移動(dòng)LTE網(wǎng)絡(luò)深度覆蓋關(guān)鍵措施應(yīng)用與研究

中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)山東有限公司淄博分公司 張 嶺

1.引言

移動(dòng)通信已經(jīng)從GSM、TD-SCDMA、WCDMA、CDMA2000發(fā)展到了移動(dòng)LTE技術(shù)，進(jìn)入到了4G移動(dòng)通信時(shí)代。隨著互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)的快速發(fā)展，有力的促進(jìn)了信息消費(fèi)，因此數(shù)據(jù)通信需求也顯得更加強(qiáng)大。移動(dòng)LTE作為最先進(jìn)的移動(dòng)通信技術(shù)之一，其引入了智能天線、多輸入多輸出、正交頻分多址接入等技術(shù)，可以大幅度提升4GV移動(dòng)通信的穿透力，確保移動(dòng)通信的信號(hào)穩(wěn)定。

但是，由于移動(dòng)LTE通信應(yīng)用用戶(hù)非常多，加之通信場(chǎng)景非常復(fù)雜，因此為了提升用戶(hù)感知，尤其是VolTE語(yǔ)音的高清體驗(yàn)至關(guān)重要，規(guī)劃建設(shè)面臨重大挑戰(zhàn)。隨著移動(dòng)LTE網(wǎng)絡(luò)快速發(fā)展，用戶(hù)對(duì)移動(dòng)LTE網(wǎng)絡(luò)的需求從一般的道路、辦公場(chǎng)室內(nèi)場(chǎng)所使用擴(kuò)展到家庭居民小區(qū)室內(nèi)、地下休閑場(chǎng)所等等區(qū)域，宏站建設(shè)以外的多種手段加大網(wǎng)絡(luò)深度覆蓋。某市移動(dòng)4G LTE網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)數(shù)2017年為100萬(wàn)，2018年8月底達(dá)到了200萬(wàn)，同時(shí)VoLTE用戶(hù)數(shù)2017年為47萬(wàn)，2018年8月底達(dá)到了100萬(wàn)，移動(dòng)4G LTE網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)增長(zhǎng)趨勢(shì)如圖1所示。

圖1 移動(dòng)4G LTE網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)增長(zhǎng)趨勢(shì)

目前，移動(dòng)LTE網(wǎng)絡(luò)面臨的挑戰(zhàn)非常多，比如傳統(tǒng)基站建設(shè)方式存在建設(shè)難度大、易拆除的風(fēng)險(xiǎn)。需取得政府支持，建設(shè)全美化鐵塔；城區(qū)住宅小區(qū)主要靠基站覆蓋，室內(nèi)弱覆蓋明顯，需加大室分微站建設(shè)。面對(duì)上述挑戰(zhàn)，移動(dòng)公司需要加強(qiáng)移動(dòng)LTE深覆蓋，以便能夠解決通信傳輸弱點(diǎn)。本文針對(duì)移動(dòng)LTE網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)研，分析網(wǎng)絡(luò)覆蓋存在的問(wèn)題，然后結(jié)合具體的案例解決深度覆蓋問(wèn)題，有效增強(qiáng)信號(hào)覆蓋，提升客戶(hù)感知度。

2.移動(dòng)LTE網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用現(xiàn)狀分析

移動(dòng)LTE網(wǎng)絡(luò)誕生于2014年，經(jīng)過(guò)數(shù)年發(fā)展，已經(jīng)形成了完整的移動(dòng)LTE網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)，承載的應(yīng)用軟件數(shù)以萬(wàn)計(jì)，接入的用戶(hù)數(shù)以?xún)|計(jì)，激發(fā)了移動(dòng)LTE網(wǎng)絡(luò)的創(chuàng)新能力。目前，移動(dòng)LTE網(wǎng)絡(luò)主要應(yīng)用于智能手機(jī)、平板電腦等移動(dòng)設(shè)備中，能夠提高QQ、微信和微博等社交軟件的應(yīng)用效果，提高了人們生活的便捷性；基于移動(dòng)LTE網(wǎng)絡(luò)技術(shù)開(kāi)發(fā)的攜程網(wǎng)、途牛、飛豬等智能旅游領(lǐng)域軟件的應(yīng)用，提高了旅游景點(diǎn)發(fā)布、旅游線路推薦、酒店預(yù)定住宿等的便捷性；而基于移動(dòng)LTE網(wǎng)絡(luò)技術(shù)開(kāi)發(fā)的王者榮耀、騰訊視頻、優(yōu)酷視頻等軟件可以提高人們生活的娛樂(lè)性，具有重要的作用和意義。

移動(dòng)LTE和智能手機(jī)、平板電腦、物聯(lián)網(wǎng)有效結(jié)合，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了許多的應(yīng)用軟件，覆蓋了社交通訊、在線學(xué)習(xí)、智能旅游、視頻游戲等，利用電磁信號(hào)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，但是遇到高樓大廈、高山涵洞等障礙物時(shí)，信息傳輸?shù)乃俣群托阅芫蜁?huì)降低，很容易發(fā)生中斷事故。因此，為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行裕瑢?shí)現(xiàn)移動(dòng)LTE信號(hào)全覆蓋，網(wǎng)絡(luò)工程師需要采用多樣化的優(yōu)化策略，提高移動(dòng)LTE通信的可靠性。

3.移動(dòng)LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋存在問(wèn)題

移動(dòng)LTE網(wǎng)絡(luò)室外通信應(yīng)用占據(jù)很大部分，尤其是VOLTE網(wǎng)絡(luò)誕生以來(lái)，其已經(jīng)成為公認(rèn)的語(yǔ)音目標(biāo)解決方案，但是VOLTE業(yè)務(wù)需要較高的連續(xù)性，因此對(duì)移動(dòng)LTE網(wǎng)絡(luò)室外覆蓋水平提出了更高的要求。室外覆蓋存在的問(wèn)題主要是保持信號(hào)傳輸?shù)倪B續(xù)性，以便滿足實(shí)際的LTE網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用需求，確保高質(zhì)量的語(yǔ)音、數(shù)據(jù)通話質(zhì)量。

傳統(tǒng)的室內(nèi)覆蓋采用的系統(tǒng)很多，這些應(yīng)用軟件包括同軸電纜分布系統(tǒng)，包括信號(hào)源、同軸電纜、耦合器、功分器、室內(nèi)填寫(xiě)和干線放大器等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)信號(hào)的均勻覆蓋。傳統(tǒng)室分按照饋線敷設(shè)路數(shù)可以分為單路同軸電纜分布系統(tǒng)和雙路同軸電纜分布系統(tǒng)。選擇單路還是雙路建設(shè)主要依據(jù)物業(yè)點(diǎn)的場(chǎng)景類(lèi)型和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求及演示需求來(lái)確定。

雖然室內(nèi)覆蓋采用的先進(jìn)技術(shù)很多，網(wǎng)絡(luò)性能穩(wěn)定、運(yùn)行維護(hù)復(fù)雜度較低，室內(nèi)信號(hào)部署技術(shù)成熟，但是也存在一些問(wèn)題：主干線承載的數(shù)據(jù)和語(yǔ)音傳輸承載的功率非常高，對(duì)于無(wú)源器件性能要求更高；無(wú)源器件帶來(lái)的干擾問(wèn)題較多；信源功率隨饋線距離存在損耗，距離遠(yuǎn)需使用較粗的饋線，給施工及協(xié)調(diào)帶來(lái)一定困難。傳統(tǒng)室分只能調(diào)整RRU輸出功率，無(wú)法針對(duì)單個(gè)天線口調(diào)整功率。對(duì)弱覆蓋區(qū)域調(diào)整會(huì)影響其他區(qū)域覆蓋，產(chǎn)生外泄干擾。

4.移動(dòng)LTE網(wǎng)絡(luò)深度覆蓋關(guān)鍵措施研究

4.1 室外深度覆蓋措施

室外深度覆蓋采用的措施很多，比如層層通天線低層覆蓋高層、小區(qū)圍欄抱桿上懸掛天線、不同垂直波瓣寬度射燈樓頂對(duì)打、不同垂直半功率角天線射燈、路燈桿解決居民區(qū)內(nèi)弱覆蓋、矩形波射燈天線覆蓋小區(qū)、宏站+樓間組合滿足居民區(qū)覆蓋，大幅度提升室外深度覆蓋能力。

（1）層層通天線低層覆蓋高層。該方案可以解決不具備部署室分系統(tǒng)的弱覆蓋的高層居民樓或?qū)懽謽牵鉀Q方案為將天饋設(shè)備安裝在低層樓頂，下傾角設(shè)置為負(fù)度數(shù)，低層覆蓋高層。比如臨淄孵化中心位于臨淄大道288號(hào)，萬(wàn)豪酒店西側(cè)，樓層一共29層，1-4層大學(xué)生創(chuàng)業(yè)中心，5-29層居民樓層，小區(qū)樓內(nèi)存在嚴(yán)重弱覆蓋，通過(guò)對(duì)地形的觀察，利用層層通天線從低層輻射高層，有效解決了弱覆蓋問(wèn)題。

（2）小區(qū)圍欄抱桿上懸掛天線。在房屋多且為低樓的居民住宅小區(qū)，依托于室外宏站覆蓋居民小區(qū)，小區(qū)內(nèi)道路信號(hào)較好，但部分居民區(qū)無(wú)法滿足樓宇內(nèi)部深度覆蓋。通過(guò)在小區(qū)圍欄上安裝抱桿及天線來(lái)覆蓋小區(qū)內(nèi)部樓宇，既能滿足室內(nèi)信號(hào)覆蓋，又能很好的控制覆蓋范圍防止小區(qū)間干擾，解決了深度覆蓋問(wèn)題。本文選擇某小區(qū)內(nèi)距離天線覆蓋100米左右，10、13、19號(hào)樓進(jìn)行測(cè)試，樓宇內(nèi)LTE信號(hào)改善明顯由室內(nèi)無(wú)LTE信號(hào)提升至100dBm左右。通過(guò)對(duì)試點(diǎn)的室內(nèi)外測(cè)試，從測(cè)試結(jié)果來(lái)看，小區(qū)樓宇內(nèi)信號(hào)覆蓋得到較大改善，樓道內(nèi)RSRP為-110dBm以上，測(cè)試結(jié)果如圖2所示。

圖2 開(kāi)通前后RSRP對(duì)比結(jié)果

（3）不同垂直波瓣寬度射燈樓頂對(duì)打。該方案可以為高層居民區(qū)采用射燈樓間對(duì)打，對(duì)不同垂直波瓣寬度種類(lèi)的射燈進(jìn)行對(duì)比測(cè)試驗(yàn)證，得出最優(yōu)天線配置。解決居民區(qū)內(nèi)由于建站困難，樓宇較為集中導(dǎo)致的弱覆蓋問(wèn)題。

（4）矩形波射燈天線覆蓋小區(qū)。為驗(yàn)證矩形波天線的覆蓋效果，選用RRU3161-fae(AC)+矩形波天線由鳳凰國(guó)際高層對(duì)龍鳳苑低層居民樓進(jìn)行覆蓋。主要利用樓宇之間的高度差，進(jìn)行矩形波天線的覆蓋實(shí)驗(yàn)。開(kāi)通前后進(jìn)行室外DT、室內(nèi)CQT對(duì)比，覆蓋電平RSRP、SINR、下載速率均有不同程度的提升。通過(guò)實(shí)驗(yàn)得知，該方式可有效提升底層樓宇的各項(xiàng)指標(biāo)，提升了客戶(hù)感知，而且對(duì)室內(nèi)覆蓋效果改善較好，解決了深度覆蓋問(wèn)題，可予以推廣使用。

4.2 室內(nèi)深度覆蓋

目前，移動(dòng)LTE網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)覆蓋采用的關(guān)鍵措施包括兩種，一是室外宏站或微站等多種設(shè)備發(fā)出網(wǎng)絡(luò)信號(hào)從外向內(nèi)覆蓋，二是室內(nèi)增加室內(nèi)分布設(shè)備從內(nèi)部進(jìn)行合理覆蓋。因此，為了提高室內(nèi)深度覆蓋水平，移動(dòng)LTE網(wǎng)絡(luò)中除了傳統(tǒng)室分出現(xiàn)了很多延伸的新型室分Lamp-Site、覆蓋+、拓展型一體化皮站（femto）和MDAS等覆蓋方式。

（1）LampSite系統(tǒng)。LampSite系統(tǒng)包括：基帶處理單元BBU、中繼擴(kuò)展單元RHUB、射頻天線一體化單元pRRU等三個(gè)網(wǎng)元，安裝于站點(diǎn)的弱電井內(nèi)或直接掛房墻安裝。基帶處理單元BBU的功能同宏基站單BBU，安裝在機(jī)房中。LampSite具有很多的優(yōu)點(diǎn)，比如結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，節(jié)省室分建設(shè)周期；與宏網(wǎng)共網(wǎng)管，室內(nèi)管理無(wú)盲區(qū)；單LTE支持雙流MIMO，無(wú)需室分改造；RRU共小區(qū)，可遠(yuǎn)程進(jìn)行小區(qū)分裂；支持多模多頻，一次部署，長(zhǎng)期受益；室內(nèi)外協(xié)同自動(dòng)化；高可靠性設(shè)計(jì)，保證系統(tǒng)質(zhì)量。

（2）“覆蓋+”系統(tǒng)。“覆蓋+”系統(tǒng)采用鏈狀+星狀的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，覆蓋單元（RU）支持大規(guī)模級(jí)聯(lián)，多級(jí)級(jí)聯(lián)使得系統(tǒng)組網(wǎng)靈活，具有抗干擾算法，適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)，布線容易且成本低。根據(jù)工程的需要，一個(gè)接入單元（AU）可以支持16個(gè)的覆蓋單元進(jìn)行靈活組網(wǎng)，且每個(gè)覆蓋單元的覆蓋效果不受數(shù)量增加而產(chǎn)生的影響。覆蓋+作為信號(hào)覆蓋增強(qiáng)設(shè)備，具備自激保護(hù)功能，無(wú)需有線傳輸、可同時(shí)支持2G/3G/LTE多模，且安裝方便、外觀小巧，易于為用戶(hù)接受，有效解決室內(nèi)弱覆蓋問(wèn)題。

（3）MDAS系統(tǒng)。MDAS是一種多業(yè)務(wù)分布系統(tǒng)，多制式，多載波，并集成WLAN系統(tǒng)，一步解決語(yǔ)音及數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求，與傳統(tǒng)模擬分布系統(tǒng)相比，同時(shí)具備混合組網(wǎng)、時(shí)延補(bǔ)償、自動(dòng)載波跟蹤、上行底噪低等特點(diǎn)。MDAS系統(tǒng)為遠(yuǎn)端多業(yè)務(wù)一體化方案，網(wǎng)線/光纖傳輸介質(zhì)，隱蔽施工，降低物業(yè)協(xié)調(diào)難度；采用“小功率、多天線”方式實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)/精確覆蓋；射頻單元靠近用戶(hù)端，改善系統(tǒng)信噪比，提升系統(tǒng)效率；全系統(tǒng)監(jiān)控管理，端到端設(shè)計(jì)，系統(tǒng)管理、維護(hù)、優(yōu)化方便。

（4）分布式皮站。分布式皮站具有深度覆蓋能力強(qiáng)、多種業(yè)務(wù)整合能力強(qiáng)的特點(diǎn)，分布式Femto解決方案是一種同時(shí)提供信源和覆蓋的新型室分解決方案，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、優(yōu)化、運(yùn)維工作責(zé)任主體的統(tǒng)，一同時(shí)商業(yè)及盈利模式不清晰，覆蓋面積小、密集組網(wǎng)投入高，架構(gòu)更復(fù)雜引起的時(shí)延更高等問(wèn)題。

5.結(jié)束語(yǔ)

無(wú)縫覆蓋是移動(dòng)LTE網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的根本保障，隨著移動(dòng)LTE網(wǎng)絡(luò)通信需求的增大，同時(shí)人們對(duì)LTE基站環(huán)保輻射的誤解，因此移動(dòng)LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)也面臨較大的挑戰(zhàn)，面對(duì)數(shù)億用戶(hù)、高帶寬數(shù)據(jù)傳輸需求，移動(dòng)LTE網(wǎng)絡(luò)必須結(jié)合應(yīng)用現(xiàn)狀，關(guān)注重點(diǎn)建設(shè)、精細(xì)化建設(shè)、注重客戶(hù)感知，進(jìn)一步采用新型技術(shù)提高室外和室內(nèi)深度覆蓋能力，具有重要的作用和意義。