鼓浪嶼多場(chǎng)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(mén)鼓浪嶼風(fēng)景區(qū)不同場(chǎng)景下4G LTE 網(wǎng)絡(luò)信號(hào)深度覆蓋的需要，結(jié)合鼓浪嶼的實(shí)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(cè)試結(jié)果表明，DiPSy能實(shí)現(xiàn)設(shè)點(diǎn)區(qū)域信號(hào)的良好覆蓋，為4G在復(fù)雜場(chǎng)景情況下提供一種簡(jiǎn)潔適用的網(wǎng)絡(luò)覆蓋方案，保證用戶體驗(yàn)的同時(shí)降低了建設(shè)及維護(hù)成本。

【關(guān)鍵詞】深度覆蓋 多場(chǎng)景 DiPSy

1 引言

國(guó)內(nèi)三家運(yùn)營(yíng)商相繼展開(kāi)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(hào)，處于高頻段的4G無(wú)線信號(hào)繞射能力差、空間衰減大，在一些復(fù)雜場(chǎng)景下很容易出現(xiàn)信號(hào)覆蓋的盲區(qū)和弱區(qū)，導(dǎo)致信號(hào)在2G、3G和4G網(wǎng)絡(luò)間頻繁切換，影響用戶使用體驗(yàn)，因此，如何完善不同場(chǎng)景下4G信號(hào)的深度覆蓋，成為運(yùn)營(yíng)商們迫切需要解決的問(wèn)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(wú)線信號(hào)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(shí)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(shí)際覆蓋的需要，AU和RU間可以通過(guò)EU級(jí)聯(lián)（一臺(tái)EU可連接多臺(tái)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(hào)進(jìn)行射頻/基帶信號(hào)變換，并由光纖通過(guò)EU或直接傳輸至需要信號(hào)覆蓋的位置，由安裝于該位置的RU將光纖下行信號(hào)進(jìn)行基帶/射頻信號(hào)變換，并經(jīng)由RU連接的MIMO天線發(fā)射出去，實(shí)現(xiàn)無(wú)線信號(hào)覆蓋。同時(shí)，RU將天線接收到的移動(dòng)終端發(fā)射的上行射頻信號(hào)進(jìn)行射頻/基帶信號(hào)變換，由光纖通過(guò)EU或直接傳輸至機(jī)房的AU，AU將光纖上行信號(hào)進(jìn)行基帶/射頻信號(hào)變換，接入基站設(shè)備，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)終端與基站設(shè)備間的通信。根據(jù)需要，一臺(tái)AU可連接多臺(tái)EU或RU，且RU可以以多級(jí)級(jí)聯(lián)方式使用。本系統(tǒng)用于2G、3G、TD-LTE、WLAN無(wú)線通信信號(hào)深度覆蓋以及固網(wǎng)寬帶信號(hào)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(diǎn)：

（1）支持多制式信號(hào)源接入：包括2G、3G、4G、WLAN等信號(hào)；

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

（3）支持TD-LTE 40M/50M/60M等信號(hào)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(shí)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(guó)移動(dòng)網(wǎng)管平臺(tái)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(wú)風(fēng)扇自然散熱設(shè)計(jì)；

（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(hào)有效覆蓋距離大于50 m。

2.2 關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)

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

（1）一體化和小型化設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)：RU單元采用一體化設(shè)計(jì)技術(shù)，具有重量輕、體積小等優(yōu)點(diǎn)，施工時(shí)可安裝在現(xiàn)有的公安監(jiān)控桿、市政路燈桿或外墻上，無(wú)需單獨(dú)建桿，解決了承重和風(fēng)荷等問(wèn)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(jì)時(shí)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(shí)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(chǎng)景的需要，減輕了天線對(duì)市容景觀的影響，有利于運(yùn)營(yíng)商對(duì)敏感熱點(diǎn)區(qū)域的信號(hào)覆蓋。

（3）傳輸時(shí)延補(bǔ)償技術(shù)：本系統(tǒng)對(duì)光纖傳輸過(guò)程中可能產(chǎn)生的時(shí)延采用了軟件時(shí)延補(bǔ)償技術(shù)，可使RU遠(yuǎn)端單元無(wú)需具備一般4G網(wǎng)絡(luò)延伸覆蓋系統(tǒng)所必需的GPS信號(hào)接收裝置，可應(yīng)用于某些無(wú)GPS信號(hào)的場(chǎng)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(cuò)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(dú)立的短路、過(guò)流、過(guò)壓保護(hù)功能，可保證某一支路電源有問(wèn)題時(shí)其它支路仍可正常工作。RU遠(yuǎn)端單元可根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景需要，支持-48V直流遠(yuǎn)供或本地交流取電。

2.3 應(yīng)用場(chǎng)景分析

移動(dòng)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?yàn)樵S多商業(yè)區(qū)、居民區(qū)、金融區(qū)、廣場(chǎng)、旅游景點(diǎn)等熱點(diǎn)區(qū)域缺少宏站站點(diǎn)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(hào)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(dòng)網(wǎng)絡(luò)為達(dá)到最佳的網(wǎng)絡(luò)性能，同時(shí)減少網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)成本，正朝著小功率、點(diǎn)多分散、微場(chǎng)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(yàn)，容易實(shí)現(xiàn)對(duì)城市微場(chǎng)景的信號(hào)覆蓋，主要體現(xiàn)在以下兩方面：

（1）覆蓋補(bǔ)盲：可快速實(shí)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(hào)覆蓋；

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

3 鼓浪嶼多場(chǎng)景覆蓋實(shí)施方案

3.1 場(chǎng)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(wàn)國(guó)建筑博覽”之稱(chēng)。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(wú)法大量建設(shè)宏站，低層弱覆蓋問(wèn)題嚴(yán)重。而若使用低矮桿建設(shè)方式，桿體無(wú)法承受傳統(tǒng)的多制式設(shè)備，且配套箱體體積過(guò)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(chǎng)景信號(hào)覆蓋要求，傳統(tǒng)方案無(wú)法解決上述問(wèn)題。

3.2 實(shí)施方案

中國(guó)移動(dòng)廈門(mén)分公司為了解決鼓浪嶼的4G信號(hào)覆蓋問(wèn)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(diǎn)，同時(shí)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(shí)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(shí)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(gè)AU、57個(gè)RU，其覆蓋圖如圖3所示，安裝效果如圖4（a）、（b）所示：

3.3 測(cè)試結(jié)果

（1）測(cè)試環(huán)境

本次試點(diǎn)測(cè)試區(qū)域?yàn)閺B門(mén)鼓浪嶼風(fēng)景區(qū)的漳州路、晃巖路，該路段周?chē)课荼容^密集，小路蜿蜒曲折，又有山體、樹(shù)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(diǎn)，進(jìn)行區(qū)域深度補(bǔ)充覆蓋。本次測(cè)試選取了2個(gè)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(yàn)證遠(yuǎn)端站點(diǎn)性能，具體測(cè)試位置如圖5紅色線條所示：

（2）測(cè)試數(shù)據(jù)

◆定點(diǎn)區(qū)傳輸速率測(cè)試

定點(diǎn)區(qū)測(cè)試數(shù)據(jù)如表1所示。

◆路測(cè)指標(biāo)

測(cè)試區(qū)域內(nèi)的各項(xiàng)路測(cè)指標(biāo)如表2所示，由表中數(shù)據(jù)可見(jiàn)，開(kāi)啟RU單元后各項(xiàng)路測(cè)指標(biāo)都得到了較大提升。

（3）測(cè)試小結(jié)

通過(guò)對(duì)測(cè)試區(qū)域內(nèi)各個(gè)站點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果如下：

◆所有遠(yuǎn)端站點(diǎn)（RU）均可正常接入，性能穩(wěn)定；

◆站點(diǎn)間切換正常，無(wú)論是RU之間或RU與宏站之間；

◆RU覆蓋區(qū)域內(nèi)，無(wú)線信號(hào)的RSRP值、SINR值和數(shù)據(jù)傳輸速率總體情況良好，相比RU開(kāi)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(yùn)行了一年多時(shí)間，各項(xiàng)測(cè)試數(shù)據(jù)表明，DiPSy能較好地實(shí)現(xiàn)設(shè)點(diǎn)區(qū)域不同場(chǎng)景下無(wú)線信號(hào)的良好覆蓋，保證4G用戶良好的使用體驗(yàn)。在2016年9月“莫蘭蒂”超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)襲擊廈門(mén)時(shí)，安裝在鼓浪嶼上的DiPSy設(shè)備無(wú)一受到損壞，驗(yàn)證了設(shè)備設(shè)計(jì)和安裝的合理性，DiPSy的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)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(wú)需單獨(dú)建桿，方便系統(tǒng)的安裝和維護(hù)；

（3）遠(yuǎn)端單元無(wú)需GPS時(shí)鐘接收裝置，拓寬了產(chǎn)品的應(yīng)用場(chǎng)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(yùn)營(yíng)商可根據(jù)場(chǎng)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(jí)維護(hù)降低了維護(hù)成本。

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

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