居民小区场景4G网络室内外协同覆盖方式研究

崔波，李木荣，彭湘衡，杨一帆（中国移动通信集团设计院有限公司广东分公司，广州 510623）



居民小区场景4G网络室内外协同覆盖方式研究

崔波，李木荣，彭湘衡，杨一帆
（中国移动通信集团设计院有限公司广东分公司，广州 510623）

摘 要本文介绍了居民小区场景特点，通过对居民小区场景覆盖方式进行综合技术评估，优先推荐采用传统同轴室内分布系统和室外微蜂窝相结合的室内外协同覆盖方案，实现该场景下的信号有效覆盖。

关键词居民小区；覆盖方式；室内外协同

数据业务大部分发生在室内，大部分用户的覆盖投诉也来自室内，室内覆盖是打造4G优质网络的建设重点。随着4G网络的快速部署，网络建设重点由广度向深度转变，室内覆盖建设力度将继续不断加大，居民小区场景也将是室内覆盖建设的一个广泛而重要的场景。

居民小区4G无线网室内建设如何在遵循精需求、重协同、分场景、细改造、强管理的要求下，针对室内复杂环境进行分析，结合场景特点，综合考虑多种技术手段，选择合理的覆盖方式，实现高质高效的室内覆盖，是一个值得探讨的课题。

本文主要介绍居民小区场景特点，通过对居民小区场景下覆盖方式进行综合技术评估，优先推荐采用传统同轴室内分布系统和微蜂窝相结合的室内外协同覆盖方案，实现该场景下的信号有效覆盖。

1 场景特点

居民小区场景具有以下特点：人口比较密集，通信时间也相对集中，室内用户对通信的需求较大，对容量和通信质量要求高；建筑密集，排列比较规则，无线信号容易受遮挡，衰减严重；随着居民环保意识的增强，在居民区内一般无法建设宏蜂窝基站；室内分布系统一般无法深入到居民区内部建设，容易出现覆盖盲区，特别是高层、停车场和电梯；部分居民小区环境比较封闭。

根据居民小区场景的具体特点，可将小区建筑物分为高层小区 （10层以上建筑）、多层/中高层小区 （4 ～9层建筑）、别墅区和低矮住宅区（4层以下建筑）。居民小区的信号覆盖应结合以上场景特点和建筑物分类情况合理选择建设方案。

2 覆盖方式选择

2.1 常见覆盖方式分类

根据覆盖技术特点、设备类型、设备形态、场景应用等不同，针对室内场景的典型覆盖方式分类如图1所示。

2.2 居民小区场景下覆盖方式评估

居民小区场景下如何选择合适的覆盖方式将从四大维度进行评估：系统评估、建设评估、运维评估、技术评估。

其中系统评估包含覆盖效力和系统稳定性两项内容，占总体评估性能的权值分别为25％、20％；建设评估包含施工影响和建设成本两项内容，占总体评估性能的权值分别为10％、15％；运维评估包含监控能力和运维难度两项内容，占总体评估性能的权值分别为5％、5％；技术评估包含多制式支持能力、网络演进与扩容能力、产品成熟度3项内容，占总体评估性能的权值分别为5％、5％、10％。

以5分制作为评估手段，分别对每种覆盖方式的每项评估内容进行打分，数值越大代表该项评估越好，加权求和后得到每种覆盖方式的总体推荐度。通过专家访谈，针对居民小区场景的具体评估情况如表1所示。

传统同轴电缆分布系统纵深覆盖能力强，信号覆盖均匀，性能稳定，造价相对较低，对于物业敏感度不高的居民小区建议优先采用此方案。泄漏电缆分布系统信号由外向内覆盖，但居民小区通常内部隔断较多，信号纵深覆盖能力弱，内部覆盖效果较差。变频分布系统覆盖效果同传统双路同轴电缆分布系统，可有效减少天线、馈线、功分器、耦合器等无源器件的使用量，但居民小区尤其是地下室及电梯多建设单流分布系统，器件布放分散，不建议优选此方案。光纤分布系统相比传统同轴电缆分布系统，线缆易于布放，远端单元可直接放装或外接天线，有效减少传输损耗，施工简单，但多系统支持能力一般，建设成本相对较高，常用于密集居民小区。室内蜂窝覆盖施工简单、传输损耗小，对于小面积覆盖场景建设成本低，但多系统支持能力不足，在居民小区中使用造价成本高，产品成熟度有待进一步提升。微蜂窝覆盖相比室内分布系统信号纵深覆盖能力稍弱，施工简单、建设成本低，当前产品应用越来越多，常与室内分布系统协同使用。Relay作为现网系统信号的覆盖延伸，无需机房、传输及GPS，只需电源配套即可开通，但仅支持4G网络，无法同时解决2G、3G的网络覆盖和容量需求，产品成熟度需进一步提升。

图1 室内覆盖方式分类

表1 居民小区场景下覆盖方式评估

综上，本场景覆盖方式优先推荐采用传统同轴电缆分布系统、微蜂窝、光纤分布系统、室内蜂窝等方式，但是由于物业点现场条件限制，采用以上单一覆盖方式未必能保证网络信号质量，因此本文推荐采用室内外协同方式保证居民小区室内信号的良好覆盖。

3 室内外协同建设手段

3.1 室内站覆盖手段

室内站覆盖优先推荐采用传统同轴电缆分布系统进行建设。

3.1.1 技术特点

传统同轴电缆分布系统根据建设方式不同，可分为单路、双路同轴电缆分布系统，二者技术特点如下。

单路同轴电缆分布系统具备网络性能稳定、技术成熟度高、建设难度和成本低、网络运行与维护难度低、系统演进及升级能力强等优点。双路同轴电缆分布系统实现TD-LTE的MIMO特性，在相同载波配置和部署环境下，峰值速率约为单路同轴电缆分布系统的2倍，小区平均吞吐量约为单路同轴电缆分布系统的1.5倍。

原则上建议采用单路同轴电缆分布系统建设，当所在区域2G+3G宏站小区年均日流量达900 MB以上时建议采用双路同轴电缆分布系统建设。

3.1.2 具体建设方式

通过安装一定数量的无源器件包括天线、馈线、功分器、耦合器、合路器以及各种接头等，使信号均匀的分布在建筑物的每一个角落。首选天线入户安装，对于不能入户安装的，采用全向吸顶天线安装在走廊内房间门口处，由于户门的损耗较大，因此单一采用同轴电缆分布系统方案一般不能很好完成室内信号覆盖。总体建设原则是小功率、多天线，在半开放环境，覆盖半径取10～16 m；在较封闭环境，覆盖半径取6～10 m。

3.2 室外站覆盖手段

室外站覆盖优先推荐采用微蜂窝方式进行建设。

3.2.1 技术特点

微蜂窝基站的覆盖及容量介于宏站和室内蜂窝站之间，其结构紧凑、支持天线一体化安装（易于美化）及交直流供电，因此对天面要求较低，物业协调难度低；且当用于室外覆盖室内等场景时，微蜂窝基站的覆盖及容量更加匹配场景需求，综合成本较低。

微蜂窝基站可分为分布式微站及一体化微站两种，前者基带处理单元和射频处理单元分离，由BBU和微RRU构成，支持小区合并；后者将基带处理单元和射频处理单元集为一体，但不支持小区合并。

3.2.2 具体建设方式

根据覆盖目标情况，合理选择微蜂窝基站形式与天线覆盖方案。

3.2.2.1 高层小区的10层及以上楼层

对于密集高楼，建议采用微RRU+美化天线+小区合并的覆盖方式；对于稀疏高楼，根据物业条件灵活选用微RRU和一体化微站方式。建议采用在楼宇外立面安装定向天线，以平层对打方式向对面楼层进行覆盖；或在较低层建筑楼顶安装定向天线以低站高打方式向对面楼层进行覆盖，可采用射灯式或广告牌式美化天线。尽量采用垂直波束宽带较大的天线对高层进行覆盖。

3.2.2.2 高层小区的10层以下楼层、多层小区、别墅区和低矮住宅区

建议采用微RRU+灯杆伪装/美化天线+小区合并模式，将灯杆式美化天线等安装在小区内楼宇间的室外进行覆盖，在满足电磁辐射安全及业主要求的情况下，可以采用草坪灯等安装位置较低的美化天线，从下向上对目标建筑进行覆盖；对于小区内楼宇间不具备安装美化天线条件的，采取在外立面安装定向天线，以平层对打方式向对面楼层进行覆盖（如图2（a）所示），或者在较高层建筑楼顶安装定向天线，以高站低打方式从上向下覆盖（如图2（b）所示），可采用射灯式或广告牌式美化天线。

图2 微蜂窝覆盖方式示意图

3.3 室内外协同考虑因素

3.3.1 覆盖范围

室内站覆盖采用传统同轴电缆分布系统对电梯及电梯候梯区、地下停车场、小区室内公共走道等进行覆盖；室外站覆盖采用微蜂窝基站方式对建筑物内部、小区内走道、室外园区等区域进行覆盖。以此形成全方位、立体式覆盖解决整个居民小区的深度覆盖问题。

3.3.2 频段选择

原则上室外覆盖采用F频段或D频段，室内采用E频段。若覆盖目标属于较封闭场景，信号泄漏能够良好控制，则室外覆盖可考虑与室内同样采用E频段进行组网，或室内外均采用F频段组网，更能保证室内外协同的信号覆盖效果。

3.3.3 切换设置

（1）室内小区与室外小区间切换控制在居民小区出入口，室内小区信号很难覆盖高层楼宇靠窗口区域，因此应适当增加室内小区与室外小区之间的邻区关系。在较封闭的特殊场景，可使室内外信源小区一致，以减少切换。

（2）电梯的小区划分可把电梯覆盖信号与低楼层划分为一个小区，与平层之间的切换尽量设置在电梯厅处。

（3）地下停车场进出口由于车速较快，需要设置合理的切换带。进出口有较大弯道的出口，天线一般采用小板状天线，向外进行覆盖，安装位置一般控制在弯道附近，确保能将室内外信号良好衔接，确保切换带的合理。对于较直的地下室进出口，可以结合现场的安装条件，采用板状或者吸顶天线进行覆盖。

3.3.4 外泄控制

室内覆盖方式应通过“多天线、小功率”的设计方式实现对泄漏电平的精确控制；室外覆盖方式应尽量借助楼体本身阻挡，合理布置天线安装位置，并结合定向天线的方向角、下倾角调整控制小区信号的泄漏，在制订针对高层的解决方案时把周边的低层小区规划到整体解决方案中，以达到更好的控制信号外泄的目的。尤其应避免信号泄露至小区周边的公路，天线位置避免安放在临近马路的小区边缘，尽量利用楼宇建筑物阻挡信号泄露。

4 案例介绍

4.1 物业点情况

本次覆盖建设目标为某居民小区1～9栋楼宇电梯及地下室以及旁边别墅，所在区域类型为一般城区，周围较为空旷，小区内建筑较密集。小区楼高30～32层不等，每层3 m，覆盖面积约50 000 m2，小区基本呈长方形，建筑墙体较厚，地下室及电梯有弱覆盖情况，处于主干道路边应注意信号外泄造成干扰。

结合前期勘察，本物业点需在有限时间内完成高质量网络室内覆盖，根据业主要求，还需注意草坪布线及路灯天线的安装，保持室内外环境整洁。

4.2 建设方案

本次覆盖区域内建筑格局复杂，房屋内部分隔断较多，同时楼房之间非常密集，造成小区地下室、电梯、别墅区覆盖严重不足。

地下室部分主要以停车位为主，部分楼宇地下室建有2层，故采用新建单路同轴电缆分布系统进行覆盖，地下室停车位及车道以壁挂天线为主覆盖，天线距离为侧面20 m，正面40 m的覆盖密度，地下室车道出入口以及小区机房位置采用全向吸顶天线覆盖。别墅区面积较大并且业主不允许别墅区安装美化天线，故别墅区采用微RRU+射灯天线以及微RRU+路灯天线的方式分别从高层和底层进行覆盖，射灯天线安装在楼顶，路灯天线位于别墅区通道口处。楼宇高层主要采用微RRU+壁挂天线进行覆盖，低层采用微RRU+路灯天线进行覆盖。

本方案中，依据不同安装环境损耗情况，壁挂天线口功率输出范围为10～15 dBm，吸顶天线功率输出范围为2～12 dBm，射灯天线和路灯天线口功率输出范围为15～20 dBm。

4.3 效果分析

4.3.1 覆盖测试效果

该物业点未做室内外协同覆盖前，4G信号强度在-100～-120 dBm之间，弱覆盖现象明显。本次室内外协同覆盖建设完成后，地下室区域平均RSRP为-75 dBm，园区内道路平均RSRP为-70 dBm，具体测试效果如图3所示。

4.3.2 系统稳定性

该物业点室内外协同技术方案和所使用的设备均比较成熟，基站已开通运行近一年，期间系统稳定，无故障。

4.3.3 施工影响

室内施工处主要位于停车场，相对比较隐蔽；室外覆盖采用美化方案，伪装效果好，方案实施时未惊扰业主，未收到业主对施工和方案的投诉。

4.3.4 建设成本

经测算，该物业点工程总造价为33.11万元，单位面积造价为6.62元/m2，与该地区平均室内覆盖造价相当。

4.3.5 监控能力和运维难度

室内同轴电缆分布系统采用无源器件，监控能力一般，而室外微蜂窝基站监控能力尚可。本工程方案并不十分复杂，运维难度较低，日常维护比较方便。

4.3.6 多制式能力、网络演进与扩容能力、产品成熟度

该物业点RRU采用中兴DRRU3161产品，其它吸顶天线、板状天线、路灯美化天线均为室内覆盖常用产品，设备成熟度均较高。整体方案的多制式能力、网络演进与扩容能力均支持良好。

综上，该物业点室内外协同建设方案能够满足覆盖需求。

图3 物业点室内协同覆盖建设完成后测试效果图

5 结束语

本文主要介绍了居民小区场景特点，在对覆盖方式进行综合技术评估的基础上，优先推荐采用传统同轴室内分布系统和微蜂窝相结合的室内外协同覆盖方案，重点介绍了室内站覆盖和室外站覆盖的协同建设手段，并结合案例说明室内外协同覆盖方案的有效性。

Research on the indoor and outdoor collaborative covering method of 4G wireless network in the residential areas scene

CUI Bo, LI Mu-rong, PENG Xiang-heng, YANG Yi-fan
(China Mobile Group Design Institute Co., Ltd. Guangdong Branch, Guangzhou 510623, China)

AbstractThis article firstly introduces the characteristics of the residential areas scene. According to multi dimensional technology assessment of several covering methods, the article proposes the indoor and outdoor collaborative covering method, which combines indoor traditional coaxial cable distribution system and outdoor micro cellular base station, to achieve excellent signal cover in this scene.

Keywordsresidential area scene; covering methods; indoor and outdoor collaborative covering method

中图分类号TN929.5

文献标识码A

文章编号1008-5599（2016）04-0070-05

收稿日期：2015-11-27