LTE室內分布系統建設的新思路

【摘要】通過介紹室分網絡目前的困境，提出LTE室內分布系統建設的新思路——MDAS解決方案。原有室內分布系統是以饋線為路由進行信號延伸，而MDAS解決方案是利用五類線、光纖為傳輸介質進行組網，達到室內深度覆蓋的目的。最后從組網和建設成本兩方面進行詳細分析，驗證了該方案的可行性。

【關鍵詞】MDASLTE多系統室內分布

中圖分類號：TN929.5文獻標識碼：A文章編號：1006-1010(2014)-10-0041-04

A New Idea of LTE Indoor Distributed System Construction

--MDAS Solution

XU Zhi-hua

(China Mobile Group Hubei Co., Ltd., Wuhan Branch, Wuhan 430000, China)

[Abstract] By introducing the current troubles of indoor distributed network, a new idea of LTE indoor distributed system construction-MDAS solution is put forward. The original indoor distributed system takes feeder as the routing to extend the signal, while MDAS solution uses the cat.5 cable and optical fiber as the transmission medium in networking to achieve the indoor depth coverage. Finally this solution is analyzed in detail from two aspects of networking and construction costs, thus verifying the feasibility of the proposed solution.

[Key words]MDASLTEmultisystemindoor distributed system

1 引言

隨著移動通信技術的快速發展以及用戶對移動業務解決方案需求的日益增強，LTE各項基礎網絡建設已成為現階段移動通信網絡建設的重中之重。作為3G/4G時代移動通信網絡吸收業務的熱點區域，室內網絡的優良與否很大程度上決定用戶感知和運營商品牌。但是由于LTE的技術特點和現階段的網絡建設環境，使得傳統的室內分布系統建設方式不再能放之四海而皆準。結合目前各室內覆蓋設備供應商新近推出的MDAS（Multiservice Distributed Access System Solution）——多系統室內分布接入解決方案，LTE室內分布系統建設也隨之產生了新的建設思路。

2 室分網絡目前的困境

目前LTE室內分布系統的困難主要體現在以下方面：

（1）系統效率低：傳統室內分布系統的功率利用效率低下且很難做到功率的均勻分布；

（2）干擾和噪聲：對于高層信號污染問題難以有效解決，同時以傳統直放站為信源的室分系統會抬升施主基站底噪；

（3）施工維護困難：傳統室分存在施工困難、監控困難和維護困難，資源無法共建共享，浪費嚴重，投資收益不高。

而傳統的室內分布系統建設方式主要有以下兩種：

（1）RRU/微蜂窩+同軸電纜分布系統+公共區域布放吸頂天線；

（2）RRU/微蜂窩+光纖直放站+同軸電纜分布系統+公共區域布放吸頂天線。

采用傳統的建設方式已經難以解決目前存在的問題。其主要矛盾是傳統的覆蓋方式由于業主協調因素的制約，在天線布放的選點和天線類型選用上受到了很大限制。由于傳統的建設方式，天線大多只能放置在公共區域（如走廊、電梯廳等），而現代建筑室內結構越來越復雜，導致用戶在房間內部仍然只能使用室外基站的信號占用室外網絡的容量，室內網絡話務吸收效果不理想。室內覆蓋投資占整個移動大網投資的30%左右，但吸收的業務量普遍在15%以下，產生的效益與投入不成正比[1]。

同時，早期建設的室內分布系統是基于2G移動通信系統的頻段設計，LTE工作頻段遠高于2G系統的工作頻段，如果考慮共用則可能需要較大規模的改造，投入建設資金大、系統改造難度高，因此可行性不高，即使完成改造也難以達到理想的效果。

3 MDAS解決方案

3.1MDAS方案介紹

為了從根本上解決目前室內分布系統建設的困難，最佳解決方案是利用現有的樓內傳輸通道資源，將多系統信號入戶深入覆蓋室內。MDAS解決方案正是基于這一思路提出的室內分布系統建設方案。

針對建筑內部這樣的場景，無線信號覆蓋解決方案需要具備以下特點：

（1）駐地網接入：借助駐地網資源（五類線/光纖），輕松完成目標區域深度覆蓋；

（2）多業務引入：在一根光纖或網線上同時支持多種移動通信信號、互聯網寬帶、IPTV等業務覆蓋；

（3）微功率輸出：高集成度模塊、放裝式的造型設計，可有效改善系統信噪比，適用于家庭、辦公場所覆蓋及無線覆蓋投訴處理等場景；

（4）供電方式可選：支持POE遠程供電，降低取電難度并防止電力盜用；

（5）低成本快速穩定部署：網絡部署迅速，工程維護量較之傳統室分設備大幅降低，可加載網管監控平臺，協助運營商實時監控設備運行狀況。

3.2MDAS系統組成

MDAS系統是由主控單元、擴展單元、遠端射頻單元及連接光纖或五類線組成的多業務新型分布系統，用于GSM、TD-SCDMA、TD-LTE無線通信信號深度覆蓋，并可擴展接入以太網業務。主控單元、擴展單元使用光纖連接，擴展單元和遠端射頻單元之間可以使用光纖或五類線連接[2]。

MDAS系統通過主控單元將2G/3G、LTE MIMO信號引入，經信號處理轉為光信號利用光纖傳輸至擴展單元，同時融入寬帶信號，最終通過光纖傳輸至遠端射頻單元，并由遠端射頻單元將信號解調后放大輸出。

（1）主控單元（MU）功能描述

主控單元主要實現射頻信號接入、數字信號處理以及光電轉換功能。

◆前向鏈路：信源的GSM、TD-SCDMA和LTE下行射頻信號通過變頻單元變換為中頻信號，此中頻信號經過主單元的數字中頻處理單元ADC及FPGA信號處理后變成數字基帶信號，通過激光器進行光電轉換后，將下行數字信號發送給擴展單元。

◆反向鏈路：激光器接收擴展單元發送的上行數字信號，通過FPGA及DAC信號處理后成為模擬中頻信號，此信號再通過混頻單元變換為上行GSM、TD-SCDMA和LTE射頻信號。

（2）擴展單元（EU）功能描述

數字擴展單元實現光電轉換、數字中頻信號與寬帶信號合路、下行信號功分/上行信號合路。

◆前向鏈路：通過激光器接收下行數字信號，與ONU或者AC輸出的下行寬帶信號合路，合路后的數字信號經過一定格式的協議轉換，通過功分單元將下行數字信號經過對應的光口轉發給RU。

◆反向鏈路：將從所有光口接收的上行數字信號合路，并把其中的寬帶信號分離傳輸給ONU或者AC，分離的數字中頻信號通過激光器光電轉換后傳輸給主單元[3]。

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（3）用戶端單元（RU）功能描述

用戶端單元主要實現射頻信號和數字信號轉換以及寬帶信號的接入處理。

◆前向鏈路：接收通過光纖發送的下行數字信號，按照規定格式協議將各制式數據分解出來，恢復的并行數據再次進行數字信號處理，通過濾波、插值等中頻算法處理后D/A恢復成射頻信號，再通過天線對目標區域進行信號覆蓋。同時，從下行數字信號分解出的ONU寬帶信號，通過以太網單元完成AP無線覆蓋。

◆反向鏈路：通過天線接收的2G/3G/4G上行射頻信號經混頻單元變換為中頻信號，此信號通過ADC及FPGA信號處理后，再通過光纖傳輸給擴展單元。

MDAS解決方案組網如圖1所示。

MDAS覆蓋解決方案提供了極大的便利，由于傳輸線路采用五類線，而五類線相對1/2同軸電纜直徑較細且更柔軟，布放傳輸線路對業主影響較小，在不超過100米傳輸距離范圍可以靈活地布放。從實際的商用經驗來看，MDAS的用戶終端體積小巧，外形設計也相對傳統的通信設備更為美觀，較容易被最終用戶所接受。

4 可行性分析

4.1組網可行性分析

MDAS系統由MU、EU、RU組成：

（1）EU具有級聯功能，可級聯8級；

（2）網絡最大配置：320。

即：1個MU支持并聯4個EU，每個EU支持級聯8級，每個EU支持10個RU，系統最大可支持1*4*8*10=320臺RU。足以支持單個小區或者單棟大型建筑的組網建設要求。

4.2建設有效成本可行性分析

以3G為例，對于寫字樓場景，按照傳統室分建設方式，天線輸出功率為10dBm，離最遠墻邊約6米，由于入射角大，加上寫字樓墻體一般為雙磚墻或承重墻，衰減25dB后進入室內墻邊信號強度已變成-75dBm以下，縱深較大時僅能覆蓋離墻3~5米，實際全層覆蓋面積不到60%，假設高層窗邊信號-55dBm，實際室分系統有效覆蓋面積更小。如每層樓面積1 000平方米，每層投資7 670元，實際有效覆蓋區域按60%算，即實際有效投資為每平方米造價12.78元；純室分型遠端每層投資7 080元，覆蓋效果與傳統室分一致，每平方米造價11.8元；純入戶型密集放置可達到100%有效覆蓋，每層投資33 600元，有效投資為每平方米造價33.6元；純入戶型交叉放置可達到100%有效覆蓋，每層投資17 100元，有效投資為每平方米造價17.1元。但由于傳統室分即使采取任何方式剩余40%也無法解決，因此純入戶型交叉覆蓋為寫字樓場景性價比最高的一種，單從成本方面考慮與傳統室分對比為1:1.3[4]。具體如表1所示：

表1寫字樓覆蓋造價對比

傳統室分

方案 純室分型MDAS 純入戶密集MDAS 純入戶交叉MDAS

投資單價/元 7.67 7.08 33.6 17.1

有效單價/元 12.78 11.8 33.6 17.1

有效覆蓋率/% 60 60 100 100

酒店場景與寫字樓類似，但由于酒店墻體衰減更大，且房間內部都配有洗手間，增加至少一道墻，因此傳統室分實際有效覆蓋率只能達到50%[5]。各種方式建設成本對比如表2所示：

表2酒店覆蓋造價對比

傳統室分

方案 純室分型MDAS 純入戶密集MDAS 純入戶交叉MDAS

投資單價/元 7.67 7.08 33.6 17.1

有效單價/元 15.34 14.16 33.6 17.1

有效覆蓋率/% 50 50 100 100

住宅小區場景由于房間結構復雜且外墻損耗大，因此采用傳統室分方案實際有效覆蓋只能達到10%~20%。以20%來計，各種方式建設成本對比如表3所示[4]：

表3住宅小區覆蓋造價對比

傳統室分方案 純室分型MDAS 純入戶MDAS

投資單價/元 9.02 10.63 28.5

有效單價/元 45.1 53.15 28.5

有效覆蓋率/% 20 20 100

綜上所述，從成本方面來看，MDAS解決方案要比傳統室分方案造價要高；從實際有效投資來看，采用純入戶交叉覆蓋的方式，寫字樓場景與傳統室分方案對比只有1:1.3，酒店場景與傳統室分方案對比只有1:1.1，MDAS造價略高，但采用傳統室分方案對于無效覆蓋區域無論采用什么方法都不能將其解決。而對于住宅小區來說，純入戶MDAS造價與傳統室分方案對比為1.6:1，MDAS在完成最優覆蓋的同時有效投資造價只有傳統方式的5/8。

5 結束語

MDAS解決方案是一種新興的室內分布系統建設思路，雖然還存在一些需要完善的地方，如對寬帶網絡功能的支持不夠完美、入戶終端的外觀設計距離消費型電子商品尚有一定差距、系統整體造價仍然偏高等。但是入戶型覆蓋解決方案已經是LTE技術發展的大趨勢，也是國際移動通信室內覆蓋的主要發展方向之一。在整個產業鏈的共同努力下，MDAS這種室內分布系統建設的新思路必將成為LTE室內建設的主流方向，為用戶構建出高效的無線網絡覆蓋，讓用戶真正進入豐富多彩的LTE時代。

參考文獻：

[1] 汪穎,程日濤,張海濤. TD-LTE室內分布系統規劃設計思路和方法解析[J]. 電信工程技術與標準化, 2010(11): 28-34.

[2] 劉勇. MDAS系統在無線城市建設中的應用[J]. 硅谷, 2012(12): 162-163.

[3] 梁渭雄. MDAS在移動通信全業務運營中的應用[J]. 郵電設計技術, 2012(2): 27-29.

[4] 張瀾,李佳. 大型住宅小區整體覆蓋研究[J]. 郵電設計技術, 2011(5): 43-46.

[5] 喻根. LTE室內分布系統建設方案分析[J]. 通信與信息技術, 2014(6): 77-80.★

作者簡介

徐志華：畢業于南京理工大學，現任職于中國移動通信集團湖北有限公司武漢分公司，主持完成武漢移動17期工程和TD五期工程網絡建設等工程。

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（3）用戶端單元（RU）功能描述

用戶端單元主要實現射頻信號和數字信號轉換以及寬帶信號的接入處理。

◆前向鏈路：接收通過光纖發送的下行數字信號，按照規定格式協議將各制式數據分解出來，恢復的并行數據再次進行數字信號處理，通過濾波、插值等中頻算法處理后D/A恢復成射頻信號，再通過天線對目標區域進行信號覆蓋。同時，從下行數字信號分解出的ONU寬帶信號，通過以太網單元完成AP無線覆蓋。

◆反向鏈路：通過天線接收的2G/3G/4G上行射頻信號經混頻單元變換為中頻信號，此信號通過ADC及FPGA信號處理后，再通過光纖傳輸給擴展單元。

MDAS解決方案組網如圖1所示。

MDAS覆蓋解決方案提供了極大的便利，由于傳輸線路采用五類線，而五類線相對1/2同軸電纜直徑較細且更柔軟，布放傳輸線路對業主影響較小，在不超過100米傳輸距離范圍可以靈活地布放。從實際的商用經驗來看，MDAS的用戶終端體積小巧，外形設計也相對傳統的通信設備更為美觀，較容易被最終用戶所接受。

4 可行性分析

4.1組網可行性分析

MDAS系統由MU、EU、RU組成：

（1）EU具有級聯功能，可級聯8級；

（2）網絡最大配置：320。

即：1個MU支持并聯4個EU，每個EU支持級聯8級，每個EU支持10個RU，系統最大可支持1*4*8*10=320臺RU。足以支持單個小區或者單棟大型建筑的組網建設要求。

4.2建設有效成本可行性分析

以3G為例，對于寫字樓場景，按照傳統室分建設方式，天線輸出功率為10dBm，離最遠墻邊約6米，由于入射角大，加上寫字樓墻體一般為雙磚墻或承重墻，衰減25dB后進入室內墻邊信號強度已變成-75dBm以下，縱深較大時僅能覆蓋離墻3~5米，實際全層覆蓋面積不到60%，假設高層窗邊信號-55dBm，實際室分系統有效覆蓋面積更小。如每層樓面積1 000平方米，每層投資7 670元，實際有效覆蓋區域按60%算，即實際有效投資為每平方米造價12.78元；純室分型遠端每層投資7 080元，覆蓋效果與傳統室分一致，每平方米造價11.8元；純入戶型密集放置可達到100%有效覆蓋，每層投資33 600元，有效投資為每平方米造價33.6元；純入戶型交叉放置可達到100%有效覆蓋，每層投資17 100元，有效投資為每平方米造價17.1元。但由于傳統室分即使采取任何方式剩余40%也無法解決，因此純入戶型交叉覆蓋為寫字樓場景性價比最高的一種，單從成本方面考慮與傳統室分對比為1:1.3[4]。具體如表1所示：

表1寫字樓覆蓋造價對比

傳統室分

方案 純室分型MDAS 純入戶密集MDAS 純入戶交叉MDAS

投資單價/元 7.67 7.08 33.6 17.1

有效單價/元 12.78 11.8 33.6 17.1

有效覆蓋率/% 60 60 100 100

酒店場景與寫字樓類似，但由于酒店墻體衰減更大，且房間內部都配有洗手間，增加至少一道墻，因此傳統室分實際有效覆蓋率只能達到50%[5]。各種方式建設成本對比如表2所示：

表2酒店覆蓋造價對比

傳統室分

方案 純室分型MDAS 純入戶密集MDAS 純入戶交叉MDAS

投資單價/元 7.67 7.08 33.6 17.1

有效單價/元 15.34 14.16 33.6 17.1

有效覆蓋率/% 50 50 100 100

住宅小區場景由于房間結構復雜且外墻損耗大，因此采用傳統室分方案實際有效覆蓋只能達到10%~20%。以20%來計，各種方式建設成本對比如表3所示[4]：

表3住宅小區覆蓋造價對比

傳統室分方案 純室分型MDAS 純入戶MDAS

投資單價/元 9.02 10.63 28.5

有效單價/元 45.1 53.15 28.5

有效覆蓋率/% 20 20 100

綜上所述，從成本方面來看，MDAS解決方案要比傳統室分方案造價要高；從實際有效投資來看，采用純入戶交叉覆蓋的方式，寫字樓場景與傳統室分方案對比只有1:1.3，酒店場景與傳統室分方案對比只有1:1.1，MDAS造價略高，但采用傳統室分方案對于無效覆蓋區域無論采用什么方法都不能將其解決。而對于住宅小區來說，純入戶MDAS造價與傳統室分方案對比為1.6:1，MDAS在完成最優覆蓋的同時有效投資造價只有傳統方式的5/8。

5 結束語

MDAS解決方案是一種新興的室內分布系統建設思路，雖然還存在一些需要完善的地方，如對寬帶網絡功能的支持不夠完美、入戶終端的外觀設計距離消費型電子商品尚有一定差距、系統整體造價仍然偏高等。但是入戶型覆蓋解決方案已經是LTE技術發展的大趨勢，也是國際移動通信室內覆蓋的主要發展方向之一。在整個產業鏈的共同努力下，MDAS這種室內分布系統建設的新思路必將成為LTE室內建設的主流方向，為用戶構建出高效的無線網絡覆蓋，讓用戶真正進入豐富多彩的LTE時代。

參考文獻：

[1] 汪穎,程日濤,張海濤. TD-LTE室內分布系統規劃設計思路和方法解析[J]. 電信工程技術與標準化, 2010(11): 28-34.

[2] 劉勇. MDAS系統在無線城市建設中的應用[J]. 硅谷, 2012(12): 162-163.

[3] 梁渭雄. MDAS在移動通信全業務運營中的應用[J]. 郵電設計技術, 2012(2): 27-29.

[4] 張瀾,李佳. 大型住宅小區整體覆蓋研究[J]. 郵電設計技術, 2011(5): 43-46.

[5] 喻根. LTE室內分布系統建設方案分析[J]. 通信與信息技術, 2014(6): 77-80.★

作者簡介

徐志華：畢業于南京理工大學，現任職于中國移動通信集團湖北有限公司武漢分公司，主持完成武漢移動17期工程和TD五期工程網絡建設等工程。

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（3）用戶端單元（RU）功能描述

用戶端單元主要實現射頻信號和數字信號轉換以及寬帶信號的接入處理。

◆前向鏈路：接收通過光纖發送的下行數字信號，按照規定格式協議將各制式數據分解出來，恢復的并行數據再次進行數字信號處理，通過濾波、插值等中頻算法處理后D/A恢復成射頻信號，再通過天線對目標區域進行信號覆蓋。同時，從下行數字信號分解出的ONU寬帶信號，通過以太網單元完成AP無線覆蓋。

◆反向鏈路：通過天線接收的2G/3G/4G上行射頻信號經混頻單元變換為中頻信號，此信號通過ADC及FPGA信號處理后，再通過光纖傳輸給擴展單元。

MDAS解決方案組網如圖1所示。

MDAS覆蓋解決方案提供了極大的便利，由于傳輸線路采用五類線，而五類線相對1/2同軸電纜直徑較細且更柔軟，布放傳輸線路對業主影響較小，在不超過100米傳輸距離范圍可以靈活地布放。從實際的商用經驗來看，MDAS的用戶終端體積小巧，外形設計也相對傳統的通信設備更為美觀，較容易被最終用戶所接受。

4 可行性分析

4.1組網可行性分析

MDAS系統由MU、EU、RU組成：

（1）EU具有級聯功能，可級聯8級；

（2）網絡最大配置：320。

即：1個MU支持并聯4個EU，每個EU支持級聯8級，每個EU支持10個RU，系統最大可支持1*4*8*10=320臺RU。足以支持單個小區或者單棟大型建筑的組網建設要求。

4.2建設有效成本可行性分析

以3G為例，對于寫字樓場景，按照傳統室分建設方式，天線輸出功率為10dBm，離最遠墻邊約6米，由于入射角大，加上寫字樓墻體一般為雙磚墻或承重墻，衰減25dB后進入室內墻邊信號強度已變成-75dBm以下，縱深較大時僅能覆蓋離墻3~5米，實際全層覆蓋面積不到60%，假設高層窗邊信號-55dBm，實際室分系統有效覆蓋面積更小。如每層樓面積1 000平方米，每層投資7 670元，實際有效覆蓋區域按60%算，即實際有效投資為每平方米造價12.78元；純室分型遠端每層投資7 080元，覆蓋效果與傳統室分一致，每平方米造價11.8元；純入戶型密集放置可達到100%有效覆蓋，每層投資33 600元，有效投資為每平方米造價33.6元；純入戶型交叉放置可達到100%有效覆蓋，每層投資17 100元，有效投資為每平方米造價17.1元。但由于傳統室分即使采取任何方式剩余40%也無法解決，因此純入戶型交叉覆蓋為寫字樓場景性價比最高的一種，單從成本方面考慮與傳統室分對比為1:1.3[4]。具體如表1所示：

表1寫字樓覆蓋造價對比

傳統室分

方案 純室分型MDAS 純入戶密集MDAS 純入戶交叉MDAS

投資單價/元 7.67 7.08 33.6 17.1

有效單價/元 12.78 11.8 33.6 17.1

有效覆蓋率/% 60 60 100 100

酒店場景與寫字樓類似，但由于酒店墻體衰減更大，且房間內部都配有洗手間，增加至少一道墻，因此傳統室分實際有效覆蓋率只能達到50%[5]。各種方式建設成本對比如表2所示：

表2酒店覆蓋造價對比

傳統室分

方案 純室分型MDAS 純入戶密集MDAS 純入戶交叉MDAS

投資單價/元 7.67 7.08 33.6 17.1

有效單價/元 15.34 14.16 33.6 17.1

有效覆蓋率/% 50 50 100 100

住宅小區場景由于房間結構復雜且外墻損耗大，因此采用傳統室分方案實際有效覆蓋只能達到10%~20%。以20%來計，各種方式建設成本對比如表3所示[4]：

表3住宅小區覆蓋造價對比

傳統室分方案 純室分型MDAS 純入戶MDAS

投資單價/元 9.02 10.63 28.5

有效單價/元 45.1 53.15 28.5

有效覆蓋率/% 20 20 100

綜上所述，從成本方面來看，MDAS解決方案要比傳統室分方案造價要高；從實際有效投資來看，采用純入戶交叉覆蓋的方式，寫字樓場景與傳統室分方案對比只有1:1.3，酒店場景與傳統室分方案對比只有1:1.1，MDAS造價略高，但采用傳統室分方案對于無效覆蓋區域無論采用什么方法都不能將其解決。而對于住宅小區來說，純入戶MDAS造價與傳統室分方案對比為1.6:1，MDAS在完成最優覆蓋的同時有效投資造價只有傳統方式的5/8。

5 結束語

MDAS解決方案是一種新興的室內分布系統建設思路，雖然還存在一些需要完善的地方，如對寬帶網絡功能的支持不夠完美、入戶終端的外觀設計距離消費型電子商品尚有一定差距、系統整體造價仍然偏高等。但是入戶型覆蓋解決方案已經是LTE技術發展的大趨勢，也是國際移動通信室內覆蓋的主要發展方向之一。在整個產業鏈的共同努力下，MDAS這種室內分布系統建設的新思路必將成為LTE室內建設的主流方向，為用戶構建出高效的無線網絡覆蓋，讓用戶真正進入豐富多彩的LTE時代。

參考文獻：

[1] 汪穎,程日濤,張海濤. TD-LTE室內分布系統規劃設計思路和方法解析[J]. 電信工程技術與標準化, 2010(11): 28-34.

[2] 劉勇. MDAS系統在無線城市建設中的應用[J]. 硅谷, 2012(12): 162-163.

[3] 梁渭雄. MDAS在移動通信全業務運營中的應用[J]. 郵電設計技術, 2012(2): 27-29.

[4] 張瀾,李佳. 大型住宅小區整體覆蓋研究[J]. 郵電設計技術, 2011(5): 43-46.

[5] 喻根. LTE室內分布系統建設方案分析[J]. 通信與信息技術, 2014(6): 77-80.★

作者簡介

徐志華：畢業于南京理工大學，現任職于中國移動通信集團湖北有限公司武漢分公司，主持完成武漢移動17期工程和TD五期工程網絡建設等工程。

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