有关统计数据表明,移动通信70%以上的业务发生在室内,3G网络中超过80%的数据业务发生在室内;在欧洲,已有12%的家庭只使用移动电话,高达25%的欧洲人正在考虑在家中不再使用固定电话而只使用移动电话。显然,实现高质量的室内覆盖已越来越重要。

1 室内覆盖存在的问题

完善室内覆盖,提升用户体验,已经成为无线网络发展的基本要求。以中国为例,国内三大运营商均已把室内覆盖当作建设的重点,其中中国移动TD三期建设有超过50%的站点是室内站。

目前无线网络的室内覆盖主要存在三方面的问题:其一,室内网络质量较差,导致室内用户数据业务体验不好;其二,故障率高,主要原因在于室内覆盖所采用的有源器件如干放、直放站等故障率远高于基站等主设备;其三,室内站话务吸收不足,导致室内设备利用率低于整体设备利用率,投资收益不佳。

另外,室内覆盖的设计规范也存在一些原则性的疏漏,比如:设计规范对于下行有明确的要求,对于上行却没有明确要求;对覆盖场强有要求,但对于系统的互调干扰却没有明确的要求。由于规范上的缺失,导致室内网络设计从规范层次上就已经失去了对覆盖质量的约束,设计存在一定的随意性,在工程实施过程中对质量无法进行有效监理。

此外,室内覆盖还有一个很重要的问题是责任主体不明确。在对室内覆盖进行优化时,设备厂商往往通过采用增加设备的方式来解决,导致室内覆盖的成本居高不下。

2 五种主要的室内覆盖解决方案

室内覆盖问题事实上并不是单纯的室内系统铺设问题,必须对网络有全面深入的了解,否则就会变成“头痛医头,脚痛医脚”,疲于应付。室内覆盖问题的彻底解决需要与整网的规划相结合,包括射频覆盖与算法相结合。另外,室内覆盖还需要控制高层导频污染或者高层干扰,并对频率进行统一的规划与使用。

目前业界主要的室内覆盖解决方案有:

BTS+各类干放+DAS:此方案在2G时代已广泛采用,目前主要应用在中国大陆、香港、台湾,是目前存量最大的一种室内覆盖解决方案。

BTS+DAS:印度、俄罗斯、中东、南美、非洲大多数国家主要采用此方案,此方案分布的地区最广,是普遍采用的一种解决方案。

BTS+光纤直放站(模拟)+DAS:主要在日本广泛使用。日本偏好光纤、有源分布系统,室内覆盖99%采用光纤直放站,1%采用射频直放站。整个日本市场95%以上采用模拟光纤直放站组网。

AP解决方案:此方案主要在西欧的一些国家中采用。目前欧洲室内覆盖建设量还相对较少。

BTS+无线直放站+DAS:此方案主要在没有有线传输的场景下采用。全球均有应用,但是总建设量不大,不是主流的方案。

以上五种方案中,前三种方案可以统一为RRU+BBU+DAS方案。 由于DAS有利于多系统共享分布式系统,因而是性价比最高、通用性最强的解决方案,未来仍然会有广泛的应用。

3G时代,华为提出的RRU+BBU分布式基站已成为业界主流,也成为室内覆盖的主要方案。RRU的出现使得干放和光纤直放站被替代,多RRU共小区的技术,解决了多RRU需要更多频率、PN码、扰码的问题,使得这种替代更为彻底。干放、直放站的故障概率是主设备的50~100倍,而且还没有监控,是故障的主要来源。华为采用最稳定、最完善的分布式基站解决方案,可以替代传统的干放、直放站等有源设备,大大提升室内覆盖网络的稳定性与可监测性。

另外一种有发展前景的室内覆盖解决方案基于AP,而FTTx的建设将会促进此方案的应用。此方案可能的形态是PON+多模AP+mini DAS,方案支持MIMO技术。由于芯片技术及软件无线电技术的发展,多模AP将会进入商用。

3 如何有效提升室内覆盖质量

不管采取何种技术来实现室内覆盖,都需要解决和提升覆盖的质量和效率。为此,华为首先从技术规范上提高了室内覆盖的设计与建设水平,已经具备了对整个室内覆盖进行系统级的设计、建设、检测与管理能力。目前,作为室内覆盖技术研究与实践的领跑者,华为可为运营商提供完善的室内覆盖咨询服务。

我们知道,室内无线网络的链路不平衡将会导致上行不足,此时手机有信号却无法接入,无法有效吸收话务,导致室内覆盖没有发挥应有作用,而传统的检测和验收手段无法发现与解决这类问题;在定位干扰问题时,对干扰源的特点和干扰通道的理解是非常重要的,但是传统的分析只看到了表面现象,简单地认为只存在外部干扰,并认为上行干放增益会产生上行干扰。由于对干扰成因存在错误的理解,以往室内覆盖普遍采用调低上行干放增益的错误方法,导致大量的站点出现链路不平衡。由于存在以上缺陷,以往的室内覆盖实际上是在进行低水平的大量建设,存在严重的隐患。针对这些问题,华为通过多种技术手段,可以从根本上定位与解决信号传输通道的质量问题,提高室内覆盖的质量,从而提升用户体验。

华为认为,导致以上问题的关键在于技术思路存在问题,缺乏全面的、系统级的思考和检测手段。打个比方:检测建筑物的坚固程度有两种方法,其一是对于建筑材料、设计方案和施工工艺进行检测,但这没有办法对建筑物整体的坚固程度进行检测;其二是模拟某个地震等级,检测建筑是否受损伤,损伤在哪里。第二种方法的可靠性明显优于第一种,而且检测效率大大提高。模拟一定等级的地震在技术上不可实现,但是对于电子设备,这样的模拟是可以实现的。利用主设备可以很方便地实现这样的功能,而且这种方法对于合格的系统和器件是没有损伤的。另外,充分利用商用手机的测量报告(MR),通过分析可以很方便地发现网络的问题。

通过深入的研究与实践,华为发现导致上行干扰的主要原因往往是在下行,只是症状表现在上行。这些原因主要包括:下行干放性能不良;接头松动;合路器性能不良。

针对以上问题,华为还特别开发了专用的工具与算法,并发展了一套完善的检测方法。这些工具与算法可以实现如下功能:定位互调干扰及验证系统的稳定性;弱覆盖区域的自动检测;链路平衡的系统级判断;室内信号外泄的远程判断;室内话务的充分吸收等。

这些工具与算法因通信协议的区别,实现方式各有特点。由于克服了传统方法的疏漏和缺陷,使得定位问题的效率大大提高。实践表明,这些工具与算法有助于大幅提升室内网络的覆盖质量。

4 成功应用案例

华为在全球大规模的无线网络部署实践中,获取了大量一手数据,验证了华为高效的室内覆盖解决方案,并使方案得到了不断的完善与发展。

例如,华为在一个商用GSM网上开展了采用先进的算法进行室内话务吸收的实验。实验对50个小区进行了相应的调整,并测量了话务量变化和掉话率。

从话务量变化趋势的测量上可以看到,全网话务量的变化是平缓的,但是室内话务量提升了近50%,表明话务吸收主要来自于算法的作用。但是,室内出现了掉话率上升的现象,此时全网掉话率没有波动,可排除设备故障的原因。