密集小区场景接入网协同组网方案研究

2022-09-11

一、引言

随着中国经济的高速发展, 各地的居民小区数目迅速增长, 住宅的密度也不断增加, 上海更是尤为突出, 在中心城区仍旧有不少的老宅区域, 形成了不同大小的密集型小区。它们有着共同的特点就是密集型小区都很大, 楼间距小, 纵深很深, 人口较为集中, 部分密集型小区形成了一定的商业、餐饮群。由于这种密集型小区的特殊性给4G网络覆盖造成了信号盲区或信号弱的普遍现象。随着技术的不断更新5G网的时代已经来到, 而5G与4G网络相比5G网络的信号覆盖度更难。由于5G网络技术主要采用超高频频谱, 这样能提供更高的数据传输速率, 但这一频段的电磁波传输距离很短, 且容易被障碍物阻挡, 但是由于目前存在大量的4G网用户和5G网的用户也在逐步发展, 因此加强密集型小区的深度覆盖显得尤为重要, 解决覆盖问题将是我们当下的重要课题[1]。

小区覆盖是城区深度覆盖的重要内容, 重点解决室外宏站不能有效的覆盖的区域, 其中建设范围包括:

(1) 重点指居民生活住宅小区。生活住宅小区的覆盖作为一个整体的覆盖, 包括小区地面、小区入口、底层、高层、会所、电梯、地下停车场等公共区域.

(2) 小区覆盖也可以延伸到小区周边一些已形成的固有商业圈、餐饮群、大型公园、封闭式街道等[4]。

(3) 高层电梯公寓、会所、楼宇均纳入室内分布系统范围, 小区覆盖重点要解决室外覆盖薄弱面覆盖区域。

(二) 密集小区的特点和覆盖难点

根据对无线环境和测试的结果分析, 进行密集小区分布系统建设的特点如下:

(1) 人口密度较大, 业务需求较为旺盛, 特别是市区的一些三高 (高档、高层、高入住率) 小区, 对运营商来说有很高的价值。

(2) 楼宇密集、楼间距小, 越是经济发达的地区, 土地使用率越高, 导致楼宇密集、用户密集。

(3) 由于建筑密度高, 间距近, 整个区域可以看作是一个大的整体建筑, 宏站信号只能覆盖范围区域周边和高层, 区域内部底层信号难以覆盖, 同时因为穿透损耗导致室内信号较

二、密集小区场景分析

本次密集小区覆盖思路主要是依靠第三方协助谈点、建设, 特别是由第三方提供主设备, 电信采用服务租赁方式获得小区深度覆盖需求的解决。可避免居民小区站点获取难、工程实施难等问题[2]。

小区深度覆盖考虑以下思路:

(1) 宏站:利用宏站覆盖小区, 合理利用小区周围可用资源, 并对基站设施做好美化处理。

(2) 高层天线对打:利用伪装天线在楼顶的天线对打, 对楼宇高层部分进行覆盖增强。

(3) 低层天线对打:利用伪装在门洞、草坪等区域的天线对打, 解决底层楼宇、道路及小区公共区域的弱覆盖问题。

(4) 低矮立杆:利用低矮立杆对附近居民楼覆盖, 与底层天线对打类似, 主要解决公共区域、道路等区域的覆盖问题[3]。

(5) 裙楼、阳台等可设置天线的平台:利用租房平台房源外墙、阳台或室内对指定区域覆盖。

(6) POP柜小站:利用POP柜站址或电源对附件居民楼覆盖, 相对低矮立杆覆盖范围更大。

(一) 密集小区需重点覆盖的范围差[5]。

目前对密集型小区覆盖问题主要通过以下两种思路:

(1) 寻找小区内各需要覆盖区域内相对高的建筑, 新建拉远站, 天线方向针对局部弱覆盖区域。其优点是建站较灵活, 隐蔽, 受居民干扰小, 覆盖有针对性。但是对低层信号覆盖效果很不理想, 覆盖效果受密集型小区发展的影响较大, 需要不断跟踪密集型小区内建筑变化进行优化调整。

(2) 建设室外分布系统。这种方式对密集型小区建筑进行分层覆盖, 高层通过室外站点来覆盖, 底层及小区内小路通过分布系统覆盖。其针对性强, 扩展性好, 覆盖效果最好。但是传统的分布系统建设复杂, 对分布系统器件的可靠性要求高, 后期维护存在一定困难[6]。

综上所述, 对几种覆盖方式进行对比如表1所示。

三、密集小区网络覆盖解决方案

(一) 网络覆盖的解决思路

对于大型的高层小区, 由于常住人口较多, 为吸引话务量, 一般建议采用建设宏蜂基站的方式覆盖室外部分, 同时兼顾改善覆盖室内房间信号, 而且可以作为电梯、地下室覆盖的信源。对于规模较小的高层小区, 可以采用拉远+天线作分布式覆盖, 天线可采用室外平板天线或全向天线, 由于传输距离较长, 直放站通常采用光传输设备。

稀疏型中低层小区, 此类小区结构一般比较分散, 建筑物间比较稀疏, 但因为附近其他因素的影响, 建筑物内小区内部信号较弱, 切换频繁。针对此类小区的特点, 可以采用性价比高的覆盖方式[7]。

(二) 密集小区组网方式

由于密集型小区覆盖有自己的特点, 所以在小区覆盖中的组网方式与通常的室内覆盖方式不尽相同, 下面根据其引入方式对常用的组网方式进行分类, 并介绍每种组网方式的特点[8]。

1. 传统覆盖方案

(1) 分布系统接入:采用分布系统引入方式, 需要提供基站或微蜂窝。为了充分发挥基站的作用, 通常基站耦合出一路信号, 直通端直接覆盖小区室外部分及私人房间, 耦合端信号可接电直放机 (干放) 或光纤直放站覆盖小区其他覆盖目标。

(2) 采用基站 (微蜂窝) 覆盖小区室外大部分区域, 但小区地下部分区域和电梯, 基站仍无法覆盖。对于大型小区, 距离基站较远的部分住宅楼区域, 也可能处在基站的阴影区内, 此时可采用光纤直放站来实现覆盖[9]。

(3) 基站 (微蜂窝) +光纤直放站的组网方式, 光近端机和光远端机之间采用光纤传输的方式, 可以实现长距离、大范围、满足不同输出功率要求的覆盖, 所以这种组网方式非常适合于大型密集小区, 对于覆盖目标比较分散的小型小区也很有优势。

2. 新技术覆盖方案

(1) 新型室分

Lamp Site、Qcell等新技术是近几年来退出的室内热点和盲点补充无线室内覆盖解决方案。他们均兼顾覆盖与容量, 采用了优化的硬件和系统设计, 具备体积小、外形美观, 架构简单、部署灵活、网络性能好、大容量、多模多频等特点。以lampsite为例, 其主要由Pico RRU (p RRU) 和Remote HUB (r HUB) 和BBU三个网元组成。其中, p RRU支持多频多模, 可同时承载LTE/UMTS/GSM等多个制式。功能模块可灵活组合不同的无线解决方案, 以满足不同场景下的无线覆盖要求, 可为用户提供无处不在的移动宽带业务, 更好的解决了密集小区覆盖难的问题。

(2) 新型宏站

AAU称做有源天线单元, 如下图所示, 在多个频段组网下, 传统方式需要选择两个RRU连接到一个无源天线, 采用AAU后, 2个RRU集成到天线中, 形成有源天线单元AAU。AAU, 有效整合运营商的天面资源, 简化了天面配套要求, 将射频单元与天线合为一体, 减小馈线损耗, 增强了覆盖效果, 更加适合多频段多制式组网的需求, 有效保护了运营商比机房更重要的核心资产天面资源。对于一个已有RRU和天线的站点, 如果要增加LTE业务, 将需要新增加一套新的RRU、天线、以及相关的附件, 而华为的AAU解决方案可以将新频段的LTE RRU集成在AAU内部, 同时集成原来的两副天线[10]。

四、密集小区覆盖实例

(一) 小区情况介绍及需求分析

1. 小区情况

以上海市广达新苑为例, 广达新苑位于上海市闵行区吴宝路580弄, 为住房小区, 共12幢, 10栋6层、2幢8层 (3-4单元, 13-14单元) 住宅, 其建筑面积为50000平方米, 本次覆盖小区建筑面积41000平方米。总体情况如下图3所示:

2. 广达新苑覆盖现状

广达新苑无原有信号覆盖, 本期采取组网方式, 对该小区进行信号覆盖。

3. 覆盖范围

如表2。

4. LTE容量分析以及分区配置

分区原则:

(1) 小区数=户数*平均每户人数*市场占有率*4G业务使用比例/每载扇连接数;

(2) 平均每户人数常规小区按照3.2人计算, 酒店式公寓按照1.2人计算, 对于宿舍性质的小区, 按照实际查勘情况计算。

(3) 市场占有率按照70%测算。

(4) 考虑到家庭宽带分流的因素, 4G业务使用比例考虑30%。

(5) 每载扇按照华为1200个连接数、诺西600个连接数计算。

(6) 原则上按照单载扇进行配置及小区划分, 个别情况下, 若综合考虑基于干扰控制的小区划分合理性, 可采用双载扇配置小区进行划分。如表3。综合容量与分区原则和实际测算分区数, 建议分区数为1个小区。

(二) 无线组网方案

分布系统建设方式:本次设计的分布系统为新建一路。

主设备的情况:新增BBU1台、Book RRU10台。

主设备安装位置、覆盖范围、和分区情况如表4。

覆盖方式

宏站覆盖:调整周边宏基站小区方向或者新增小区利用室内覆盖的群房新增站点。

【图4右下方为新增宏站】

微站:采用楼顶建站楼间对打进行覆盖, 优先选择宽垂直波束天线设备;地面采用杆站或低矮平台建站。

MDAS:楼顶对打+墙外立面天线 (2层或3层的高度) 。

室内传统布线系统:楼顶对打+墙外立面天线 (2层或3层的高度) ;楼顶对打+灯杆美化。因小区楼宇资产为业主私有, 协调难度较大, 故本次覆盖不采用。

(三) 覆盖效果分析

通过以上站点的部署, 小区覆盖质量有了很大的提高。测试结果如下:

该工程于2017年3月20日实施完成并投入使用, 用户感知明显提升, 达到了预期的效果。

五、总结与展望

密集小区建筑结构复杂、形态各异, 无线环境复杂, 工程实施难度大, 但是覆盖的意义重大且效益明显, 因此在设计小区覆盖方案时应根据市场需求及现场情况, 因地制宜, 更好的运用无线有线协同, 宏站多采用AAU设备、室分多采用新技术室分做出科学合理的覆盖解决方案。本文对居民密集小区无线覆盖和工程实例的项目进行了详细的说明, 针对不同类型的居民小区的覆盖方案和居民小区网络建设中应注意的问题进行了分析研究。对一些具体案例方案制定及网络优化, 根据其自身的具体情况进行了分析并得出相应的分析结果, 解决了密集型小区覆盖中存在的实际问题。

摘要：密集小区场景因为业主及市政规划等原因的限制, 往往存在是无线接入网的覆盖盲点。通过对密集小区场景分析, 提出符合密集小区场景下的无线网络建设方案, 解决该场景网络覆盖的难题, 同时提出无线接入网与有线接入网的协同, 从而为用户提供无处不在的优质互联网服务。

关键词：无线网,有线接入网,协同组网,密集小区