移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的深層覆蓋解決方案

【文章摘要】

隨著城市建設(shè)的日新月異，城市的深層無線覆蓋變得越來越復(fù)雜。本文對(duì)各種方法在網(wǎng)絡(luò)的深層覆蓋、廣域覆蓋及業(yè)務(wù)覆蓋的使用性進(jìn)行分析，并對(duì)相應(yīng)的方法從投資回報(bào)比、實(shí)施難度、技術(shù)實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)等進(jìn)行分析，給出移動(dòng)運(yùn)營商可以參考的分析研究報(bào)告。

【關(guān)鍵詞】

深層覆蓋；無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

1 深層覆蓋的必要性

隨著移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)的容量和覆蓋日趨完善，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商間的競(jìng)爭(zhēng)和用戶對(duì)服務(wù)的要求對(duì)網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量提出了更高的要求。而隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，建筑物越來越密集，大型樓宇越來越多，城市的不斷拓展使很多原來的郊區(qū)已經(jīng)變成市區(qū)。在這樣復(fù)雜多變的情況下，一般來說室外覆蓋已趨完美，但城市的樓宇室內(nèi)覆蓋，特殊結(jié)構(gòu)的建筑物，如城中密集建筑的房屋群、間距小的建筑小區(qū)，特殊建筑結(jié)構(gòu)的新型建筑物等，的覆蓋逐漸成為下一步網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的焦點(diǎn)。

2 城市中的深層覆蓋

2.1 深層覆蓋的多種解決方案

對(duì)于專門的室內(nèi)覆蓋方案來說，最重要的是確定信號(hào)源的類型和可行的實(shí)施方案，而這兩點(diǎn)往往又需結(jié)合不同建筑物的特點(diǎn)和運(yùn)營商的要求來確定，從某種意義上來說具有一定的獨(dú)立性。針對(duì)不同的城市環(huán)境、建筑布局、現(xiàn)網(wǎng)布局，目前解決城市覆蓋主要有五種方案。

2.1.1同軸電纜分布系統(tǒng)

對(duì)于話務(wù)量較大的樓宇、覆蓋區(qū)域離信源基站較近的點(diǎn)、狹窄街道等可以通過同軸分布系統(tǒng)進(jìn)行覆蓋。

2.1.2光纖分布系統(tǒng)

中繼端機(jī)通過直接耦合或通過天線接收基站信號(hào)，經(jīng)放大后轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，經(jīng)過光纖傳輸后送到覆蓋端機(jī)；同時(shí)，覆蓋端機(jī)的光接收器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為射頻信號(hào)，放大后經(jīng)發(fā)射天線至用戶手機(jī)。

對(duì)于距離信源基站距離較遠(yuǎn)，走線方便的地點(diǎn)，適用于此類系統(tǒng)。此類傳輸距離遠(yuǎn)，布線方便，性能和傳輸質(zhì)量好，而且不受視距傳輸?shù)臈l件限制，但造價(jià)較高。

2.1.3移頻直放分布系統(tǒng)

對(duì)于距離信源基站距離略遠(yuǎn)、走線不便的地點(diǎn)，并且適用于此類系統(tǒng)。對(duì)于覆蓋區(qū)域內(nèi)零散分布的多個(gè)覆蓋問題點(diǎn)，使用此類系統(tǒng)可以在控制投資的前提下達(dá)到較好的覆蓋效果。但由于移頻的信號(hào)處理產(chǎn)生一定的延時(shí)，信源小區(qū)的覆蓋與目標(biāo)區(qū)域不可有重疊，否則將由于延時(shí)產(chǎn)生碼間干擾。

2.1.4基站+無線直放站

此種方案同樣適合覆蓋地點(diǎn)較為分散的地點(diǎn)，施工特點(diǎn)與移頻直放站相同，但與耦合型移頻直放系統(tǒng)相比，源信號(hào)純凈度一般較差，易對(duì)源小區(qū)及附近小區(qū)產(chǎn)生上、下行干擾，影響網(wǎng)絡(luò)性能。

2.1.5室外基站

如果個(gè)別高層建筑，道路相對(duì)寬闊的城中村等建筑去。由于各種原因而沒有采用室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)，但是又需要有比較好的室內(nèi)覆蓋，這時(shí)可以考慮利用室外宏蜂窩對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)母采w。

2.2 新型城市深層覆蓋解決方案

對(duì)于市區(qū)的一些重點(diǎn)建筑，大多具有分布密集、縱深大、樓層高、用戶集中的特點(diǎn)，對(duì)于這些建筑，采用宏蜂窩專用于室內(nèi)覆蓋只能達(dá)到淺層的覆蓋效果，無法滿足深度覆蓋的要求，這是因?yàn)槭覂?nèi)過多的穿透損耗將迫使上、下行都以更大的功率進(jìn)行發(fā)射，過多不必要的大功率發(fā)射意味著干擾的增加，對(duì)于3G系統(tǒng)或者未來的4G系統(tǒng)其后果猶為嚴(yán)重，如網(wǎng)絡(luò)整體容量的降低，無線質(zhì)量的惡化等，因此，從技術(shù)角度來看這種方案無法獲得最佳效果，從投資角度來看，過多的室外宏蜂窩應(yīng)用于室內(nèi)覆蓋也不經(jīng)濟(jì)，這會(huì)相應(yīng)的增加室外布置的宏蜂窩的數(shù)量和由此帶來的相關(guān)投資。因此，綜上所述，考慮到用戶感受和網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量等多種因素，對(duì)于市區(qū)重點(diǎn)建筑的室內(nèi)覆蓋必須采用專門的室內(nèi)覆蓋解決方案，而一些傳統(tǒng)的普通建筑則可根據(jù)運(yùn)營商的實(shí)際要求考慮采用靈活的室內(nèi)覆蓋方案。

對(duì)于專門的室內(nèi)覆蓋方案來說，最重要的是確定信號(hào)源的類型和可行的實(shí)施方案，而這兩點(diǎn)往往又需結(jié)合不同建筑物的特點(diǎn)和運(yùn)營商的要求來確定，從某種意義上來說具有一定的獨(dú)立性。為了能對(duì)室內(nèi)覆蓋有一個(gè)總體的認(rèn)識(shí)，以下根據(jù)話務(wù)量要求和建筑物的類型概括出幾種可行的方案供參考。

2.2.1大規(guī)模商業(yè)建筑的覆蓋方案

這類建筑多指高層樓宇、寫字樓、豪華酒店、機(jī)場(chǎng)、大型體育場(chǎng)館等城市重點(diǎn)建筑，一般話務(wù)集中，覆蓋面積廣，在初期網(wǎng)絡(luò)建設(shè)時(shí)就需重點(diǎn)考慮。由于話務(wù)量比較高，因此應(yīng)選用主遠(yuǎn)單元基站作為信號(hào)源，它們最大的特點(diǎn)是靈活的配置和較高的遠(yuǎn)端輸出功率，由于MU與RRU間采用光纖連接，因此避免了傳送路徑上的饋線損耗。

2.2.2中等規(guī)模的建筑的覆蓋方案

這種建筑一般指政府的辦工大樓、商場(chǎng)、超市、會(huì)議中心等建筑，這些建筑覆蓋面積中等，話務(wù)適中，在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期可根據(jù)實(shí)際要求和投資情況酌情考慮。對(duì)于信號(hào)源的選取，話務(wù)高的情形選擇主遠(yuǎn)單元基站，而小容量的區(qū)域選用微蜂窩。建設(shè)方案上建議以無源分布系統(tǒng)為主，干線的天饋系統(tǒng)采用7/8”饋纜，支線采用1/2”超柔饋纜。

2.2.3小規(guī)模建筑的覆蓋方案

這種建筑多指地下保齡球館、餐廳、酒吧、地下停車廠等建筑，一般覆蓋面積小，話務(wù)偏低，可考慮采用小發(fā)射功率的主遠(yuǎn)單元和微蜂窩基站進(jìn)行覆蓋，適合定點(diǎn)的話務(wù)吸收，能夠滿足走道、包間等不同場(chǎng)景的覆蓋需求。

（1）居民區(qū)覆蓋

居民區(qū)的覆蓋目前已成為當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的一個(gè)難點(diǎn)，由于這些新興的居民區(qū)大多規(guī)模較大，建筑物呈規(guī)則縱向或橫向排列，周邊的服務(wù)小區(qū)很難實(shí)現(xiàn)深入的覆蓋，因此有效的解決方法是在小區(qū)內(nèi)建站，而事實(shí)上由于當(dāng)前居民區(qū)的居民對(duì)大型通信設(shè)備比較敏感，較難接受大型設(shè)備在小區(qū)內(nèi)布置的事實(shí)。為了在3G建網(wǎng)時(shí)能有效解決上述問題，建議采用主遠(yuǎn)單元基站為居民區(qū)解決方案。

（2）公路、鐵路沿線

主干國道、高速公路及干線鐵路沿線的覆蓋是運(yùn)營商解決郊區(qū)覆蓋需重點(diǎn)關(guān)注的區(qū)域，這些區(qū)域共同的特點(diǎn)是話務(wù)基本按沿線分布，話務(wù)量較低，一般考慮以實(shí)施帶狀的沿線覆蓋為主，并適當(dāng)兼顧周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)的覆蓋。由于上述區(qū)域建設(shè)目標(biāo)明確，以覆蓋為主，往往采用容易安裝、成本低、維護(hù)簡(jiǎn)單且布網(wǎng)快速的產(chǎn)品，因此在方案上建議采用主遠(yuǎn)單元基站并結(jié)合高增益天線進(jìn)行定點(diǎn)覆蓋，配置上多以兩扇區(qū)為主，對(duì)于路線曲折的線路，RRU可適當(dāng)置遠(yuǎn)以實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)覆蓋。

（3）隧道的覆蓋

隧道的覆蓋一直是城市覆蓋的難點(diǎn)和重點(diǎn)。可以采用泄漏電纜、分布天線系統(tǒng)、無源系統(tǒng)或混合方案等多種覆蓋方案。可以利用宏蜂窩或主遠(yuǎn)單元基站提供信號(hào)源。對(duì)于較短的隧道，主要利用直放站放大信號(hào)，并利用定向天線覆蓋隧道，以節(jié)省成本。

（4）大型體育場(chǎng)館的覆蓋

大型場(chǎng)館內(nèi)的無線信號(hào)分布最好采用光纖分布方案，不僅可以實(shí)現(xiàn)較遠(yuǎn)距離的覆蓋，而且比較容易實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)的共用。在天線選型方面可根據(jù)天線的安裝位置來選取合適的天線類型，既要滿足充分的覆蓋，又要將干擾控制在可接受的范圍內(nèi)。

中心賽場(chǎng)采用一個(gè)扇區(qū)進(jìn)行覆蓋，天線放置在比較低的位置，主要覆蓋中心賽場(chǎng)周邊的教練席和運(yùn)動(dòng)員休息區(qū)。根據(jù)容量需求將觀眾席分成幾個(gè)區(qū)域分別采用一個(gè)小區(qū)進(jìn)行覆蓋，每個(gè)小區(qū)可采用1-3個(gè)載頻。體育場(chǎng)出入口處的覆蓋與相鄰觀眾席的覆蓋盡量采用同一小區(qū)。這樣在觀眾大量流出或流入時(shí)，小區(qū)內(nèi)的總?cè)萘坎粫?huì)有特別大的變化，從而更好的節(jié)省無線資源。

3 結(jié)束語

無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)的是依靠一個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的無線工程師在熟悉了當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境、詳細(xì)的了解現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的情況后加上自己的經(jīng)驗(yàn)精心規(guī)劃設(shè)計(jì)。應(yīng)綜合考慮投資預(yù)算、網(wǎng)絡(luò)性能、TCO成本、站址獲取情況、建設(shè)周期以及潛在擴(kuò)容成本等因素，實(shí)現(xiàn)精品網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃。

【作者簡(jiǎn)介】

陳小兵，（1983—），男，四川人，同濟(jì)大學(xué)軟件學(xué)院碩士研究生。