3G室内外协同覆盖解决方案200906完整版.ppt

室内外协同覆盖 打造无线宽带精品网络 3G室内外覆盖解决方案 3G室内外协同覆盖特性室内外协同覆盖关键点多RRU单小区技术在室内外协同覆盖中的应用 3 室内数据业务是提升3G运营收入的重要来源 根据DoCoMo统计表明 3G室内业务使用量高达70 而且多数是富有3G特色的新业务数据业务能促进用户ARPU值的提高 弥补语音ARPU值的下滑数据业务成为移动运营商开展差异化业务 提高ARPU值的关键驱动力 欧洲移动市场收入统计 十亿美元 来源 YankeeGroup NTTDoCoMo从04年开始加大了室内覆盖建设的力度 截止到2006年 室内基站数占总基站数的23 而且比例还在不断扩大 4 室内覆盖对网络质量非常重要 覆盖方面 由于建筑物自身的屏蔽和吸收作用 造成了无线电波较大的传输衰耗 形成了室内区域移动信号弱区甚至盲区 容量方面 建筑物诸如大型购物商场 会议中心 由于移动电话使用密度过大 局部网络容量不能满足用户需求 无线信道发生拥塞现象 质量方面 建筑物高层空间极易存在信号干扰 服务小区信号不稳定 出现 乒乓效应 话音质量难以保证 并出现掉话现象 5 完善的室内覆盖是构建精品3G网络的关键 3G的高频率带来了更高的空间损耗 过大的穿透损耗使得室外宏峰窝基站不能在室内提供充分可靠的无线覆盖更多的业务发生在室内 包括语音和数据业务 完善室内覆盖有利于提高网络容量 2G时代以话音业务为主 采用单一化的广覆盖策略 更多的是解决话音覆盖与容量的问题 2G时代 3G时代 从覆盖及容量两个维度来考虑 完善的室内覆盖必将是3G网络建设的关键所在 6 3G室内外协同覆盖特性分析 离散分布信号干扰和泄漏共室内分布系统话务分担平滑过渡 室内 室外一张网 共同分担全网的覆盖和容量共2G室内覆盖系统 快速建设3G室内覆盖系统 7 3G室内覆盖考虑因素 现场施工条件布线条件取电条件美观条件 室内信号质量环境干扰用户感受 终端耗电 扩容风险和难易度网络成熟期改造平滑扩容能力 建设及运维成本设备成本与数量省电降耗能力 3G室内外协同覆盖特性室内外协同覆盖关键点多RRU单小区技术在室内外协同覆盖中的应用 9 室内外协同覆盖关键点 什么时候需要建设室内覆盖 采用什么样的组网频率策略建设室内覆盖 如何确保室内外的正常过渡 如何快速建设室内覆盖 10 室外信号穿透覆盖室内的特征分析 当基站架设在待覆盖的大楼楼顶时 其室外信号在大楼内的信号分布特征如下 楼顶基站对室内高层比低层信号覆盖强 靠窗区域信号较强 信号随建筑物的内部深入而迅速衰减 地下室隔离较好 基本属于信号盲区 大厅如为玻璃顶层 将收到室外信号的较强的信号 深圳联通大厦 楼顶基站在20楼的信号分布 RSCP覆盖为 85dBm以上的区域占88 48 11 室外信号穿透覆盖室内的特征分析 当基站不是架设在待覆盖大楼楼顶 而是通过周边站点信号进行室外穿透室内覆盖时 由于实际组网中基站天线挂高多控制在30米左右 此情况下 待覆盖的典型建筑物 如30F建筑物 楼顶无基站 的楼层信号分布特征 通常表现如下 高层 一般认为20F以上 靠窗区域 属于信号弱区 中层 一般认为7 20F 靠窗区域 属于信号杂乱区 低层靠窗区域 属于信号弱区 其他区域属于信号弱区或盲区 12 室外信号穿透覆盖室内的特征分析 室外信号穿透覆盖室内 容易对室内靠窗区域形成沿窗户的自上而下的浅层强信号覆盖 但是室外信号难以到达建筑物内部深处 13 应用建议 不同于传统的TDMA WCDMA采用了自干扰的码分多址技术 其无线网络的覆盖 容量 服务质量等方面体现自相关的特性 因此 室内覆盖中 必须充分考虑室外信号穿透覆盖室内的信号特点 采取合适的室内覆盖方案 建议 室外信号穿透覆盖室内形成较强信号分布时 针对这类场景 通常可考虑不引入室内覆盖或推迟引入室内覆盖 如确有覆盖需求且主要是为了解决室内信号弱场问题时 建议采取同频组网方式 并在信号弱区有针对性的增强室内信号 如在某些居民小区中 就可以采取这种形式 当引入WCDMA室内信号主要是为了解决室内容量需求的时候 为使室内用户减少对室外小区的容量消耗 建议专门建设室内覆盖系统 并采取异频组网方式 有效吸纳来自室内的话务 如某些开放性很好的重要办公大楼 场馆等场所等 室外信号穿透室内 但是覆盖不足 此时引入室内覆盖 建议采取同频组网的方式 可有效满足覆盖和容量需求 可应用在封闭性较好的区域如隧道 地铁 一些商场 14 室内外协同覆盖关键点 什么时候需要建设室内覆盖 采用什么样的组网频率策略建设室内覆盖 如何确保室内外的正常过渡 如何快速建设室内覆盖 15 室内外组网方案分析 全同频组网和低层同频高层异频方案属于同频组网的范畴全异频组网和一层同频全楼异频方案则属于异频组网的范畴 16 同频方案分析 全同频组网方案 优点 提供了良好的平滑过渡性能缺点 受到室外信号影响大 实际能支持的最大路损大为减少 降低信号源的实际覆盖能力应用场景 适用于建筑物穿透损耗较大 无线环境较为封闭的室内环境 如地铁 北方众多的地下室低层同频高层异频组网方案 优点 吸取同频组网的优点 高层采用异频提供良好的覆盖和容量缺点 受电梯工程布线的限制 电梯和高层将发生大量的异频硬切换 对用户主观感受影响较大 该方案在原2G室内覆盖系统共用上 受到原方案设计影响大 工程上很难快速实现2 3G共用应用场景 受室外干扰信号影响较小 且楼层规模较小的楼宇 17 异频方案分析 全异频组网方案 优点 解决室内外信号的干扰和泄露 快速共用2G系统 有效分担室外网络负荷缺点 室外小区起压模 影响容量 室内外硬切换 成功率下降应用场景 外墙多玻璃结构 室外信号干扰较大但在一楼入口信号衰减迅速的情况一层同频全楼异频组网方案 优点 全异频组网方案的全部优点 解决室外小区因起压模测量而消耗容量的问题 一层同频小区 即过渡小区 可以提供良好的切换区域控制缺点 需新增一楼同频小区应用场景 适合高层 玻璃结构 室外信号在室内 含一楼 信号干扰大的情况 18 室内外组网方案特点 同频组网 最大的优点是提供了良好的平滑过渡性能 但是受到室外信号影响大 容易导致室内覆盖系统实际能支持的最大路损大为减少 而降低了信号源的实际覆盖能力 异频组网方案能够可以提供更高的容量 但必须规划好室内外出入口如正门口 车库等区域的硬切换 在室内区域 异频组网时 室内不受室外信号的影响 完全由室内小区提供信号覆盖和容量 因此 信号质量好 切换少 19 室内外组网策略建议 1 3G室内外同异频组网共同存在 在进行3G室内覆盖系统建设时 采用哪种组网方案 需要具体问题具体分析 不能一概而论 实际网络中 比较合理的情况是既有同频方案 又有异频方案 如果干扰可以控制 则建议采用宏蜂窝频点即同频方式 如果干扰难以控制 且硬切换性能可以满足室内覆盖网络系统KPI指标要求 则建议采用异频方式 干扰可以控制 建议值为10dB 在室内 室内覆盖系统的导频功率比室外基站的导频功率强10dB 使得室内的用户可以抵抗较大的信号波动而驻留在室内小区中 针对室外信号在室内波动小的区域 可以适当放宽要求 建议不能低于5dB 在室外 室外基站的导频功率要比室内分布系统的导频功率强10dB 确保室内小区对室外的影响足够小 使得离散分布的室内站点不对室外大网的组网拓扑造成冲击 对于室内外隔离较好的环境建议室内外使用同频方案 对于室内外隔离较差且有容量需求的情况建议室内外使用异频方案 20 室内外组网策略建议 2 严格控制室内外信号相互的影响 室外信号入侵 容易对室内靠窗区域形成沿窗户的自上而下的浅层强信号覆盖 但是室外信号难以到达建筑物内部深处 同时 室内信号通过建筑物的窗户等低损耗的区域泄漏到室外 高层信号外泄区域集中在无人区域的空中 影响小 主要控制室内信号避免泄漏到外围的道路上去 为减少室内外信号相互的影响 建议 控制室外信号在室内形成强覆盖 避免室外基站形成越区覆盖 增大天线的下倾角或者调整天线的方位角 适当调小室外小区基站的发射功率 控制室内信号的外泄 采用 多天线小功率 的天线设计方式 合理设计天线点位 一般情况下 应避免在窗户附近使用全向天线 在窗户附近 可以使用定向天线 并且方向指向室内 对容易发生信号泄漏的场景 建议增加天线点 减小每个天线点的输出功率 使信号比较均匀地限制在室内 21 室内外协同覆盖关键点 什么时候需要建设室内覆盖 采用什么样的组网频率策略建设室内覆盖 如何确保室内外的正常过渡 如何快速建设室内覆盖 22 室内外同异频切换特征分析 从切换机制上看 室内外切换有软切换和硬切换 结合室内外频率组网分析可知 软切换 软切换成功率高 能够满足各种场景 但是切换区域大 切换开销较大 且需和周围宏网小区互配邻区 当室内覆盖站点密集的时候 如密集城区 容易使宏站小区和室内小区的邻区数急剧增加 增加了信号控制的难度 进而加大了网络优化工作量 硬切换 室内覆盖和室外网络相对独立 邻区配置工作量小 对室外网络拓扑冲击小 异频硬切换成功率较软切换低 受信号波动影响大 如切换时机控制不好容易导致切换失败进而导致掉话 影响用户感受 23 室内外同异频切换特征分析 从切换发生的区域来看 室内外的切换区域主要集中在 室内外正门出入口室内外车库出入口室内电梯内外室内平层多小区之间室内靠窗区域室内中空区域多小区之间针对不同的区域 在规划上需要充分考虑到 避免不能及时切换或者切换区域过大 24 建议1 引入3G室内覆盖系统后 建议室内小区之间采用软切换 满足室内楼层之间 室内平层和电梯之间 室内平层多小区之间的各种场景下的切换 确保切换的成功率 针对内部中空的区域 需要严格控制天线覆盖范围 必要的话采用定向赋型天线 避免因信号混乱导致信号严重交叠 切换频繁 25 建议2 应避免靠窗区域成为切换区 在同频覆盖设计时 合理布设天线点位和设计合适功率 使靠窗区域中室内信号较室外信号强10dB 如室外信号在室内波动小 可以适当放宽要求 建议不能低于5dB 将切换区设置在窗外区域 从而避免室内的频繁的切换发生 26 建议3 室内外出入口需要设置合理的切换区 切换带原则上要求放在门外3 5米处人流量较少的地区 当大堂门外为人流量较大的街道时 室内外切换带放在楼内大厅内 避免街道人员从门口穿过时不必要的切换 当大堂门紧邻马路时 严禁将切换带设计在楼外的马路上 进出车库的切换区设计在车库出入口外 27 建议4 针对室外信号穿透覆盖室内信号很强 特别是在大厅中空的场景中 当室内外采用异频组网方案时 建议引入过渡小区 以保证切换成功率 避免发生室外小区到室内时发生电梯硬切换 过渡小区的设置是 针对出入口 增加引入和室外同频点的小区 在出入口处形成室内频点和室外频点这2个频点的信号覆盖 当用户进入室内时 软切入室内同频小区 并硬切入室内异频小区 当用户出室内时 触发压缩模式 从室内异频小区过渡到室外小区 实际应用中 可充分利用RRU对多载频的灵活支持 即将覆盖出入口的RRU 配置成双载频 这样 在不改变室内频点下小区组网拓扑 又严格控制了另一频点的信号覆盖区域 有效的解决大厅中空场景下的室内外切换问题 28 室内外协同覆盖关键点 什么时候需要建设室内覆盖 采用什么样的组网频率策略建设室内覆盖 如何确保室内外的正常过渡 如何快速建设室内覆盖 基于场景的小区规划共2G室分改造 29 场景划分 合理的小区规划 包括频率规划 小区覆盖范围 切换区的规划 这是建设良好室内覆盖的保障 为了提高小区规划的针对性 需要对室内环境进行场景区分 中兴通讯将室内场景区分如下 30 典型楼宇的多小区划分 深圳市联通大厦是中国联通深圳分公司投资兴建的新型办公大楼 联通大厦地面建筑高达24层 共计总建筑面积39483 9平方米 联通大厦属于典型楼宇 大多数室内覆盖场景都属于该场景 联通大厦的多小区划分采用水平分区的方式 利用建筑物满足联通大厦内部多小区之间的隔离 减少各小区之间的切换 同时低层电梯和1层属于同一小区 深圳试验网小区规划 31 大型场馆的多小区划分 大型场馆的特征是平层面积极大 体育场馆 机场 火车站等都属于这种场景 以沈阳奥体中心体育场为例 沈阳奥体中心体育场建筑面积10 4万平米 用地面积25 4万平米 长278米 宽235米 建筑高度82米 地上6层 看台分为上 下两层 奥运会净容量6万人 沈阳奥体中兴体育场的多小区划分采用垂直分区的方式 因此需要合理控制平层多小区之间的切换区域 32 大型生活小区的多小区划分 大型生活小区由多栋楼宇组成 单纯通过目前的室外宏站完全覆盖住宅小区是难以实现的 有必要引入园区分布系统 测试结果同时证明 分布系统采用了 多天线 小功率 的设计思想 可以充分满足住宅小区室外环境和居民楼1 6层的覆盖 每栋建筑均可以直视到分布系统覆盖天线 图中不同颜色的封闭曲线分别表示不同小区 保证WCDMA信号只需经过一次穿透即可到达居民楼室内 减小天线的功率 并能满足居民楼室内覆盖 为了减少小区数量 建议引入多RRU单小区技术 有效扩展单小区的覆盖能力 同时将生活小区内相近的几栋楼作为1个小区 33 交通集散中心的多小区划分 地铁采用BBU RRU的方式进行地铁覆盖 利用现有的泄漏电缆 尽可能利用地铁公司已经敷设的传输 加快地铁WCDMA覆盖进度 地铁的多小区划分思路是 以站台为小区划分节点 将地铁分段完成覆盖 34 室内外协同覆盖关键点 什么时候需要建设室内覆盖 采用什么样的组网频率策略建设室内覆盖 如何确保室内外的正常过渡 如何快速建设室内覆盖 基于场景的小区规划共2G室分改造 35 精打细算共2G室分改造 2 3G室分系统改造是主要的室内覆盖建设方式 建设室内覆盖的最大困难就是获取物业的工程施工许可 因此对于任何已经建设2G室内覆盖的站点 3G共2G室内覆盖系统就成为第一方案 共室内覆盖的前提条件 就是保证系统隔离和各系统信号允许路损大体平衡 对3G共室内覆盖 必须精打细算才能完成3G共室内覆盖建设 需考虑 采用指标良好的合路器 满足2 3G系统隔离 优选光纤传输的RRU作为信源 在2 3G信号的合路上 可以有效补偿WCDMA高频段带来的高损耗 保证WCDMA室内信号覆盖强度 确保2G系统的无源器件对3G系统的支持 采用 多天线小功率 的天线布放方式 做好电梯覆盖改造 使改造后的3G系统在室内形成均匀的信号覆盖 并有效控制对室外的信号外泄 36 功率匹配 2G 3G系统的传输及空间衰耗不相同为保证达到同样覆盖效果 需考虑系统合路的功率匹配问题 包括 天线口功率匹配WCDMA信号比GSM900 1800信号自由空间衰耗大10dB 1 5dB结合边缘场强的要求进行天线口功率匹配异频组网对边缘场强要求较同频组网低 信源功率匹配通常而言 WCDMA系统相对900MHz增加的损耗为13 7dBWCDMA下行频段2 11 2 17GHz 由此增加的频率损耗约为10dB WCDMA采用合路器共室内分布系统 由此增加的插入损耗为1dB 共用馈线 由于高频段带来的损耗增加了2 7dB 根据天线口和信源功率匹配特性 结合2G系统的边缘场强分布 计算3G信源功率需求 37 信源合路 与无源分布系统的共用 前期需要分析原分布系统是否能够达到3G系统的功率配置要求对于覆盖面积较小或者结构简单的无源覆盖系统 考虑直接共用整个2G分布系统如有必要可以考虑适当调整干线并对天线的数量和位置做相应调整 以满足3G系统的覆盖要求 与无源分布系统共用 38 信源合路 与有源分布系统的共用 有源分布式系统是在无源分布式系统上增加干放增强覆盖 有源设备可以有效补偿信号在传输中的损耗 从而延伸覆盖范围 有源系统多应用于2G系统下的各种大中型室内覆盖系统 有源设备将引入干扰和抬高底噪 干放 3G系统是自干扰系统 因此原则上不建议使用干放干放对施主基站的带来的噪声不能过大建议不超过1dB 在此前提下 可根据干放的性能调整上行增益 同时保证干放的上下行平衡不建议引入大功率的干放以5W干放为佳 10W干放慎用 20W干放不建议使用 过小功率的干放也不建议使用干放不允许级联干放级联将使上行链路迅速恶化建议干放应用于补充覆盖的区域 如电梯覆盖不建议干放应用于以满足容量为主的区域 干放的应用原则 39 信源合路 与有源分布系统的共用 上图所示的改造方式可以避免重复走线 减小施工难度 但是需要增加双频合路器建议在信源离覆盖区较远 增加新线路施工难度大的场所使用 40 信源合路 与有源分布系统的共用 上图所示的改造方式是新建一套3G室内覆盖系统的主干线 只共用整个分布系统末端的无源部分针对在覆盖要求高 容易走线的场所使用 41 无源器件改造 合路器 如果已有合路器 并预留了WCDMA的接口 则WCDMA信源信号直接接入合路器 如果原来的合路器不支持WCDMA或就没有合路器 则更换或新增多频合路器 无源器件如耦合器 功分器等所有器件工作频率范围必须满足800 2170MHz 如果考虑WLAN共室内分布系统 一般选800 2500MHz 相同馈缆时2100MHz信号衰减大 必要时更换为大直径馈缆或增加信源发射功率 42 馈线改造 原有GSM分布系统平层馈线中长度超过5m的8D 10D馈线均需更换为1 2 馈线 主干馈线中不使用8D 10D馈线原有GSM分布系统平层馈线中长度超过50m的1 2 馈线均需更换为7 8 馈线 主干馈线中长度超过30m的1 2 馈线均需更换为7 8 馈线考虑到在进行馈线改造所产生的馈线与接头的增加成本的控制 更换下来的1 2 馈线与接头可以用于更换8D 10D馈线 现有的GSM室内覆盖系统中所使用的馈线大多为8D 10D 1 2 其100m损耗如右表可以看出2000MHz的损耗与900MHz的损耗相差较大 在1 9GHz的频率以上一般不采用8D和10D馈线 建议馈线改造按以下要求 43 电梯覆盖改造 电梯可供出入走线点有限 一般集中在底楼或者最高楼 某些30层以上的楼宇电梯分段 损耗较大八木天线由于增益高 方向性好 价格适中被广泛用于室内覆盖系统中对电梯的覆盖 特别是GSM900系统但其在890 2500MHz宽频段内衰减量太大 不能在该频段内工作3G系统改造时 需更将八木天线换成板状天线 对数周期天线 并加大天线密度 保证边缘区域足够的电平值 44 天线改造 总体遵循 小功率 多天线 原则 根据模拟测试结果合理确定天线密度 使信号尽量均匀分布建筑物内部结构简单且地域空旷 如地下室 停车场 机场 大型超市 天线的分布密度可以较小建筑物内部结构复杂且隔墙较多 如卡拉OK包厢 饭店包间 密集型写字楼 天线的分布密度可以较大 尽量做到天线可视采取以下方式 严格控制信号的外泄采用建筑物遮挡定向天线由边缘往室内定向覆盖控制天线口功率建议使用天线工作频率范围为885 2500MHz 宜与改造前天线性能指标一致 如增益 半功率角等 3G室内外协同覆盖特性室内外协同覆盖关键点多RRU单小区技术在室内外协同覆盖中的应用 46 多RRU单小区技术在室内外协同覆盖中的应用 多RRU单小区技术原理多RRU单小区案例介绍 47 多RRU单小区技术原理 所谓多RRU单小区技术 是指将一个小区的覆盖范围划分成多个小覆盖区 每一个小覆盖区用不同的RRU及其天线进行覆盖 下行方向上全小区 多RRU 发射 所有覆盖区的发射信号相同 上行方向上分RRU覆盖区接收 在各个小覆盖区由不同的接收天线进行接收 具体的信号处理流程原理如下图示意 3个RRU的同一载频组成一个小区 3个RRU的覆盖区不同 在上行方向 多个RRU接收的信号分别送入BBU 基带处理单元 BBU对各个RRU进行多径搜索和RAKE解调 并把解调的各个RRU 可能只有一个RRU有信号 也可能多个RRU都有信号 的信号进行最大比值合并 再进行后续处理 48 多RRU单小区技术原理 在小区内 各个RRU覆盖区之间的切换在多径搜索和选择中就完成了 不用RNC和UE的信令交互和控制 下行方向 生成的下行信号复制成多份发送给各个RRU 从而实现了全小区方式的效果 从多RRU单小区技术原理可知 该技术适用于覆盖受限的场景 其适用场景有 室内覆盖 如住宅小区 以满足覆盖为足 利用多RRU扩大单小区覆盖范围 地铁 隧道 地下停车场等封闭性覆盖为主的场景室外分布系统 应用在城中村解决覆盖问题 高速等线状场景 可有效减少小区数 减少切换频度 提高网络质量 49 多RRU单小区技术在室内外协同覆盖中的应用 多RRU单小区技术原理多RRU单小区案例介绍室内外环境介绍BBU RRU组网优化测试效果 50 深圳联通大厦周围环境 以深圳联通大厦作为应用案例联通大厦位于福田中心CBD区 这里建筑物密集 楼层高 平均都在20层以上 51 深圳联通大厦周围环境 深圳联通大厦楼顶基站共4个小区 天线挂高约为70米 周围最近基站为电信枢纽楼基站 距离联通大厦355米 对联通大厦有较大影响 可知 深圳联通大厦周围无线环境复杂 更能体现密集城区下室内外协同覆盖对于干扰 容量等的严格要求 可作为典型的应用案例 52 深圳联通大厦室内环境 联通大厦地面建筑高达24层 共计总建筑面积39483 9平方米 联通大厦玻璃幕墙结构 整体室内场景复杂 B1层 地下车库 封闭性好1F 大厅 中空 1 3F共用空间 顶棚为玻璃结构 室外信号可通过顶棚直接覆盖到大厅5F 机房 整体是大开间 53 深圳联通大厦室内环境 联通大厦室内场景 14F 办公层 有天井平台 可供茶歇 桌谈19F 办公层 开放性较好24