商務(wù)樓宇TD網(wǎng)絡(luò)覆蓋解決方案分析

劉英杰

（山東濟鐵工程建設(shè)監(jiān)理有限責任公司青島設(shè)計分公司，山東 青島 266002）

隨著電信市場的競爭日益激烈，移動通信對網(wǎng)絡(luò)覆蓋的質(zhì)量和深度越來越關(guān)注。商務(wù)樓宇是一個人口活動數(shù)量眾多通信量較大的區(qū)域，并且通信量具有明顯的規(guī)律流動性。隨著電信資費的降低和通信技術(shù)的發(fā)展普及，商務(wù)樓宇的通信量明顯提升，因此如何進一步優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，挖掘新方案加強室內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，對于移動通信如何在3G環(huán)境中提高市場競爭力具有現(xiàn)實意義。

1 典型方案策略分析

1.1 建筑結(jié)構(gòu)

在建筑物復(fù)雜多樣的結(jié)構(gòu)中，對覆蓋影響最大的是建筑的結(jié)構(gòu)，從建筑結(jié)構(gòu)的角度出發(fā)，主要可分為兩種結(jié)構(gòu)：

（1）塔樓

塔樓的主要特點有：一般為混凝土框架結(jié)構(gòu)，建筑高度一般在12-35層，35層以上的建筑叫超高層；他們共同環(huán)繞或者圍繞一組公共豎向交通形成的樓房平面；建筑物形狀一般接近方形，這種結(jié)構(gòu)具有截面小、厚度大、穿透損耗高等特點。

（2）板樓

板樓的主要特點有：建筑層數(shù)較低，一般不會超過12層；結(jié)構(gòu)主要為磚混結(jié)構(gòu)；建筑寬度較窄，建筑長度明顯大于建筑寬度，信號穿透損耗相對較小。

1.2 容量規(guī)劃

對于3G業(yè)務(wù)，不同的業(yè)務(wù)有不同的速率要求和質(zhì)量要求，同時這些業(yè)務(wù)是混合的，因此，在進行3G規(guī)劃時，必須對業(yè)務(wù)進行分類預(yù)測和分析，建立3G業(yè)務(wù)模型，為確定網(wǎng)絡(luò)規(guī)模打下基礎(chǔ)。3G業(yè)務(wù)的最大特點是多種業(yè)務(wù)的混合，最大的難點也是混業(yè)務(wù)條件下的業(yè)務(wù)模型的建立。不建立業(yè)務(wù)模型，3G的業(yè)務(wù)容量規(guī)劃與網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃就缺乏基礎(chǔ)。因此，預(yù)測3G業(yè)務(wù)種類、比例、流量，從而建立一個虛擬的3G業(yè)務(wù)模型是必須的。一般來講，業(yè)務(wù)模型的建立需要四個步驟：①為了獲得業(yè)務(wù)的忙時呼叫次數(shù)（BHCA）或忙時會話次數(shù)（BHSA），需要定量描述業(yè)務(wù)需求情況；②建立各業(yè)務(wù)特征參數(shù)；CS業(yè)務(wù)的特征參數(shù)就是通話時長和激活因子，PS業(yè)務(wù)除此之外，還需要許多描述業(yè)務(wù)特征的參數(shù)。③獲得網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃關(guān)鍵數(shù)據(jù)；獲得的關(guān)鍵數(shù)據(jù)就是各業(yè)務(wù)的忙時業(yè)務(wù)流量，即愛爾蘭（Erl）數(shù)。④按業(yè)務(wù)分類歸納數(shù)據(jù)。

3 GPP定義了5種基本業(yè)務(wù)為：AMR12.2k、CS64k、PS64k、PS128k 及 PS384k，考慮到 PS 域業(yè)務(wù)的上下行非對稱性，電路域CS業(yè)務(wù)與分組域PS業(yè)務(wù)的上下行業(yè)務(wù)比例一般分別定義為1:1和1:4。則估算流程的流程圖如圖1所示。

2 覆蓋方案

2.1 室外微蜂窩覆蓋方案

室外微蜂窩覆蓋就是指在室外使用微蜂窩小區(qū)制的方法，考慮建筑物的分布關(guān)系及特性，恰當?shù)脑谑彝獍惭b天線，使得在一定范圍內(nèi)達到無縫覆蓋。設(shè)計時遵循的原則：①由于微蜂窩采用的是多點化的小功率覆蓋，一般的設(shè)計穿透能力在一道墻，這就要求在樓宇的天線與每一面應(yīng)該都有直達徑；②道路及管道建設(shè)在走線時要充分考慮，走線要被合理設(shè)計；③覆蓋距離和環(huán)保要求的平衡在設(shè)計天線口功率時注意；④為減少樓內(nèi)的切換，應(yīng)采用正反兩側(cè)覆蓋樓宇，為滿足覆蓋要求，應(yīng)劃分為一個小區(qū)；⑤應(yīng)首選中層位置放置天線、次選樓頂放置都是為盡量降低對非目標區(qū)域的信號泄露；⑥采用異頻組網(wǎng)可以有效降低建筑物之間的信號泄露；⑦應(yīng)采用異頻組網(wǎng)同時避免了室外宏基站對建筑物內(nèi)的頻率干擾。

設(shè)計這種方案的主要優(yōu)點為：①從室外進入房間內(nèi)的信號覆蓋質(zhì)量較好；②干擾容易控制，單個蜂窩覆蓋范圍??；③天饋系統(tǒng)具有較小的體積，不容易識別，準入難度低，對安裝要求也不高；④同時可以滿足室內(nèi)室外的雙重覆蓋。其也具有一定的缺點：①需要在多點上安裝天線；②具有一定的復(fù)雜度，在設(shè)計時綜合考慮各種影響；③在地方及電梯內(nèi)部需要建設(shè)額外的室內(nèi)分布系統(tǒng)。

2.2 室外宏蜂窩覆蓋方案

宏蜂窩方案宏蜂窩大區(qū)制的覆蓋方式，完成對一定范圍內(nèi)樓宇的覆蓋：①以保證對樓宇的有效覆蓋，宏蜂窩的站點一般選擇距離樓宇50-200m的位置；②天線的位置一般在建筑物的中部往上；③天線的類型為水平半功率角小、垂直半功率角大的；④為了不影響建筑物的整體美觀，需要對天線進行美化設(shè)計，適當偽裝。

這種方案的主要優(yōu)點為：①投資成本較低，覆蓋面積較大；②覆蓋兼顧室內(nèi)和室外。方案缺點：①在區(qū)域內(nèi)很難形成無縫覆蓋，宏蜂窩方案受樓體的遮擋的影響比較明顯；②在樓宇的底層和高層以及樓宇背向天線的一邊常存在弱覆蓋的區(qū)域。

2.3 室內(nèi)分布系統(tǒng)覆蓋方案

采用建設(shè)室內(nèi)分布式天線系統(tǒng)的方式在覆蓋區(qū)域內(nèi)建筑的時候來進行覆蓋，在方案設(shè)計時一般遵循以下原則：①有良好的覆蓋在保證室內(nèi)信號在室內(nèi)區(qū)域；②信號在室外的泄露要嚴格控制；③可以在保證良好覆蓋的前提下，建議盡量采用小功率多天線的方式進行覆蓋，有效抑制泄露；④考慮以后頻段的擴展及多制式共天饋，天饋部分盡量選擇寬帶器件；⑤吸頂天線或定向天線可根據(jù)需要選擇；⑥有必要時可對天線進行偽裝；⑦建筑物的出入口地帶作為切換區(qū)。

方案優(yōu)點：①覆蓋在樓內(nèi)的均勻；②可以采用和2G共用天饋系統(tǒng)。方案存在的主要缺點：①業(yè)主協(xié)調(diào)較困難，新建室內(nèi)分布系統(tǒng)周期比較長；②室外區(qū)域無法覆蓋，只能覆蓋室內(nèi)區(qū)域；③鑒于建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，無法對房間內(nèi)部進行全面深度覆蓋，天線只能裝在走道和門口；④和室外站配合覆蓋，使大量的切換區(qū)在室內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)性能變差。

3 典型場景及其覆蓋方案設(shè)計

3.1 多層

一般板樓有以下特點：①建筑高度一般在12層以下，多層建筑基本為磚混材質(zhì)的板樓；②雖然可能會根據(jù)地形建設(shè)成弧形或“L”型建筑，板樓的長度明顯大于寬度，基本為條形結(jié)構(gòu)；③但一般來講，雖然板樓的建筑密度不會太高，但是由于建筑高度較矮，建筑密度相對較高；④每層容納的住戶比較多，建筑規(guī)模較大；⑤信號穿透的損耗相對比較小，建筑寬度較窄；⑥相對較規(guī)則建筑分布；分析覆蓋方案如下：①雖然可在重要程度較低樓宇或配合室外分布式方案使用，宏站覆蓋效果特別是底層的覆蓋效果難保證；②覆蓋電梯和地下車庫可以室內(nèi)分布；③采用樓頂天線和掛墻天線的室外分布天線覆蓋可根據(jù)樓宇的高度實現(xiàn)。

3.2 高層

一般高層建筑有以下特點：①建筑高度一般在12-35層，高層建筑多為混凝土框架結(jié)構(gòu)的塔樓，35層以上的建筑叫超高層；②每層容納的用戶較多，建筑規(guī)模較大；③建筑物穿透損耗比較高、厚度大、接近方形，截面小。

分析覆蓋方案如下：①雖然可在重要程度較低樓宇或配合室外分布式方案使用，但是宏站覆蓋效果特別是高層和底層的覆蓋效果難保證；②可以使用室內(nèi)分布系統(tǒng)覆蓋電梯和地下室部分；③采用樓頂天線和掛墻天線的室外分布天線對樓宇進行覆蓋。

3.3 商用建筑

這種小區(qū)的主要特點：①只有一棟或幾棟建筑，小區(qū)規(guī)模很小，沒有隔離的小區(qū)范圍；②高層建筑。

覆蓋方案分析如下：①通過安裝內(nèi)置上仰角的射燈天線或者路燈天線來對低層空間進行覆蓋；②抑制高層雜亂的無線信號、減少乒乓效應(yīng)及控制頻繁的乒乓切換，同時利用室外分布天線覆蓋樓宇；③為了以避免高層射燈天線信號傳播距離過遠帶來的對遠處小區(qū)的干擾站，慎重考慮樓頂下傾射燈天線的方式；④采用宏基站和室內(nèi)分布共同覆蓋的方式。

4 切換區(qū)劃分

需要合理的規(guī)劃切換區(qū)域為了保證覆蓋區(qū)域的良好通信，遵循的原則有：①不在切換區(qū)內(nèi)房屋的用戶盡量不放置；②盡量不在切換區(qū)內(nèi)放置一個簇內(nèi)的建筑；③盡量不在切換區(qū)內(nèi)放置大量用戶聚集的地方；④盡量不處在切換區(qū)內(nèi)放置用戶頻繁移動的地方；⑤在滿足容量的前提下，多RRU級聯(lián)盡可能的合并為一個邏輯小區(qū)；⑥應(yīng)當盡量采用異頻切換的方法。

使用多小區(qū)的設(shè)計來完成比較大型樓宇的覆蓋。多小區(qū)劃分時，切換問題是一個十分重要的問題。盡量將切換帶放置于建筑物出口，不僅減少了室外小區(qū)負荷，同時保證手機在進入室內(nèi)時能夠順利進行切換，所以一般在出入口的位置會安裝一個天線。

（1）電梯間切換帶設(shè)置

電梯是高層樓宇的必備設(shè)施，它具有空間密閉性強、人員相對集中的特點，對于電梯的信號覆蓋也一直是室內(nèi)分布系統(tǒng)中較難也是需要重點處理的部分，因此，盡量不要讓切換帶落入電梯內(nèi)部。

由圖2可以看出，第一種情況是沒有發(fā)上切換的情況。第二種情況與第一種有明顯的區(qū)別，它的切換帶切換帶位于大廳部分，大廳內(nèi)部信號強度一般較好，且信號強度在一個緩變的過程中，作為切換帶比較合適。第三種情況，切換帶處于電梯內(nèi)部，用戶在通話過程中，進入電梯，電梯門關(guān)閉后，隔離里信號，這時候還沒有來得及進行切換，很容易發(fā)生掉話、切換失敗等異常事件。

（2）關(guān)于高層小區(qū)的室外鄰區(qū)設(shè)置

所謂高層小區(qū)，顧名思義就是較高位置的小區(qū)，一般在十幾層以上。由于所處位置比較高，越區(qū)覆蓋的基站信號就有可能打的過來，室內(nèi)信號比較復(fù)雜、雜亂。因此，可以通過參數(shù)設(shè)置來改變切換狀況。比如，在高層和室外宏站設(shè)置成單向切換，同時把低層小區(qū)設(shè)置成雙向切換。

（3）低層小區(qū)的室內(nèi)外切換設(shè)置

通常情況下，室外小區(qū)與低層小區(qū)需要進行互操作，這種復(fù)雜性使得切換帶的設(shè)置變得更為重要。切換區(qū)域一般在室內(nèi)大廳的入口部分。

結(jié)束語

通過對TD網(wǎng)絡(luò)覆蓋的分析，解決了商務(wù)樓宇的TD覆蓋問題，為TD網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提供了可參考的方案，雖然在覆蓋方案上力求完美，但是依然存在需要改良解決的問題，主要有以下幾個方面：室內(nèi)覆蓋主設(shè)備的供電問題。當主設(shè)備RRU距離BBU超過150M后，就要使用壁掛式的小型開關(guān)電源，不能使用機房直流供電，這樣一來保障時間將會從原來機房供電的8小時減為3小時。特別在后期維護力度不夠的前提下，該問題將會逐漸暴露并且日趨明顯。室內(nèi)分布系統(tǒng)的建設(shè)，是2、3G網(wǎng)絡(luò)共存的問題，這兩個網(wǎng)絡(luò)之間會有各種復(fù)雜的互操作。一個良好的室內(nèi)覆蓋網(wǎng)絡(luò)，必須要考慮覆蓋和容量的均衡問題，這不僅僅和不同廠家的產(chǎn)品性能有關(guān)系，同時還與具體應(yīng)用場景和后期容量的增加有關(guān)，這一點還需要進一步研究。

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