號測試結(jié)果如表3所示。

5　結(jié)束語

隨著室分網(wǎng)絡(luò)共建共享技術(shù)的不斷發(fā)展，未來一套系統(tǒng)將會(huì)支持更多的網(wǎng)絡(luò)制式，且可平滑演進(jìn)，降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本，提高資源利用率，減少運(yùn)營商投資，同時(shí)可給用戶提供更好的室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)感知體驗(yàn)。本文重點(diǎn)研究了基于小型室內(nèi)環(huán)境的BBU+ pRRU室分系統(tǒng)和MDAS多業(yè)務(wù)數(shù)字接入分布系統(tǒng)，詳細(xì)分析了方案的優(yōu)劣，并提出兩種方案的建網(wǎng)策略。結(jié)合BBU+pRRU室分案例論證了這種新技術(shù)在未來室分場景中的發(fā)展優(yōu)勢，同時(shí)分析了MDAS室分系統(tǒng)在覆蓋居民小區(qū)、城中村、商鋪等場景中具有較大的應(yīng)用前景，為未來的大規(guī)模室內(nèi)分布系統(tǒng)共建共享提供了指導(dǎo)建議。