毛岳波+周波+陳永強(qiáng)

【摘 要】為了加強(qiáng)4G在城中村場景下的覆蓋效果，通過對三種4G深度覆蓋中城中村解決方案進(jìn)行分析，并結(jié)合室外光纖分布系統(tǒng)的案例分析，得出了室外光纖分布系統(tǒng)相對其他兩種解決方案的優(yōu)點，從而明確了室外光纖分布系統(tǒng)是4G深度覆蓋中城中村的最佳解決方案。

【關(guān)鍵詞】4G 深度覆蓋 城中村 光纖分布系統(tǒng)

doi：10.3969/j.issn.1006-1010.2016.24.001 中圖分類號：TN929.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-1010（2016）24-0003-05

1 引言

隨著智能終端的大規(guī)模普及，移動互聯(lián)網(wǎng)逐漸改變了人們的生活習(xí)慣，運(yùn)營商的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)生了爆發(fā)式增長。據(jù)中國移動2015年年報，中國移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)收入規(guī)模首次超過語音業(yè)務(wù)，占總收入比重達(dá)到52%，移動數(shù)據(jù)流量同比增長143.7%，無線上網(wǎng)收入同比增長30.5%。由于用戶對無線寬帶網(wǎng)絡(luò)的要求越來越高，4G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)已然成為運(yùn)營商的重點任務(wù)。

在城市化的進(jìn)程中，由于土地開發(fā)和城市建設(shè)無序，產(chǎn)生出一個特殊的場景，稱之為“城中村”，如圖1所示。城中村一般范圍較大，其中居住地、工業(yè)用地、商業(yè)用地相互交織，建筑物密集雜亂，多以5～7層樓房為主，且樓間距往往只有1～2 m，這就造成城中村內(nèi)無線傳播環(huán)境惡劣，信號衰減較大，低層弱覆蓋現(xiàn)場比較普遍。尤其是對于頻段偏高的4G網(wǎng)絡(luò)而言，城中村的4G覆蓋困難重重。城中村場景有何特點，采取何種解決方案能做到4G的深度覆蓋已經(jīng)成為運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、建設(shè)部門的棘手問題。

2 城中村的特點

城中村雖然覆蓋困難，且以低端用戶為主，但卻是運(yùn)營商的主要收入來源。尤其是對于4G等移動數(shù)據(jù)流量，其密度更是超過校園、商務(wù)區(qū)等場景。通過分析整理，筆者得出城中村的特點如下：

（1）網(wǎng)絡(luò)價值高。城中村的低端用戶品牌忠誠度較低，更容易因為實際使用效果而變更運(yùn)營商。而由于城中村的特殊環(huán)境導(dǎo)致各大運(yùn)營商的覆蓋都較差，誰先改善了網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，就能獲得更多的用戶。

（2）網(wǎng)絡(luò)覆蓋環(huán)境惡劣。由于缺乏統(tǒng)籌的規(guī)劃設(shè)計，造成城中村的建筑物密集，“握手樓”、“一線天”現(xiàn)象明顯，道路狹長且蜿蜒曲折，對移動通信的信號造成極大的陰影衰落。并且建筑物內(nèi)部的隔間也較多，對無線信號的穿透損耗較大，因此室內(nèi)信號普遍很差。

（3）網(wǎng)絡(luò)覆蓋難點多。首先，由于城中村產(chǎn)權(quán)復(fù)雜、選址困難，加之居民缺乏正確的關(guān)于輻射的科學(xué)認(rèn)知，造成宏基站選址建設(shè)困難；其次，由于城中村農(nóng)民房的承重能力不足，且很多能夠被利用的天面都已經(jīng)堆滿雜物，對施工造成了極大的困難；最后，由于目前大多數(shù)城中村的覆蓋都是采用同軸室分系統(tǒng)或者安裝直放站的方式來進(jìn)行覆蓋補(bǔ)盲，難以對所有元器件及設(shè)備進(jìn)行實時監(jiān)控，造成維護(hù)優(yōu)化的難度很大。

3 城中村4G深度覆蓋解決方案

基于城中村的無線傳播環(huán)境特點，結(jié)合傳統(tǒng)2G/3G城中村覆蓋的實際規(guī)劃設(shè)計經(jīng)驗和4G的覆蓋特點，目前主要采用如下方式來進(jìn)行城中村的4G深度覆蓋：

3.1 宏基站解決方案

宏基站是目前最常見的城中村覆蓋方式，通過在城中村內(nèi)部或周邊選取合適位置架設(shè)鐵塔或抱桿，并采用宏基站RRU（Radio Remote Unit，遠(yuǎn)端射頻單元）+定向天線的方式來進(jìn)行信號覆蓋。通過對城中村環(huán)境特點的理論分析以及多年宏基站覆蓋的經(jīng)驗教訓(xùn)可知，宏基站可以有效地解決城中村高層區(qū)域的覆蓋，但若想解決城中村的底層覆蓋問題，只能縮小宏基站的站間距，這會造成建站成本高的同時產(chǎn)生嚴(yán)重的小區(qū)間干擾。

3.2 微基站解決方案

由于微基站具有集成度高、配套建設(shè)要求少、隱蔽性強(qiáng)、安裝方便等特點，因此在4G時代其被廣泛應(yīng)用在城區(qū)街道站等深度覆蓋要求較高的場景。根據(jù)城中村的樓宇特點及覆蓋區(qū)域的實際情況，通過采購不同類型的微基站可以實現(xiàn)不同的建設(shè)方案，具體如下：

（1）安裝在樓體的底部，充分利用路燈桿、水泥桿、監(jiān)控桿、電線桿等市政資源，實現(xiàn)對城中村建筑物底層以及建筑物間狹窄道路的覆蓋。

（2）安裝在樓體的中間層，采用正負(fù)下傾角，實現(xiàn)對建筑物高層、中層、低層的室內(nèi)深度覆蓋。

（3）安裝在樓頂，實現(xiàn)對城中村建筑物的深度覆蓋。

3.3 室外光纖分布系統(tǒng)解決方案

室外光纖分布系統(tǒng)解決方案主要是將信源信號轉(zhuǎn)換后的光信號通過光纖傳輸?shù)叫枰采w的各個角落，然后通過轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成射頻信號后再通過天線發(fā)射出去。其主要解決了復(fù)雜環(huán)境對無線信號造成的衰落，通過損耗較小的光纖將無線信號微損地傳輸?shù)礁采w目的地。室外光纖分布系統(tǒng)具有小型化、微功率輸入、核定功率輸出特性，并且采用光纖互聯(lián)的方式，具有組網(wǎng)靈活、布線方便等特點，加之室外光纖分布系統(tǒng)的擴(kuò)展單元與遠(yuǎn)端單元尺寸小，具有物業(yè)簡單、用戶接受程度高、租金低等優(yōu)點，因此采用室外光纖分布系統(tǒng)可以使施工進(jìn)度加快，減少布網(wǎng)周期。

3.4 城中村4G深度覆蓋解決方案對比

通過對以上三種城中村4G深度覆蓋解決方案的分析，總結(jié)出三種策略的性能特點如表1所示。

4 室外光纖分布系統(tǒng)案例分析

通過對城中村4G深度覆蓋三個解決方案性能特點的多維度綜合分析，得出最佳的解決方案是室外光纖分布系統(tǒng)。為了對以上的理論分析進(jìn)行驗證，筆者在福建省某地市的一個用戶投訴較多的城中村進(jìn)行了室外光纖分布系統(tǒng)的試點工程。

4.1 場景描述

該城中村位于老城區(qū)，周邊有大量的商業(yè)區(qū)，由于城中村低廉的房租，吸引著周邊務(wù)工人員在此居住，人口十分密集，該村占地面積13.6萬平方米，樓間距為4～8 m，樓高為5～7層，共有樓宇253棟，居住人口約3500人。同時，村內(nèi)樓房密集且巷道狹窄，建筑缺乏整體規(guī)劃，尤其是建筑物低層存在大量的弱覆蓋區(qū)域。由于城中村旁邊新建設(shè)了一批高樓，導(dǎo)致附近宏基站覆蓋效果惡化，嚴(yán)重影響移動用戶使用感知，造成用戶投訴量大。通過測試人員的測試，試點前該城中村的2G網(wǎng)絡(luò)在戶外有信號，但是一旦進(jìn)入室內(nèi)，部分區(qū)域甚至無法撥通電話或干擾嚴(yán)重；4G信號覆蓋極差，基本上無法使用4G業(yè)務(wù)。并且由于弱覆蓋區(qū)域主要集中在1～4層，特別是在2層出現(xiàn)掉話，即使大量興建室外宏站也難以有效解決該城中村的弱覆蓋問題。

4.2 試點方案

本次試點采用的室外光纖分布系統(tǒng)包括MU（Main Unit，主單元）、EU（Extension Unit，擴(kuò)展單元）和RU（Remote Unit，遠(yuǎn)端單元）3個主要的有源部件，以光纖為傳輸介質(zhì)，通過數(shù)字化技術(shù)實現(xiàn)2G和4G的融合接入。室外光纖分布系統(tǒng)三層組網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示：

（1）主單元：進(jìn)行2G/4G移動信號的耦合接入，并完成數(shù)字處理轉(zhuǎn)化為光信號輸出到擴(kuò)展單元。

（2）擴(kuò)展單元：負(fù)責(zé)接收主單元的數(shù)字光信號，并向下連接遠(yuǎn)端單元。擴(kuò)展單元的電源就近市電引入。

（3）遠(yuǎn)端單元：負(fù)責(zé)發(fā)射末端射頻信號至室外天線，遠(yuǎn)端單元體積小巧，天線外置安裝。遠(yuǎn)端單元的電源通過光電復(fù)合纜從擴(kuò)展單元處直流取電。

通過對該城中村的現(xiàn)場勘查，本試點方案采用1+5+35的模式（即1臺主單元、5臺擴(kuò)展單元、35臺遠(yuǎn)端單元）進(jìn)行覆蓋，設(shè)備分布圖如圖3所示：

具體說明如下：

（1）主單元安裝于信源機(jī)房的綜合柜上，從綜合柜中的電源分配單元上取電，并從指定扇區(qū)耦合射頻信號（GSM+TD）到主單元相應(yīng)SMA接口。光纖傳輸需從該信源機(jī)房布放5根24芯光纜到各擴(kuò)展單元處。

（2）擴(kuò)展單元位于主單元與遠(yuǎn)端單元中間，考慮就近選擇220 V市電引入。為了將擴(kuò)展單元的信號傳輸?shù)礁鬟h(yuǎn)端單元處，需要在擴(kuò)展單元與每個遠(yuǎn)端單元中布放一條12芯的光纖進(jìn)行傳輸。

（3）遠(yuǎn)端單元位于最靠近用戶的覆蓋區(qū)域終端，通過12芯光電混合纜與擴(kuò)展單元連接，不需就近取電。其中，遠(yuǎn)端單元占用2芯，剩余10芯可用來做備用及發(fā)展其余光纜業(yè)務(wù)，如ONU（Optical Network Unit，光網(wǎng)絡(luò)單元）、視頻監(jiān)控等。

通過詳細(xì)設(shè)計得出試點方案的物料清單如表2所示：

4.3 效果分析

經(jīng)過一個月的方案實施后，通過對投訴最為嚴(yán)重的城中村低層室內(nèi)進(jìn)行CQT（Call Quality Test，呼叫質(zhì)量撥打測試）測試后發(fā)現(xiàn)，2G/4G的覆蓋率都有較大的上升幅度，尤其是4G。如表3所示，高接收場強(qiáng)區(qū)域如序號1—3的分段，試點后采樣點占比要比試點前都有較大的提升，分別提升14.22%、35.77%和26.52%；而低接收場強(qiáng)區(qū)域如序號4—5的分段，試點后采樣點占比要比試點前都得到了減少，分別減少28.56%和47.95%。

4.4 造價分析

通過本次試點方案的結(jié)算，本方案共投資33.9萬元。經(jīng)過方案討論，如若對試點城中村實行全部覆蓋，共需3個宏基站，且只能對城中村的中上層有較好的覆蓋，而對城中村的底層尤其是室內(nèi)仍難以實行有效覆蓋。按照常規(guī)宏基站的投資估算，對室外光纖分布系統(tǒng)和宏基站這兩種覆蓋方式進(jìn)行造價對比，如表4所示：

由表4可知，采用室外光纖分布系統(tǒng)的總造價只有3個宏基站的60%，卻能實現(xiàn)比3個宏基站更好的覆蓋效果，因此室外光纖分布系統(tǒng)的覆蓋方式兼具覆蓋與成本兩項優(yōu)勢。

5 結(jié)束語

本文通過對4G深度覆蓋中城中村場景的解決方案進(jìn)行研究，對城中村的網(wǎng)絡(luò)價值、環(huán)境特點與覆蓋難點進(jìn)行闡述，明確城中村是4G深度覆蓋中最有覆蓋價值且難度又最大的場景。在此基礎(chǔ)上，對城中村場景中的三種解決方案進(jìn)行分析，得出室外光纖分布系統(tǒng)解決方案是城中村場景下最有效的解決方案，并通過在福建省某地市一城中村進(jìn)行的試點方案，驗證了室外光纖分布系統(tǒng)在4G深度覆蓋城中村場景中的有效覆蓋。

參考文獻(xiàn)：

[1] 周波，張敏，陳永強(qiáng). 4G深度覆蓋中街道站解決方案研究[J]. 湖南郵電職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報， 2015，14（3）： 1-3.

[2] 郭曉峰. 三大運(yùn)營商2015年日賺3.8億 中移動仍一家獨(dú)大[EB/OL]. （2016-03-24）[2016-09-05]. http：//tech.qq.com/a/20160324/007834.htm.

[3] 周承誠. 光分布系統(tǒng)在城中村無線網(wǎng)絡(luò)深度覆蓋的實踐與應(yīng)用[J]. 郵電設(shè)計技術(shù)， 2013（9）： 64-68.

[4] 陳安華. 密集型城中村TD-LTE網(wǎng)絡(luò)深度覆蓋方案探討[J]. 移動通信， 2015，39（8）： 14-18.

[5] 劉歡歡，于磊. LTE網(wǎng)絡(luò)城中村覆蓋解決方案探討[J]. 信息通信， 2014（11）： 231-232.

[6] 高博，孔明明. 光纖分布系統(tǒng)及應(yīng)用分析[J]. 電信技術(shù)， 2012（S2）： 35-39.

[7] 貝艷芳，賀良貞，黃文勇. 城中村信號覆蓋五類線解決方案探討[J]. 數(shù)字通信世界， 2013（1）： 74-75.

[8] 朱學(xué)偉. CDMA2000 1xEVDO網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化[D]. 南京： 南京郵電大學(xué)， 2013.

[9] 劉金科，黎建波. LTE微基站應(yīng)用分析[J]. 移動通信， 2015，39（7）： 32-36.

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