室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)3G改造演進(jìn)策略及問題研究(一)

1、室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)3g改造演進(jìn)策略及問題研究(一) 室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)3g改造演進(jìn)策略及問題研究湖北電信無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)支撐中心 李川中國電信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行維護(hù)事業(yè)部應(yīng)急通信無線維護(hù)處 陳玥摘  要：隨著無線通信用戶對通信質(zhì)量要求的不斷提高，完善信號室內(nèi)覆蓋已成為當(dāng)前phs網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的緊迫任務(wù)。近兩、三年以來各省電信公司在各大中城市寫字樓、星級賓館酒店、購物中心、餐飲娛樂場所、政府機(jī)關(guān)、醫(yī)院、專業(yè)市場等重要場建設(shè)了大量室內(nèi)分布系統(tǒng)來解決小靈通室內(nèi)覆蓋問題。在3g網(wǎng)建設(shè)初期這些已經(jīng)投入使用的phs室內(nèi)覆蓋分布系統(tǒng)中的大部分將被改造成具備3g&phs（&wlan）的“多網(wǎng)合一”室內(nèi)分布系統(tǒng)。為中

2、國電信的3g用戶提供一個優(yōu)秀的3g網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。關(guān)鍵字：室內(nèi)覆蓋 3g phs 規(guī)劃 室內(nèi)分布系統(tǒng)正  文：國內(nèi)非常成熟的2g網(wǎng)絡(luò)中，中國移動及中國聯(lián)通在大中城市中的大型樓宇、地下室、地鐵、隧道等室內(nèi)通信環(huán)境基本完成了室內(nèi)信號的覆蓋，國內(nèi)移動通信用戶已經(jīng)感受到2g網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)秀服務(wù)質(zhì)量。中國電信作為無線通信市場的后入者為了給將來3g用戶帶來2g同樣的消費(fèi)感受，3g網(wǎng)絡(luò)重視室內(nèi)信號覆蓋質(zhì)量是必然的、也是急迫的。在室內(nèi)環(huán)境，尤其是高價值客戶集中的室內(nèi)環(huán)境，如果覆蓋問題無法改善，那么就將失去這些3g核心業(yè)務(wù)的高價值目標(biāo)用戶群。勢必?zé)o法贏得3g用戶的信任，甚至失去3g市場。全球最早的3g運(yùn)營商ntt

3、 docomo就是前車之鑒。 來自ntt docomo的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，室內(nèi)用戶分布往往大于室外用戶2倍以上，并且室內(nèi)用戶多數(shù)分布在辦公室、車站、酒店等地方，因為室內(nèi)環(huán)境相對舒適，室內(nèi)環(huán)境用戶處于等待狀態(tài)的較多，所以更加便于使用3g豐富多彩的業(yè)務(wù)應(yīng)用。已經(jīng)實施了室內(nèi)覆蓋的建筑物內(nèi)話務(wù)量一般可以增大1.43倍。這些大量增加的業(yè)務(wù)需要較高的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量保證，因此室內(nèi)覆蓋對于客戶體驗而言自然相當(dāng)關(guān)鍵。 一、wcdma室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)原則 在大城市的商業(yè)中心、cbd區(qū)域、高層住宅小區(qū)等，由于存在大量新建的超高、超大建筑物，單純的把站距縮小，并不能大幅提高室內(nèi)覆蓋。而且，對于高樓

4、上半部，沒法利用室外基站來完成覆蓋。簡單地提高室外基站天線高度或天線采用上傾角，容易在全網(wǎng)產(chǎn)生嚴(yán)重的無線干擾，因而簡單地縮短站距并不能解決問題。而在地下室、地鐵等完全封閉的環(huán)境中，室外基站完全無法覆蓋到這些地方。因此在此類區(qū)域建議按室外覆蓋目標(biāo)規(guī)劃室外基站，重點(diǎn)室內(nèi)場景采取專門的室內(nèi)覆蓋解決方案。 在wcdma網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，室內(nèi)分布系統(tǒng)規(guī)劃是很重要的部分，而且是必須盡早考慮的問題。而3g室內(nèi)分布系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計、實施與2g系統(tǒng)差異很大，需要考慮如下多方面問題：“室外室內(nèi)”統(tǒng)一規(guī)劃多種業(yè)務(wù)的需要、選取合適的信號源及規(guī)劃目標(biāo)，經(jīng)濟(jì)有效的進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃兼容多種無線通信系統(tǒng)的通用接入平臺&nbs

5、p;保證室內(nèi)覆蓋的效果 要明確室內(nèi)覆蓋的范圍：具體的樓宇目標(biāo)和覆蓋的具體樓層，確定室內(nèi)覆蓋的覆蓋質(zhì)量要求。要明確覆蓋目標(biāo)的業(yè)務(wù)需求。不同的業(yè)務(wù)覆蓋需求對室內(nèi)覆蓋設(shè)計中的鏈路預(yù)算和容量設(shè)計都有較大的影響。 室內(nèi)分布系統(tǒng)設(shè)計時，目前業(yè)界推薦使用的itu-r p.1238的室內(nèi)傳播模型。模型公式如下：    n表示距離損耗系數(shù)，f 表示頻率，單位是mhz； d 表示移動臺離發(fā)射機(jī)之間的距離，>1m； l f(n) 表示樓層穿透損耗系數(shù)，x表示慢衰落余量，具體取值與覆蓋概率要求和室內(nèi)慢衰落標(biāo)準(zhǔn)差有關(guān)； n距

6、離損耗系數(shù)取值frequency (ghz) residential office commercial1.8-2ghz 28 30 22 lf(n)樓層穿透損耗系數(shù)取值frequency (ghz) residential office commercial1.8-2ghz 4n 15+4(n-1) 6+3(n-1) n表示要穿透的樓層，n>=1 保證室內(nèi)覆蓋的容量需求 不同的室內(nèi)覆蓋場景，有不同的業(yè)務(wù)要求和容量需求。要考慮用戶

7、增加后的容量應(yīng)變策略。根據(jù)不同的容量需求，選擇合適的信號源和傳輸資源。 室內(nèi)分布系統(tǒng)容量分析可以分為兩種情況：對于已有的分布系統(tǒng)，分析原分布系統(tǒng)的話務(wù)情況，并結(jié)合運(yùn)營商對于3g業(yè)務(wù)的預(yù)期，來判斷3g系統(tǒng)的容量。對于新建3g室內(nèi)分布系統(tǒng)，先估算覆蓋目標(biāo)的預(yù)測用戶數(shù)，然后根據(jù)相應(yīng)的話務(wù)模型和終端滲透率進(jìn)行相應(yīng)的容量估算。 不同的覆蓋目標(biāo)有不同的容量需求，預(yù)測覆蓋目標(biāo)的用戶數(shù)，進(jìn)行話務(wù)量計算，做為信號源選擇的參考。 3g室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)方式 宏蜂窩微蜂窩室內(nèi)信號分布方式。該方式采用獨(dú)立的基站系統(tǒng)，可以獨(dú)立承載話務(wù)量，并能分擔(dān)宏小區(qū)話務(wù)。該方式雖然需要傳輸和供電

8、設(shè)備，但是實施簡單，無需機(jī)房資源，更重要的是能夠提供更多的網(wǎng)絡(luò)資源，可以靈活結(jié)合具體室內(nèi)分布系統(tǒng)來實現(xiàn)室內(nèi)覆蓋。因此，該方式通常應(yīng)用于面積比較大或者人流量比較大、話務(wù)量比較高的室內(nèi)覆蓋。 射頻拉遠(yuǎn)基站采用室內(nèi)/室外混合覆蓋。該方式的優(yōu)點(diǎn)在于建設(shè)成本低，室外基站的基帶部分可以同時處理室內(nèi)和室外的話務(wù)量，無需嚴(yán)格的機(jī)房和建站條件，同時可靈活地結(jié)合具體的室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)，并且配置和實施十分靈活。缺點(diǎn)在于要仔細(xì)核算基站的基帶所能承載的處理能力，同時遠(yuǎn)端無線接入設(shè)備需要獨(dú)立的傳輸和供電設(shè)備。  直放站室內(nèi)信號分布方式。該方式實施簡單，但因為沒有提供新的網(wǎng)絡(luò)資源，該方式適用于話務(wù)量較低的建

9、筑。同時，它還需要保證直放站接收和發(fā)射天線之間的隔離度。對于地下室、停車場等強(qiáng)調(diào)覆蓋而非容量的建筑，直放站是不錯的選擇。 表1 信號源選擇比較信號源 宏蜂窩基站 直放站 微蜂窩基站、rru覆  蓋 好 好 好容  量 增加容量 無新增 新增基站帶來新的容量成  本  新增設(shè)備，維護(hù) 新增設(shè)備，維護(hù) 新增設(shè)備，維護(hù)優(yōu)  點(diǎn) 提供高容量和良好覆蓋 相對簡單，無需機(jī)房 提供高容量和良好覆蓋缺&

10、nbsp; 點(diǎn) 成本較高，需要機(jī)房 無容量增加、對母站覆蓋有影響 成本較高典型適用范圍 大型商場，大型體育館，火車站、機(jī)場 隧道，停車場，酒店，餐飲娛樂， 商務(wù)中心，購物中心，寫字樓二、phs室內(nèi)分布系統(tǒng)改造成phs&wcdma（&wlan）系統(tǒng) 從圖1國內(nèi)頻譜分配可以看出，建設(shè)或改造“多網(wǎng)合一”室內(nèi)分布系統(tǒng)有兩個關(guān)鍵點(diǎn)。一是室內(nèi)分布系統(tǒng)器件頻段必須滿足8002500mhz，這一點(diǎn)可以通過采購符合要求的器件解決。二是各系統(tǒng)間無線干擾。無線通信系統(tǒng)間干擾的主要類型包括發(fā)射機(jī)雜散、接收機(jī)阻塞、互調(diào)干擾等。前兩種干

11、擾可以通過增加系統(tǒng)間隔離度來減小干擾，而互調(diào)干擾則復(fù)雜一些，需要避免使用有源放大器件或嚴(yán)格控制有源放大器件的技術(shù)指標(biāo)，還需要保證合路器的無源互調(diào)抑制指標(biāo)。 對于phs對wcdma的上行干擾，經(jīng)過各設(shè)備廠家及運(yùn)營商研究測試表明，將phs室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)使用頻段限制在19001910mhz，phs/wcdma合路器系統(tǒng)隔離度達(dá)到80db以上時，phs系統(tǒng)對wcdma上行的干擾可以控制在系統(tǒng)允許范圍內(nèi)。 為了使現(xiàn)階段建設(shè)的以phs為主的“多網(wǎng)合一”室內(nèi)分布在今后能順利接入cdma、gsm、wlan、umts（wcdma、cdma2000、tdscdma）系統(tǒng)，在建設(shè)時要遵循以下原則：

12、所有無源器件（功分器、耦合器、電纜、天線）頻段應(yīng)滿足8002500mhz。室內(nèi)分布系統(tǒng)應(yīng)統(tǒng)一設(shè)計，分步實施，設(shè)計時應(yīng)該充分考慮3g多網(wǎng)合路節(jié)點(diǎn)位置、節(jié)點(diǎn)功率問題?？紤]到3g多網(wǎng)合路器插入損耗有2db，在phs系統(tǒng)設(shè)計時要做2db的功率預(yù)留。嚴(yán)格遵循“小信號、多天線”的原則，保證室內(nèi)信號分布均勻。為避免phs系統(tǒng)與3g系統(tǒng)之間的干擾，phs信源基站必須工作于1910mhz以下。 三、現(xiàn)有室內(nèi)分布系統(tǒng)演進(jìn)思路 從2005年開始建設(shè)的phs室內(nèi)分布系統(tǒng)，各電信公司開始選用寬頻器件，使整個室內(nèi)分布系統(tǒng)的無源部分完全可以為將來的3g系統(tǒng)使用。整個室內(nèi)分布系統(tǒng)演進(jìn)分為，前期的規(guī)劃、建設(shè)

13、施工優(yōu)化、多業(yè)務(wù)引入等幾個階段。3g建設(shè)啟動前，認(rèn)真做好規(guī)劃設(shè)計工作 由于3g網(wǎng)絡(luò)的多業(yè)務(wù)、高速率特性決定了在做室內(nèi)覆蓋規(guī)劃設(shè)計時不能按照統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行，不同區(qū)域類型，不同業(yè)務(wù)目標(biāo)的區(qū)域應(yīng)用不同的覆蓋標(biāo)準(zhǔn)。將建筑物分成虛擬的幾個層次，通過室內(nèi)外基站配合共同形成覆蓋，用最少的基站完成覆蓋要求。將建筑物的室內(nèi)覆蓋由上至下順序分作了四個主要層面，分別是“高層強(qiáng)信號干擾地域”，“中層弱電波區(qū)域”，“低層話務(wù)量集中區(qū)域”以及“地下無信號區(qū)域”。3g室內(nèi)系統(tǒng)設(shè)計的重要關(guān)注點(diǎn)：需要給出每個室內(nèi)分布系統(tǒng)的新建或改造思路，并給出系統(tǒng)原理圖。選擇合適的信號源和器件，并給出它們的性能指標(biāo)。通過邊緣場強(qiáng)設(shè)

14、計，鏈路預(yù)算，天線口功率計算等，得到詳細(xì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D。 這一階段需要完成的工作：2006年開始建設(shè)的室內(nèi)分布系統(tǒng)應(yīng)統(tǒng)一設(shè)計（多網(wǎng)合一），分步實施。新建的綜合室內(nèi)分布系統(tǒng)方案中必須包含與3g系統(tǒng)合路以及3g主干和水平部分的設(shè)計，但在3g牌照明確前，暫不安裝3g合路器和干放。對現(xiàn)有室內(nèi)分布系統(tǒng)，在3g牌照發(fā)放前應(yīng)該進(jìn)行場景分類。請市場部門對已建室內(nèi)分布系統(tǒng)用戶群、3g業(yè)務(wù)量進(jìn)行預(yù)測，結(jié)合phs用戶話務(wù)統(tǒng)計將原來的phs室內(nèi)分布系統(tǒng)站點(diǎn)重要性進(jìn)行排序分類。確定各室內(nèi)分布站點(diǎn)的3g室內(nèi)覆蓋需求：全覆蓋或點(diǎn)覆蓋。做好已建室內(nèi)分布系統(tǒng)站點(diǎn)各項基礎(chǔ)、工程資料統(tǒng)計，在當(dāng)初建設(shè)設(shè)計中沒有進(jìn)行多網(wǎng)合一設(shè)計

15、的室內(nèi)分布系統(tǒng)，要先期進(jìn)行多網(wǎng)合一室內(nèi)分布設(shè)計。改造前對改造站點(diǎn)進(jìn)行測試，在室內(nèi)分布系統(tǒng)滿足  以便在3g牌照發(fā)放后第一時間能完成工程改造。3g全網(wǎng)規(guī)劃時，必須考慮現(xiàn)有室內(nèi)分布系統(tǒng)進(jìn)行室內(nèi)室外統(tǒng)一規(guī)劃，在室內(nèi)分布系統(tǒng)站點(diǎn)比較密集區(qū)域適當(dāng)加大的室外站站間距，以減少這一區(qū)域的無線干擾，降低后期網(wǎng)優(yōu)難度。對于未建設(shè)室內(nèi)分布系統(tǒng)的大樓，可以考慮應(yīng)用一些新的設(shè)備和系統(tǒng)完善室內(nèi)覆蓋。例如5類線分布系統(tǒng)、pico nodeb、pico rru等。在第一時間完成重要樓宇3g合路改造，完善3g室內(nèi)覆蓋 在3g網(wǎng)絡(luò)建設(shè)啟動以后，按照前期改造方案，組織廠家迅速完成重要室內(nèi)分布系統(tǒng)的“多網(wǎng)合一”改

16、造。要嚴(yán)格控制室內(nèi)3g信號泄漏到室外，同時也需要測試室外信號在室內(nèi)的強(qiáng)度和穩(wěn)定度，盡量減少室外小區(qū)在室內(nèi)的導(dǎo)頻數(shù)量和強(qiáng)度。 這一階段需要完成的工作：在改造前對現(xiàn)有phs室內(nèi)分布系統(tǒng)進(jìn)行測試，只有室內(nèi)分布系統(tǒng)符合中國電信室內(nèi)無線綜合分布系統(tǒng)技術(shù)要求的情況下才進(jìn)行多網(wǎng)合一室內(nèi)分布系統(tǒng)改造。為保證多網(wǎng)合路關(guān)鍵器件合路器器件指標(biāo)統(tǒng)一，建議進(jìn)行全省統(tǒng)一招標(biāo)、采購。嚴(yán)格控制室內(nèi)分布系統(tǒng)覆蓋范圍，降低室內(nèi)、外小區(qū)之間的干擾。一方面，要控制過多的室外信號進(jìn)入室內(nèi)：實際工程中，一般室內(nèi)小區(qū)信號邊緣場強(qiáng)要比室外信號在室內(nèi)的強(qiáng)度高10db左右。另一方面，要控制室內(nèi)信號泄漏到室外：實際工程中，一般要求室內(nèi)小

17、區(qū)泄漏至室外10米處的導(dǎo)頻信號強(qiáng)度應(yīng)低于-95dbm。認(rèn)真做好3g室內(nèi)分布系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，提高用戶感受。對重要大樓先期進(jìn)行傳輸擴(kuò)容到42m，以便基站開通hsdpa的需要。hsdpa引入室內(nèi)分布系統(tǒng) 引入hsdpa后，由于小區(qū)的峰值吞吐量、平均吞吐量都會大幅增加，對iub接口的傳輸資源要求大大提升，3g初期混合載頻組網(wǎng)基站需要配置46個e1。 引入hsdpa的時候，室內(nèi)話務(wù)量尤其是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)話務(wù)量的增加幅度，估計會遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于室外。因此對于hsdpa的網(wǎng)絡(luò)覆蓋來說，室內(nèi)比室外更重要。一般的地區(qū)在初期只需要一個載頻，一些用戶密集的數(shù)據(jù)熱點(diǎn)地區(qū)的室內(nèi)覆蓋可以直接采用兩個載頻。考慮用戶的移

18、動性，系統(tǒng)應(yīng)支持hs-dsch信道和dch信道的切換，同時支持與gprsedge之間的小區(qū)重選。 載頻配置 在組網(wǎng)方式上，需要從獨(dú)立載頻組網(wǎng)和混合載頻組網(wǎng)兩個方面來考慮室內(nèi)場景的組網(wǎng)。從hsdpa的技術(shù)特點(diǎn)來看，hsdpa可以充分利用r99/r4的剩余功率，負(fù)載門限可達(dá)90100%，而r99/r4網(wǎng)絡(luò)一般只會達(dá)到75%，混合組網(wǎng)的效率高于獨(dú)立組網(wǎng)，因此建議采用混合組網(wǎng)方案。 表2 單小區(qū)室內(nèi)分布系統(tǒng)容量測試結(jié)果 業(yè)務(wù) 測試點(diǎn)rscp 實測ue接入數(shù)量 室內(nèi)系統(tǒng)理論極限容量 基站rtwp上升 下行平均發(fā)射功

19、率 下行負(fù)荷上行 cs12.2k 70dbm、80dbm 78 78 38.9db   cs64k 70dbm、80dbm 20 20 36.3db  下行 cs12.2k 70dbm、80dbm 78 256  38.69dbm 36.98% cs64k 70dbm、80dbm 20 48  39.29dbm&nbs

20、p;42.46% ps384k 70dbm、80dbm 7 35  38.04dbm 31.84% 通過前期的實驗、測試在室內(nèi)分布系統(tǒng)中wcdma系統(tǒng)amr12.2k cs/ps64k的容量是上行容量受限，ps384k的容量是下行碼字受限。同時可以看到在室內(nèi)語音容量到達(dá)極限時，下行載波功率還有較大富余，完全可以支持hsdpar99對功率的需求。因此在室內(nèi)分布系統(tǒng)引入hsdpa建議首選單載頻混合組網(wǎng)策略，降低投資提高資源利用率。hsdpar99/r4共享一個載頻組網(wǎng)的方案可以滿足大部分室內(nèi)分布系統(tǒng)的業(yè)務(wù)要求。 如果hsdpa用戶的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量預(yù)計比較大，推薦采用引入第二個頻點(diǎn)，hsd