機場無線通信系統(tǒng)建設謀求共網(wǎng)方式LTE納入考量

成都雙流國際機場 | 陳清華 謝鑫

江蘇省郵電規(guī)劃設計院有限責任公司 | 畢丹宏

近年來成都雙流國際機場的客流量日益增加，新建的候機樓可滿足客流容量為3800萬人次，其語音和數(shù)據(jù)業(yè)務需求將大幅增加。候機樓內(nèi)的無線網(wǎng)絡覆蓋，需要充分考慮現(xiàn)有的語音業(yè)務和數(shù)據(jù)業(yè)務數(shù)量和種類，又需要有前瞻性，對遠期的網(wǎng)絡規(guī)劃做出合理提前布局。

為保證機場的服務質(zhì)量，網(wǎng)絡需要提供良好的通話質(zhì)量和數(shù)據(jù)業(yè)務體驗度。據(jù)悉，成都可能成為國內(nèi)TD-LTE實驗網(wǎng)建設的城市?？紤]到各個系統(tǒng)的傳輸能力，在網(wǎng)絡的建設和優(yōu)化時，機場網(wǎng)絡需要考慮到TD-SCDMA、WCDMA、CDMA、HSDPA、WLAN等制式。同時，還需提前考慮LTE引入等因素對分布結(jié)構(gòu)的影響，避免后期頻繁改動。

航站樓室內(nèi)無線網(wǎng)共建需求

機場航站樓內(nèi)的網(wǎng)絡是典型的室內(nèi)分布系統(tǒng)。新航站樓分為地下兩層，地上5層(含夾層)。航站樓建筑結(jié)構(gòu)復雜，有電梯井、地下室、電子設備機房等；裝修過程大量使用金屬，諸多原因?qū)е鲁霈F(xiàn)許多無線信號弱點和盲點。這樣會導致室內(nèi)分布系統(tǒng)分區(qū)多，分區(qū)間干擾控制難度大。因此，需要制定完備的方案，保障無線信號的全面有效覆蓋。

國內(nèi)已經(jīng)有很多無線通信系統(tǒng)的建設，實現(xiàn)了通信設施設備的共建共享，例如：昆明機場航站樓的室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)，上海世博會期間三大運營商的網(wǎng)絡建設等。共用資源包括：鐵塔、桿路、基站、傳輸路線等。因此，建設多網(wǎng)共用設備和線路的室內(nèi)分布系統(tǒng)，是一個實際而很有價值的選擇。

圖1 多系統(tǒng)共網(wǎng)建設示意圖

室內(nèi)分布系統(tǒng)共網(wǎng)建設的示意圖如圖1所示。圖中的多家運營商擁有自己不同的基站設備，通過POI(Point of Interface)設備將多系統(tǒng)的信號合路，引入統(tǒng)一的天饋分布系統(tǒng)進行傳輸。其中POI適用于合路系統(tǒng)多于3個的情況，POI能夠較好地抑制多系統(tǒng)間的交調(diào)。為保持信號足夠的功率，各運營商擁有各自的干放設備。不同運營商通過各自的天線進行放大，完成無線信號的覆蓋。實際中，不同運營商的設備共建共享可能有不同組合。

由于航站樓的結(jié)構(gòu)復雜，業(yè)務量按機場功能區(qū)的不同呈點狀分布，候機大廳、VIP候機廳等業(yè)務熱點區(qū)域需求量極大。為滿足網(wǎng)絡的無縫覆蓋，需要對整個航站樓內(nèi)進行區(qū)域劃分，采取分區(qū)覆蓋方式。合理劃分小區(qū)，滿足高業(yè)務量及點狀分布特征的需求，并盡量減少小區(qū)間的干擾。

首先，根據(jù)不同區(qū)域的功能及不同用戶的具體要求，測量和分析不同分區(qū)的信號功率需求；然后結(jié)合不同分區(qū)的空間特點，選擇合適的天線形式，確定天線的物理位置、數(shù)量。實際中考慮采用“多天線小功率”原則，即采用較低功率的天線，進行小區(qū)域覆蓋。這樣在布網(wǎng)后能靈活調(diào)整功率，滿足不同功率需求。

為迅速組網(wǎng)和靈活覆蓋，也可以采用射頻拉遠技術(shù)，即 BBU (基帶部分)+ RRU (射頻部分)結(jié)構(gòu)。兩個設備之間采用光纖傳輸信號，這種方案信號在傳輸過程損耗低，不泄露，不易受電磁波干擾。RRU拉遠適用于大面積、復雜區(qū)域的室內(nèi)覆蓋。

室內(nèi)共網(wǎng)建設和優(yōu)化關(guān)鍵

新建航站樓室內(nèi)分布系統(tǒng)的建設和優(yōu)化，需要統(tǒng)籌考慮多家運營商，保證各種制式網(wǎng)絡的信號質(zhì)量，將網(wǎng)絡間的干擾降低到合理水平。對于共址建設的系統(tǒng)，需要根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)，具體計算分析二者之間的相互干擾。

WLAN和TD-LTE技術(shù)的頻譜帶寬比 GSM和TD-SCDMA寬很多，而且它的頻譜利用率提高到很多。從這個角度講，WLAN和TD-LTE更適合承擔高速數(shù)據(jù)業(yè)務，適合于后期航站樓內(nèi)的業(yè)務需求。這里對WLAN和TD-LTE的室內(nèi)共網(wǎng)建設進行分析。

使用多頻合路器（POI）實現(xiàn)多個移動/無線系統(tǒng)共用同一分布系統(tǒng)。當WLAN系統(tǒng)與其他系統(tǒng)合路組網(wǎng)時，優(yōu)選的組網(wǎng)方式是WLAN在末端饋入網(wǎng)絡。例如當GSM、TS-SCDMA、TD-LTE與WLAN共網(wǎng)建設時，合路方案如圖2所示。WLAN信號通過多頻合路器，將射頻信號直接饋入TD-LTE室內(nèi)信號分布系統(tǒng)，實現(xiàn)射頻信號共用天饋傳輸。

圖2 多系統(tǒng)合路組網(wǎng)示意圖

國家無線電管理委員會對2.4GHz頻段設備的功率限制，使得AP最大輸出功率一般為100mw(20dBm)。由于AP發(fā)射功率有限，在天饋系統(tǒng)中經(jīng)過層層分支后，信號到達末端時可能功率不足。為了使單個AP的信號覆蓋更大區(qū)域，需要使用WLAN功率放大器，將AP信號放大。

不同廠商的合路器指標之間存在一定的差異性。因此，室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)進行WLAN和TD-LTE共網(wǎng)覆蓋時，可能會出現(xiàn)系統(tǒng)間耦合損耗達不到共存標準的情況。此時，需要在WLAN信號和TD-LTE信號接入室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)前增加濾波器，以降低WLAN設備在2.3G~2.4GHz頻段上的泄漏，以及降低TD-LTE設備在2.4GHz以上的帶外泄漏，從而滿足共存要求。

為了使兩種無線通信系統(tǒng)合理共存，還需要綜合使用頻譜隔離、站點隔離、天線隔離、外置濾波器等綜合措施，在現(xiàn)場加以解決。

測試表明，TD-LTE(E頻段)和WLAN共室內(nèi)分布系統(tǒng)組網(wǎng)時，需要滿足最小耦合損耗(MCL)為86dB；采用末端合路饋入方式時，對合路器隔離度要求為70dB，室內(nèi)分布天線水平距離至少為1m。實現(xiàn)LTE與WLAN共室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)，需要預留約20~30MHz保護帶。并且從頻率上看，TD-LTE和WLAN系統(tǒng)信號頻譜有至少30M的隔離，滿足共室覆蓋要求。

機場航站樓客流量大，對數(shù)據(jù)業(yè)務需求高，需要建設支持高速率業(yè)務的通信網(wǎng)絡。航站樓內(nèi)樓宇資源有限，對不同通信系統(tǒng)的進行共網(wǎng)建設，可以減少空間占用；同時，可節(jié)約線路、傳輸設備的成本開銷。

值得注意的是，建設方還需要通過技術(shù)分析和合理布網(wǎng)，使網(wǎng)間干擾在合理范圍內(nèi)，從而實現(xiàn)不同系統(tǒng)對資源的共建共享。