鼓浪嶼多場景4G網(wǎng)絡(luò)深度覆蓋技術(shù)研究

袁思紅

【摘 要】為滿足廈門鼓浪嶼風(fēng)景區(qū)不同場景下4G LTE 網(wǎng)絡(luò)信號深度覆蓋的需要，結(jié)合鼓浪嶼的實際情況，提出了一種網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化覆蓋方案——DiPSy解決方案，測試結(jié)果表明，DiPSy能實現(xiàn)設(shè)點區(qū)域信號的良好覆蓋，為4G在復(fù)雜場景情況下提供一種簡潔適用的網(wǎng)絡(luò)覆蓋方案，保證用戶體驗的同時降低了建設(shè)及維護(hù)成本。

【關(guān)鍵詞】深度覆蓋 多場景 DiPSy

1 引言

國內(nèi)三家運營商相繼展開4G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，他們積極打造覆蓋良好、服務(wù)優(yōu)良的4G網(wǎng)絡(luò)以吸引客戶。相比于低頻段的2G信號，處于高頻段的4G無線信號繞射能力差、空間衰減大，在一些復(fù)雜場景下很容易出現(xiàn)信號覆蓋的盲區(qū)和弱區(qū)，導(dǎo)致信號在2G、3G和4G網(wǎng)絡(luò)間頻繁切換，影響用戶使用體驗，因此，如何完善不同場景下4G信號的深度覆蓋，成為運營商們迫切需要解決的問題。

2 DiPSy方案

2.1 方案介紹

DiPSy（Digital Penetration System，數(shù)字滲透系統(tǒng)）是一種支持多系統(tǒng)、多業(yè)務(wù)接入，采用數(shù)字化技術(shù)，基于光纖、網(wǎng)線承載無線信號傳輸?shù)姆植际绞覂?nèi)外覆蓋解決方案。該系統(tǒng)由近端接入控制單元（AU，近端機(jī)）、擴(kuò)展單元（EU，可根據(jù)實際網(wǎng)絡(luò)覆蓋需要選配）、遠(yuǎn)端單元（RU，遠(yuǎn)端機(jī)）三部分組成，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)實際覆蓋的需要，AU和RU間可以通過EU級聯(lián)（一臺EU可連接多臺RU），也可以直連，配置靈活，其系統(tǒng)框圖如圖1所示。置于機(jī)房的AU將基站設(shè)備的下行信號進(jìn)行射頻/基帶信號變換，并由光纖通過EU或直接傳輸至需要信號覆蓋的位置，由安裝于該位置的RU將光纖下行信號進(jìn)行基帶/射頻信號變換，并經(jīng)由RU連接的MIMO天線發(fā)射出去，實現(xiàn)無線信號覆蓋。同時，RU將天線接收到的移動終端發(fā)射的上行射頻信號進(jìn)行射頻/基帶信號變換，由光纖通過EU或直接傳輸至機(jī)房的AU，AU將光纖上行信號進(jìn)行基帶/射頻信號變換，接入基站設(shè)備，實現(xiàn)移動終端與基站設(shè)備間的通信。根據(jù)需要，一臺AU可連接多臺EU或RU，且RU可以以多級級聯(lián)方式使用。本系統(tǒng)用于2G、3G、TD-LTE、WLAN無線通信信號深度覆蓋以及固網(wǎng)寬帶信號的接入，圖2為其典型的系統(tǒng)應(yīng)用圖（AU與RU間直連）。

DiPSy系統(tǒng)具有以下功能特點：

（1）支持多制式信號源接入：包括2G、3G、4G、WLAN等信號；

（2）可支持多路信號覆蓋，組網(wǎng)方式可采用鏈型、星型和菊花形的方式，設(shè)計靈活；

（3）支持TD-LTE 40M/50M/60M等信號帶寬；

（4）支持GSM 16選頻/TD-S（A）頻段/TD-LTE MIMO/100M WLAN；

（5）TDD系統(tǒng)自適應(yīng)上下行時隙配比現(xiàn)網(wǎng)配置；

（6）WEB OMT網(wǎng)管系統(tǒng)用戶控制界面友好，可納入中國移動網(wǎng)管平臺進(jìn)行監(jiān)控；

（7）RU遠(yuǎn)端單元支持直流遠(yuǎn)供或本地交流取電，并采用無風(fēng)扇自然散熱設(shè)計；

（8）RU遠(yuǎn)端單元達(dá)到室外防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，天線可根據(jù)需要采用內(nèi)置或外置方式，信號有效覆蓋距離大于50 m。

2.2 關(guān)鍵技術(shù)點實現(xiàn)

本系統(tǒng)主要實現(xiàn)了以下關(guān)鍵技術(shù)點：

（1）一體化和小型化設(shè)備設(shè)計技術(shù)：RU單元采用一體化設(shè)計技術(shù)，具有重量輕、體積小等優(yōu)點，施工時可安裝在現(xiàn)有的公安監(jiān)控桿、市政路燈桿或外墻上，無需單獨建桿，解決了承重和風(fēng)荷等問題，即插即用，既方便了施工，又降低了成本。

（2）小型高增益天線技術(shù)：本系統(tǒng)設(shè)計時采用小型高增益天線，天線的體積和重量比常規(guī)天線減少40%以上，使天線的安裝更為便捷；同時還可根據(jù)客戶要求采用內(nèi)置或外置方式安裝，滿足不同客戶和場景的需要，減輕了天線對市容景觀的影響，有利于運營商對敏感熱點區(qū)域的信號覆蓋。

（3）傳輸時延補(bǔ)償技術(shù)：本系統(tǒng)對光纖傳輸過程中可能產(chǎn)生的時延采用了軟件時延補(bǔ)償技術(shù)，可使RU遠(yuǎn)端單元無需具備一般4G網(wǎng)絡(luò)延伸覆蓋系統(tǒng)所必需的GPS信號接收裝置，可應(yīng)用于某些無GPS信號的場景，降低施工和維護(hù)難度，減少成本。

（4）電源供電技術(shù)：本系統(tǒng)AU單元電源輸入可兼容-48VDC、280V/380VDC、110/220VAC等輸入規(guī)格的要求，輸入規(guī)格接口具備自適應(yīng)功能，可有效防止工程上的錯接、反接、誤接，以避免損害電源。EU單元內(nèi)部配置直流遠(yuǎn)供電源系統(tǒng)，具備每支路獨立的短路、過流、過壓保護(hù)功能，可保證某一支路電源有問題時其它支路仍可正常工作。RU遠(yuǎn)端單元可根據(jù)應(yīng)用場景需要，支持-48V直流遠(yuǎn)供或本地交流取電。

2.3 應(yīng)用場景分析

移動網(wǎng)絡(luò)建設(shè)目前正由傳統(tǒng)的宏站等基礎(chǔ)覆蓋逐步延伸為大量的室內(nèi)分布、綜合接入、延伸系統(tǒng)等立體覆蓋建設(shè)上，因為許多商業(yè)區(qū)、居民區(qū)、金融區(qū)、廣場、旅游景點等熱點區(qū)域缺少宏站站點資源，這里的建筑物外立面以及樓頂結(jié)構(gòu)很多不支持常規(guī)的建設(shè)手段。若這些地區(qū)的LTE信號采用單一的宏站覆蓋方式，覆蓋效果也并不理想。要達(dá)到理想的覆蓋效果，需要采取宏站、室內(nèi)、容量三維一體的立體覆蓋解決方案，目前移動網(wǎng)絡(luò)為達(dá)到最佳的網(wǎng)絡(luò)性能，同時減少網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)成本，正朝著小功率、點多分散、微場景覆蓋等方向發(fā)展。

DiPSy系統(tǒng)體積小、架設(shè)方便，可快速提升用戶體驗，容易實現(xiàn)對城市微場景的信號覆蓋，主要體現(xiàn)在以下兩方面：

（1）覆蓋補(bǔ)盲：可快速實現(xiàn)商業(yè)區(qū)、居民小區(qū)、文物建筑等覆蓋困難區(qū)域的信號覆蓋；

（2）容量補(bǔ)熱：可有效補(bǔ)充金融CBD、體育場館等應(yīng)急大容量需求。

3 鼓浪嶼多場景覆蓋實施方案

3.1 場景描述

由于歷史原因，鼓浪嶼上中外風(fēng)格各異的建筑物在此處被完整地匯集、保留，鼓浪嶼也因此有了“萬國建筑博覽”之稱。古建筑區(qū)內(nèi)地形復(fù)雜，巷子多且縱深，建筑物低矮，間距較密，多數(shù)建筑物不得進(jìn)行外觀更改，無法大量建設(shè)宏站，低層弱覆蓋問題嚴(yán)重。而若使用低矮桿建設(shè)方式，桿體無法承受傳統(tǒng)的多制式設(shè)備，且配套箱體體積過大，也不符合相關(guān)美觀要求。所以，鼓浪嶼具有室內(nèi)、室外、低矮建筑物、縱深巷子等復(fù)雜多場景信號覆蓋要求，傳統(tǒng)方案無法解決上述問題。

3.2 實施方案

中國移動廈門分公司為了解決鼓浪嶼的4G信號覆蓋問題，采用了光纖拉遠(yuǎn)、多制式、小型化的DiPSy系統(tǒng)解決方案。將多制式的信源集中在地面機(jī)房，利用DiPSy設(shè)備多模和體積小的特點，同時采用小型化高增益的TD-LTE天線，既可減輕桿體的負(fù)重，又很好地降低了干擾，RU單元安裝時可以充分利用現(xiàn)有的公安監(jiān)控桿或市政路燈桿，即插即用，解決了工程實施中的難題，滿足網(wǎng)絡(luò)覆蓋要求。

鼓浪嶼上的網(wǎng)絡(luò)覆蓋工程一共安裝了19個AU、57個RU，其覆蓋圖如圖3所示，安裝效果如圖4（a）、（b）所示：

3.3 測試結(jié)果

（1）測試環(huán)境

本次試點測試區(qū)域為廈門鼓浪嶼風(fēng)景區(qū)的漳州路、晃巖路，該路段周圍房屋比較密集，小路蜿蜒曲折，又有山體、樹木阻擋，外圍基站在此處覆蓋較差，因此可利用DiPSy設(shè)備快速部署、安裝靈活的優(yōu)點，進(jìn)行區(qū)域深度補(bǔ)充覆蓋。本次測試選取了2個遠(yuǎn)端單元（RU）：升旗山遠(yuǎn)端（位于鼓浪嶼漳州路）、芭厘海岸遠(yuǎn)端（位于鼓浪嶼晃巖路），以驗證遠(yuǎn)端站點性能，具體測試位置如圖5紅色線條所示：

（2）測試數(shù)據(jù)

◆定點區(qū)傳輸速率測試

定點區(qū)測試數(shù)據(jù)如表1所示。

◆路測指標(biāo)

測試區(qū)域內(nèi)的各項路測指標(biāo)如表2所示，由表中數(shù)據(jù)可見，開啟RU單元后各項路測指標(biāo)都得到了較大提升。

（3）測試小結(jié)

通過對測試區(qū)域內(nèi)各個站點進(jìn)行測試，結(jié)果如下：

◆所有遠(yuǎn)端站點（RU）均可正常接入，性能穩(wěn)定；

◆站點間切換正常，無論是RU之間或RU與宏站之間；

◆RU覆蓋區(qū)域內(nèi)，無線信號的RSRP值、SINR值和數(shù)據(jù)傳輸速率總體情況良好，相比RU開啟前有了較大提升。

4 結(jié)論

DiPSy目前已在鼓浪嶼上穩(wěn)定運行了一年多時間，各項測試數(shù)據(jù)表明，DiPSy能較好地實現(xiàn)設(shè)點區(qū)域不同場景下無線信號的良好覆蓋，保證4G用戶良好的使用體驗。在2016年9月“莫蘭蒂”超強(qiáng)臺風(fēng)襲擊廈門時，安裝在鼓浪嶼上的DiPSy設(shè)備無一受到損壞，驗證了設(shè)備設(shè)計和安裝的合理性，DiPSy的主要創(chuàng)新點包括：

（1）支持多業(yè)務(wù)多系統(tǒng)多制式；

（2）小型化遠(yuǎn)端單元可靈活配置，即插即用，無需單獨建桿，方便系統(tǒng)的安裝和維護(hù)；

（3）遠(yuǎn)端單元無需GPS時鐘接收裝置，拓寬了產(chǎn)品的應(yīng)用場景，便于設(shè)備的安裝和維護(hù)，降低了成本；

（4）小型高增益天線使遠(yuǎn)端單元內(nèi)置天線成為可能，運營商可根據(jù)場景需要采取天線內(nèi)置或外置的方式建設(shè)；

（5）遠(yuǎn)端監(jiān)控和分級維護(hù)降低了維護(hù)成本。

DiPSy系統(tǒng)已獲得福建省移動公司2014年度最佳創(chuàng)新實踐二等獎，它不僅適用于鼓浪嶼這樣需要多場景4G信號深度覆蓋的景區(qū)，同時也適合于城中村、老舊密集型小區(qū)等宏站信號無法覆蓋的場合，市場前景廣闊。

參考文獻(xiàn)：

[1] 查昊. 不同場景下LTE FDD深度覆蓋解決方案[J]. 移動通信， 2016，40（9）： 30-38.

[2] 羅新軍. 城中村場景TD-LTE深度覆蓋技術(shù)方案[J]. 移動通信， 2016，40（13）： 86-89.

[3] 程敏. LTE深度覆蓋解決方案[J]. 移動通信， 2013，37（17）： 28.

[4] 董哲，王月珍，阮恭勤. LTE光纖分布系統(tǒng)室內(nèi)解決方案[J]. 電信科學(xué)， 2014（S2）： 6-8.

[5] 王延濤. TD-LTE網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化關(guān)鍵問題的研究[J]. 工業(yè)設(shè)計， 2015（5）： 100-101.

[6] 鄭國惠. TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計與優(yōu)化方法分析[J]. 互聯(lián)網(wǎng)天地， 2015（2）： 32-35.

[7] 喬梓，錢宇平，杜吉友，等. LTE FDD網(wǎng)絡(luò)農(nóng)村廣覆蓋方案分析[J]. 移動通信， 2016，40（9）： 39-44.

[8] 京信通信技術(shù)有限公司. 京信MDAS技術(shù)交流材料[Z]. 2015.

[9] 張濤，韓玉楠，李福昌. LTE室內(nèi)分布系統(tǒng)演進(jìn)方案研究[J]. 郵電設(shè)計技術(shù)， 2013（3）： 22-26.

[10] 王安娜. 深度覆蓋下的特殊場景天線及應(yīng)用[J]. 移動通信， 2015，39（17）： 32-33.