室内深度覆盖的解决方案

新型室内分布解决方案中国电信交流，2010.6AdecadestruggleloveinGRENTECH室内分布的现状与问题DDS数字光纤室内分布数字室内综合覆盖方案2AdecadestruggleloveinGRENTECH一、室内分布的现状与问题3AdecadestruggleloveinGRENTECH4效率低下•传统室内分布系统的功率利用效率低下；•传统分布系统很难做到功率的均匀分布；干扰与噪声•对于高层导频污染问题尚无有效解决方法；•以直放站为信源的室分系统会抬升施主基站底噪；施工维护困难•传统室分存在施工困难、监控困难和维护困难；•资源无法共建共享，浪费严重，投资收益不高。AdecadestruggleloveinGRENTECH5•传统的室内分布系统覆盖效率非常低，绝大部分（95%）的功率都浪费在信号的传输与分配网络上；•传统的室内分布系统的功率分配方案很难作局部修改及调整，一旦设计完成，调整就意味着重新设计功率分配方案；•传统的室内分布系统很难做到局部的、动态的功率调整；•传统的室内分布系统不能很好的支持多频多模（2G/3G/WLAN）的共享共建；•传统的室内分布系统需要用到大量的干放，容易引起干扰的问题；•传统的室内分布系统设备种类繁多，监控及维护均较困难，且设备质量不高，系统（尤其是大型系统）的整体可靠性较低。AdecadestruggleloveinGRENTECH•传统室内分布系统的射频功率绝大部分是损耗在传输馈线及功率分配器件上，越是大型的系统，损耗情况越是严重；•一座20层的写字楼，每层面积1500平方米，按平均每层布放6面天线计算，共计120面天线；•假定主干馈线损耗为6.0dB/百米，主干馈线的平均长度为60米，其平均损耗为60×0.06=3.6dB；•假定主干上平均经过5级功率分配，则介质损耗与接头损耗为：0.5×5+0.1×2×5=3.5dB；•这样主干上的总损耗为：3.6dB+3.5dB=7.1dB，即消耗在主干传输路径上的功率占到整个信源功率的80.5%，考虑信源的功率效率在10%左右，楼层内部功率分配效率一般在20%以下，则该室内分布系统整体效率将不到0.4%；•若假定平均每面天线辐射功率10dBm，120面天线合计约1.2W的总功率，则信源输出总功率至少20W，则其整体功耗约为250W，效率为0.48%，此数据与前面的计算吻合。66AdecadestruggleloveinGRENTECH•假定覆盖1平方米面积大约需要0.1mW左右的有效覆盖功率（10mW/100平方米）；•根据国家统计局的发布数据，2009年全年房屋施工面积为31.97亿平方米，其中住宅面积25.08亿平方米，假定上述住宅建筑的80%都需要建设室内覆盖系统，则覆盖面积将达到20.06亿平方米；•假定室内覆盖系统的平均功率利用效率为0.4%，且对新建房屋考虑平均三套系统覆盖，即2G+3G+WLAN，则这些建筑室内覆盖一年的总耗电量大约为13.2亿度，折合每年每平方米耗电0.658度；•按《2005年城镇房屋概况统计公报》，截止2005年底全国既有城镇房屋建筑面积的保有量为164.51亿平方米，以80%的覆盖率计算，则既有室内覆盖系统的年耗电量就高达86.6亿度；•这样，仅一个运营商的室内分布系统的耗电量就相当于三峡一个多月的发电量（三峡的年平均发电量为847亿度），折合350万吨标准煤（872万吨CO2排放量）。7AdecadestruggleloveinGRENTECH高层住宅的乒乓切换问题高层住宅的夹心层问题8AdecadestruggleloveinGRENTECH9天线置于附近建筑的楼顶天线置于本建筑的楼顶AdecadestruggleloveinGRENTECH10上行注入噪声正比于所有直放站与干放的输出功率之和；传统室内分布系统需要使用大量的干放以补偿传输过程中的功率损失；AdecadestruggleloveinGRENTECH11CDMA基站底噪：-113+NF_BTS=-110dBm如要求直放站对基站底噪抬升贡献小于1dB，则直放站上行增益须满足：G_UL(dB)L+NF_BTS-NF_rep-5.87当基站输出功率一定时，基站底噪抬升正比于室内分布系统所有有源器件的输出功率之和；覆盖面积越大，则所需要的基站输出功率就越大，或者需要更多的独立基站。AdecadestruggleloveinGRENTECH12此表将所有与室内分布有关的项目成本都折算到单位面积上，确立统一的比较标准；传统室内分布方案的构成比例大约为馈线50％，信源25％，无源器件约10％，天线约7％，其它耗材及集成费用8％；一个现实是，由于各大运营商的集采，致使设备成本不断下降，迫使集成厂家想方设法多用馈线，赚取集成费。AdecadestruggleloveinGRENTECH13衡量室分系统有效性的标准是：它是否尽量低损耗地、均匀地将信号覆盖到建筑物的目标区域；传统室内分布系统不能做到均匀的信号分布，一个好的设计可以将天线口的功率变化控制在3dB以内，但是实际施工中很难保证这一点；由于成本的压力，许多器件不断简化，设计余量不足，再加上施工质量不易控制，造成大型室内分布系统容易出问题；传统室内分布系统对网络的各节点监控能力不足，出了问题或者不知道，或者知道了也很难定位；对于多种类型多种制式的室内分布系统，合适的合路点是一个问题；传统室内分布系统犹如“大锅饭”，很难调整以适应不同的需求，浪费现象很严重，不能做到物尽其用。AdecadestruggleloveinGRENTECH二、DDS数字光纤室内分布•数字光纤DDS；•光纤代替馈线；•设备的小型化；•多制式覆盖14AdecadestruggleloveinGRENTECH1515•3G/4G系统中的能量消耗直接正比于其数据速率的；•因为频谱稀缺，3G/4G系统要求其基带设备具有非常高的数据处理能力。•假设路径损耗正比于R-4，若须保持100kbps数据速率，则距离每增大10倍，功率须提高10000倍；•一种更好的做法是：将信号传输分成两段，第一段是通过有线网络（光纤）将信号传输至建筑物的各个楼层，第二段再通过建筑物内部的分布式天线将信号辐射出去。AdecadestruggleloveinGRENTECH•改传统的光纤到楼为光纤到楼层，一台设备覆盖一个楼层，楼层内部仍按传统的方式布线，这样就使信源更接近天线，减少了信号在传输与分配过程中的损耗；•覆盖粒度变小使覆盖更有针对性，场强分布更加均匀，并无须使用任何干放；•DDS光纤远端采用微功率设计，用多路低功率输出代替单路大功率输出，能方便地支持多通道工作，并能减小设备体积，降低设备功耗以及成本；•每台DDS光纤远端输出功率均可独立调节，可以更有效地实现覆盖，吸收话务；•DDS光纤远端输出功率可实现智能动态调节，最大限度的节约运行时的耗电；•由于是有线连接，每台DDS光纤远端都可以可靠地实现集中监控，方便监控管理；•方便施工，减少了布线时的中间转换环节，改善了系统的驻波问题及工程质量问题；1616AdecadestruggleloveinGRENTECH1717智能控制绿色环保维护方便性价比高数字室内光纤分布DDS支持多通道。可智能地控制各远端的覆盖功率覆盖更有针对性。光纤代替馈线减小了传输损耗；缩短传输距离降低了发射功率。有线监控更加可靠模块化设计，维护升级便捷低压电源更可靠。将设备数量转化为系统成本优势，化多通道配置的质量优势为成本优势。AdecadestruggleloveinGRENTECH光纤替代馈线降低功率损耗远端微功率支持多通道级联与底噪18AdecadestruggleloveinGRENTECH19APDRRUDRRUDDS-RWLANACBTS/NodeBDDS-A2G/3G/WLAN三网合路器楼层分布系统DigitalRFWLAN+2G/3G数据包至下一级WLAN2G/3G•WLAN：高速数据上网；•EvDO：高速数据通道；•20001x：语音与短信。AdecadestruggleloveinGRENTECH20选频机型宽带机型DDS的工作区域AdecadestruggleloveinGRENTECH21链型级联星型级联树型级联AdecadestruggleloveinGRENTECH支持链型、星型、环形及多级树型连接，组网功能强大；每台近端最多可配置8个光口，最多可级联远端数目超过100台，级联深度最深可达10级；每台远端最多可配置4个光口，有效的增强级联组网能力；可根据实际需要灵活配置连接方式，使每一台设备的输出功率能力都得到充分地利用；采用低成本的光电转换器件，大幅度地降低光电转换部分的成本。22AdecadestruggleloveinGRENTECHDDSRRUFemto23•DDS包括信源与分布系统，覆盖功率的利用效率高；•不使用干放，系统整体性能好，可靠性较高；•覆盖粒度可以细化到楼层，不同楼层的覆盖功率可单独优化；•远端低压供电，微功率输出，可以方便的实现多通道的覆盖（2G/3G/WLAN）；•覆盖功率更均匀，方案设计简单，并最大限度的与现有覆盖系统兼容，保护了前期的投资。•RRU只是信源，分布系统仍采用传统的分布式天线，设备输出的射频功率利用效率非常低；•仍须使用干放，系统的监控与信号质量仍然较低；•覆盖粒度不能细化到楼层，不同楼层的覆盖无法做到有针对性地调整；•设备内部仍需要高压供电以实现大功率的输出，多通道的兼容能力受限；•不支持WLAN，WLAN的覆盖需单独布设。•Femtocell是专为独立的用户（比如家庭）开发的产品，单机容量较小、功率较小，多位单载波，不太适合中国式单元楼的高密度居住环境；•在多通道手机大量面市的情况下，其价值大打折扣，与WLAN定位有重叠，适宜的应用场合有限；•存在网络同步与干扰问题；•设备的使用目前还没有明确的政策，用户可能需要注册才能使用Femtocell；•成本较高，效益不明显。AdecadestruggleloveinGRENTECH24DDS-R内部视图DDS-R外部视图AdecadestruggleloveinGRENTECH三、数字室内综合覆盖方案2525AdecadestruggleloveinGRENTECH26缩小覆盖粒度设备模块化分布网格化多功能集成AdecadestruggleloveinGRENTECH减小损耗→在下行方向，降低了对设备端口输出功率的要求；→在上行方向，设备的增益（上行注入噪声）也随之降低；局部控制→粒度缩小，对覆盖的局部控制才成为可能；→粒度缩小，整体的有效监控才有保障；灵活适应→粒度缩小，规范性与灵活性的统一成为可能；→降低输出功率要求使多频多模真正成为可能；27AdecadestruggleloveinGRENTECH28与制式无关数字化平台CDMAWCDMAGSMDCSTD-SCDMALTEWLANAdecadestruggleloveinGRENTECH29网格分布系统的损耗分为天线分配损耗，介质损耗与传输损耗三类；天线的分配损耗与天线数量（N=4）有关；介质损耗与无源分配器件有关；传输损耗与馈线及工作频带有关；将覆盖区域网格化，根据不同的网格大小可以计算出所需要的输出功率，并确定分布系统成本与网格大小及天线个数的关系。AdecadestruggleloveinGRENTECH可由如下表格确定（假定每端口带四面天线，DDS本身为两通道输出）：DDS每端口输出功率；单位面积的成本；功率传输及分配的效率；设备端口输出功率（导频）及每天线的覆盖范围。30AdecadestruggleloveinGRENTECH功率效率（反映运营成本）与系统成本均随着网格尺寸的增加而下降；定义性价比因子为功率效率与系统成本的平方根之比；性价比因子在L=21米时取得最佳值，此时成本为每平方米1.93元，功率效率为23.13%。网格尺寸在15米至25米之间