作者：广州杰赛通信规划设计院
出版社：人民邮电出版社
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室内分布系统规划设计手册试读：
前言
随着移动通信技术的不断发展，近年来呈现出移动网络制式不断演进、智能手机高度普及以及基于无线通信的应用程序大量涌现的趋势。人们不仅对室外无线通信有较高的用户体验要求，而且对室内环境中的无线通信质量也有了更高的要求，这是由于现代生活中的信息化程度越来越高，而与生产、交流及日常生活相关的活动大多数都已经是在室内环境中发生的。因此，室内无线覆盖的优劣正日益受到重视。国外领先的运营商基于大数据的研究结果表明，有70%以上的话务量和90%以上的数据业务量都是在室内场景发生的。因此，为了满足室内通信日益增长的需求和不断提升用户感知，搭建优质的室内覆盖环境、增强室内场景的无线覆盖质量具有非常重要的意义。
本书基于当前室内分布（简称室分）系统规划设计的实际工作情况，首先对室分系统的组成架构进行了描述，然后全面详细地分析了室分系统规划设计的整体思路和方法，并对面向LTE的室分系统规划设计及多制式室分系统设计进行了阐述。同时，还就室分的网络优化、室分典型应用场景解决方案、室分工程建设管理进行了深入的探讨。最后，通过对现代室分规划建设中采用的各种新技术手段的描述，展望了未来室分的发展趋势。
全书分为10章。第1章概述了当前室内无线通信的总体发展趋势和重要性，并对室内无线覆盖的现状和挑战进行了分析，同时介绍了适用于室内无线覆盖的基础规划设计理念。第2章立足于室内分布系统的结构特征，按照有无源分类、信源分类、传输媒介分类以及建设模式分类对室内分布系统进行了详细的描述。第3章系统地介绍了室内分布系统中所使用的器件，涵盖了室分信源、室分无源器件、室分有源器件以及室分天线。第4章阐述了室内分布系统方案的全过程规划设计思路，介绍了室分系统的规划设计原则和工作流程，并对室分系统的信源设计、容量设计、无线传播理论、天馈线规划、信号外泄控制、小区规划、电源设计以及先进设计工器具的使用方法和特点进行了分析和探讨。第5章聚焦于面向LTE的室内分布系统建设，就当前LTE室分覆盖所面临的挑战、LTE室分的建设策略以及LTE室分网络性能的影响因素进行了详细的分析和说明。第6章重点梳理多制式共存的室内分布系统设计，具体分析了室分多系统的干扰原理，并进行了多系统共享时隔离度的计算，最后还对多系统合路的设计关注点和多系统共存的未来演进趋势进行了探讨。第7章针对室内分布系统的网络优化从室分优化原则、流程、评测标准、优化整改、优化改造、多系统协同优化以及室内外协同优化等方面进行了综合的分析说明。第8 章详细描述了室分系统典型场景的应用解决方案，主要分析的场景包含交通枢纽类场景、大型场馆类场景、商务楼宇类场景、住宅小区类场景、学校学院类场景以及其他类常见场景。第9章主要是进行室内分布系统的工程建设管理分析，分别就室分工程造价成本分析、室分工程全过程管理以及室分工程施工建设要求三大内容进行了论述。第10章介绍了当前室内分布系统采用的新技术手段和发展趋势，并重点分析了新型DAS系统、Small Cell技术、室内外综合覆盖、CATV多网融合以及Wi-Fi技术对未来室分建设可能产生的影响。
本书由广州杰赛通信规划设计院的朱南皓博士、吴学艳、丁超、张艳芹、徐永军、杜东、钱林共同编著。朱南皓博士编写第1、2、8、9、10章并对全书进行统稿和资料收集整理；吴学艳编写第3章；丁超编写第4章；张艳芹编写第5章；徐永军编写第6章；杜东、钱林编写第7章。
本书在编写过程中，得到了杰赛设计院总工程师沈文明、总工办主任孟新予的大力支持。同时，杰赛设计院的无线专业总工程敏、李建中，以及网优专业总工唐开华还对本书章节进行了审阅并对本书的编写提供了指导。在此，对他们的支持和帮助表示衷心的感谢和敬意。
书中相关内容和素材除了引自参考文献以外，还紧密结合实际工程问题和实地调研数据，达到理论联系实际的目的，使读者能在较短的时间内快速有效地了解和把握室分系统的规划设计、优化维护和工程管理工作，以及充分了解新技术、接触新理念。因此，本书适合从事室分系统规划设计工作的工程师、通信电子专业大类的大学生以及相关工程技术人员阅读。
由于编者水平有限，编写时间仓促，加之技术发展日新月异，书中难免有疏漏不妥之处，敬请广大读者批评指正。编者第1章 室内无线通信规划设计概述1.1 移动通信发展总体概述
作为兴起于20世纪七八十代的移动通信技术而言，在短短几十年的时间内不仅改变了人们的日常生活、生产行为，并且对社会的进步做出了不可忽视的巨大贡献。移动通信发展至今，已经从最初的第一代移动通信技术演进到目前的第四代移动通信技术，并且在可预见的未来也会迅速演进到第五代移动通信技术，如图1.1所示。图1.1 移动通信发展历程及预测
第一代（1G）移动通信技术起源于20 世纪七八十年代，当时美国贝尔实验室提出了有关蜂窝通信系统的概念和理论。随着理论的发展和应用，欧美国家率先研制出了基于这一概念的移动通话系统。系统以模拟调频、频分多址（Frequency Division Multiple Access，FDMA）的方式工作，使用频段为800～900MHz。同时，该系统被称为蜂窝式模拟移动通信系统，也被公认为第一代移动通信系统。进入20世纪80年代后期以后，其技术水平已经得到了不断的完善并逐步成熟。
第二代（2G）移动通信技术在 20 世纪 90 年代被提出，相比于第一代移动通信技术，第二代移动通信技术完成了模拟到数字转变，并且在系统容量和性能上都优于第一代系统。业界的两大国际标准为GSM（Global System for Mobile Communication，全球移动通信系统）和CDMA（Code Division Mutiple Access，码分多址），两者分别通过采用时分多址（Time Division Mutiple Access，TDMA）和CDMA的技术手段实现了数据业务的低速传输。在相当长的一段时间内第二代通信系统得到了广泛发展和应用，但是由于第二代通信系统的技术局限使得其难以满足不断高速增长的通信发展需求。
第三代（3G）移动通信技术从20世纪90年代中后期开始逐步从概念阶段进入实际的网络建设阶段。进入2000年以后，在开发和演进的过程中形成了WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA三大主流国际标准。第三代移动通信以分组交换体制为主，并采用数字传输、时分多址和码分多址技术，能够承载中等速率的数据业务。在处理音视频及图像时有较大的优势，同时还可以提供方便的互联网接入等信息服务。第三代移动通信系统成功地开启了传统无线通信与新兴互联网多媒体通信之间的连接，并为基于LTE长期演进的第四代移动通信技术的发展揭开了新的篇章。
第四代（4G）移动通信技术凭借正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Mutiplexing，OFDM）、软件无线电（Software Defined Radio，SDR）、多输入多输出（Multiple-Input Mutiple-Output，MIMO）、智能天线（Smart Antenna，SA）以及基于IP 核心网络架构等技术特征，在最近 2～3 年的时间内已在世界范围内大规模商用部署，并成为移动通信的基础技术。作为4G 中关键技术之一的OFDM 在进入 20世纪90年代后得到快速的发展，其主要作用是将信道划分为若干个正交的子信道，并将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到每个子信道上进行传输。其优点在于可以结合分集、时空编码和信道间干扰抑制等技术，减少载波间的符号干扰，最大程度地提高系统性能。对于SDR技术，其主要作用在于搭建一个高度智能化、弹性化的软硬件系统平台，通过平台结构的开放性和可编程性，利用软件的更新实现硬件系统的结构调整，从而融合多模式的无线通信。MIMO是一种天线分集技术，多天线可以并行地对信号进行收发处理，从而成倍地提升网络的通信性能。同时，SA 技术则通过天线阵、波束形成网络和波束形成算法产生定向波束对信号进行干扰抑制，从而提升通信传输速率和通信品质。最后，为了实现不同网络间的互联，4G采用了基于IP的网络作为其核心网。得益于IP核心网灵活开放的特性，其允许各种空中接口的接入且无需考虑各种无线接入时所采用的协议和方式。
第五代（5G）移动通信技术作为未来发展趋势，目前在业界已获得广泛的关注。从2014年起，对于5G移动通信技术的探索研究开始变得极为活跃，对许多关键技术指标的要求正逐步趋于明确，基本支撑技术的探索进一步得到深化。随着对 5G技术的研究不断深入，预计在2016年之后可转入标准化的前期研究，2018年之后可进入标准化征集阶段，至2020年起5G将逐步形成规模商用的技术条件。就当前探索阶段而言，特别受到关注的5G 移动通信热点技术有超密集组网（Ultra Dense Deployment，UDN）技术、大规模天线（Massive MIMO）技术、软件定义网络（Software Defined Network，SDN）以及网络功能虚拟化（Network Function Virtualition，NFV）技术等。除了新兴的技术以外，5G移动通信将更注重用户感知体验，因为5G关键技术指标中已经拟包含用户体验平均速率、端到端传输时延等与用户体验密切相关的核心指标。同时，5G移动通信还致力于把通信更多地拓展至物联领域，如大规模的传感器网络以及密集的车联网等场景。因此，5G移动通信将在可以预见的未来引领通信的高速发展并更为深入地改变人类社会的行为方式。1.2 室内覆盖的重要性
随着移动通信技术的不断发展，近年来呈现出移动网络制式不断演进、智能手机高度普及以及基于无线通信的应用程序大量涌现的趋势。人们不仅对室外无线通信有较高的用户体验要求，而且对室内环境中的无线通信质量也有了更高的要求，这是由于现代生活中的信息化程度越来越高，而与生产、交流以及日常生活相关的活动大多数都已经是在室内环境中发生。因此，室内无线覆盖的质量正日益受到重视。
据国外领先的运营商基于大数据的研究结果表明有70%以上的话务量和90%以上的数据业务量都是在室内场景发生的，如图 1.2 所示。然而在室内场景承载大量话务和数据量需求的情况下，实际中的室内通信环境的搭建还有很多不够完善的地方。例如：现代建筑基于钢筋混凝土以及玻璃幕墙的封闭框架结构使得室外宏站信号很难穿透到室内形成深度覆盖，同时此结构也容易增加室内无线信号的传播损耗。建筑物还存在高层覆盖不到信号或者信号杂乱，且底部楼层可能出现弱覆盖的情况，电梯以及地下停车厂等区域还可能由于完全的封闭出现无法通信的问题。此外，对于大型聚类场所（购物中心等地方），则可能由于人流密度过大导致局部网络容量不足，从而造成通信拥塞的问题。图1.2 室内业务占比（国际电联统计数据）
因此，为了满足室内通信日益增长的需求，不断提升用户感知，搭建优质的室内覆盖环境，增强室内场景的无线覆盖质量，具有非常重要的意义。目前而言，解决室内覆盖难题的一种最佳手段就是使用室内分布系统对室内环境进行均匀和深度的覆盖。1.3 室内覆盖现状及策略分析
近年来室内无线覆盖的重要性尽管已越来越得到关注，但是在实际的室内覆盖建设中依然存在一些问题，主要体现在用于室内无线覆盖的室内分布系统吸热不足导致的资源利用率低，以及业务吸收不足导致系统建设时投资回收周期慢。
建设的室内分布系统存在吸收业务量不足的问题，通常是由于室外信号的大量渗入导致大部分业务被室外宏站所吸收，如图 1.3 所示，相关数据显示被室外宏站吸收的业务量占到90%，而被室内分布系统所吸收的部分只占到10%左右。因而，造成了资源和成本的浪费问题。根据图 1.4 所示，从国内某省几个地市的室分小区业务量占比统计情况来看，确实也反映出室内覆盖吸热不足的现状。图1.3 室内外业务量吸收对比图1.4 室分小区业务量占比统计
另外，对于不同的场景进行室内无线覆盖时，还会由于场景的差异造成建设室内分布系统时投资回收周期的不同，使得某些场景的投入成本大于产出，常年处于亏损状态。如图 1.5 所示，对某省会城市中大型购物中心、写字楼、商务酒店等场景的室内覆盖数据进行统计，发现该类场景室分系统的业务吸收较为充分，产出大于投入，从而保障了其投资回收期较短；而对于政府机关、医院、居民住宅等场景则由于业务吸收不充分导致资源使用的浪费，从而拖延了整体的投资回收周期。图1.5 分场景室内覆盖对比
同样对于以上各场景，图1.6的统计还显示了基于投诉数量占比的用户感知情况。图1.6中的数据展示出对于吸热不足、投资回收慢的场景，同时也是投诉较多、用户感知欠缺的场景。图1.6 分场景用户投诉
目前，就室内无线覆盖业务吸收不足和室内覆盖建设投资回报慢的问题，建议采用的解决方案是对各场景采用具有针对性的建设策略，以保障室内覆盖的实用性建设、有效性建设、品牌性建设以及推动性建设。
① 对于重点大型室内覆盖工程，建议精品化建设。该类场景包含地标性建筑、大型公共场所等，建议投入优质建设资源和维护资源，为用户提供良好的服务，提升用户感知，从而提升自身网络形象，树立优秀室内覆盖建设标杆。
② 对于品牌室内覆盖工程，建议优质化建设。该类场景包含政府、机关等，对此类场景的投资建设通常回收周期较长，但是仍需保障优质建设资源的投入，以打造当地品牌形象，以利于后期项目的承接。
③ 对于投资回收快的室内覆盖工程，建议持续建设。该类场景包含大型购物场所、酒店宾馆及各种VIP场所等，由于此类场景投资收益高回收周期快，因此有必要保持建设力度，并且做好运营后期的优化维护工作以保证系统的正常运行。
④ 对于具有发展潜力的室内覆盖工程，建议推进建设力度。该类场景包含居民住宅、学校及医院等，此类场景的特殊性在于投诉比例高、施工建设协调难、投资回收速度慢，但是室内人数众多且业务需求量较大，因此，需要给予该类场景同样的重视程度。除了获得进入建设施工的政策支持外，还应利用共建共享降低成本，以大力推进和普及该类型场景中室内覆盖建设。
相关建设策略的合理选择，将直接有助于室内覆盖建设的业务吸收和投入产出比的提升。如图 1.7 所示，在各室内覆盖场景采用针对性建设策略后，预计效果能使现阶段室内覆盖建设亏损的场景逐步转变为获利场景，从而促进整个行业领域积极健康地发展。图1.7 室内覆盖建设价值区域预测1.4 室内覆盖面临的挑战
室内覆盖建设由于环境本身的复杂性，使得在实际的建设过程中不得不面临多方面的挑战。归纳起来通常有：室内传播问题、容量问题、泄漏问题、切换问题、高层问题、监控维护问题、室内外协同问题以及当前LTE室内覆盖建设时的各种问题，如图1.8所示。图1.8 室内覆盖建设挑战1.4.1 室内传播问题
与室外宏站建设相比，室内覆盖的建设环境更为复杂。各种现代建筑都可能会对信号产生屏蔽和吸收作用，再加上室内多隔断的结构，这些都会使信号在传播时产生巨大衰减，从而导致室内无线覆盖的不均匀。具体而言，室内无线传播虽不受天气因素的影响，但要受房屋架构形式、尺寸、室内布局及室内装饰的影响。室内障碍物，如钢筋水泥墙、砖墙、石膏板隔墙、木材、金属、玻璃、棉毛织物、电器、家具等对不同频谱的影响也都各不相同，同时对电波传播的影响也不相同。因此，室内通信设备传输方式、发射功率、天线高度与方位、站点选取，都需要有科学依据和工程数据的支持。
随着近十几年来通信技术的飞速发展，室内以及室外的无线传播环境都发生了显著的变化。其主要表现在无线通信体制增多、用户和设备数量激增，这些都导致了信号传播空间的愈加复杂。同时，室内环境中除了有室外宏蜂窝网络的渗透以外，各种新增的室内无线分布系统亦会导致室内干扰较为严重。另外，室内传播的复杂性还在于室内密集空间的多径效应比室外高很多，引起反射、折射、散射的因素也更为复杂，并且还存在多径信号矢量形成的杂散、交调、阻塞等干扰。1.4.2 容量问题
在容量方面，随着室内通信业务需求量的上升，特别是在大型的聚类场所、购物中心、会议中心等场景，由于移动通信终端大密度的使用会导致室内覆盖中局部网络容量的不足，不能满足用户的接入需求，从而导致无线信道的通信拥塞。
容量不足会使网络资源紧张，从而产生一些问题。如：接入用户的数据业务下载速率过低、接通率和掉话率不达标等。容量问题作为室内覆盖急需解决的一个环节，需要在实际的网络建设过程中进行充分的前瞻性考虑，并且采用科学合理的业务容量分担策略或者时间差异性上的容量动态平衡机制。1.4.3 泄漏问题
室内、室外作为一张整体的大网，不可避免地会相互影响。在实际网络建设过程中会经常出现室内覆盖信号外泄到室外，从而对室外宏站的覆盖及容量造成影响。信号泄漏问题的原因在实际的网络建设中通常有：
①网络设计欠缺合理性，没有遵循“小功率、多天线”的原则，导致室内区域信号强度分布不均匀，引起室内信号外泄漏。
②室内分布系统安装施工时的器件或天线选型不当，导致天线口功率过大，使得靠近窗户的天线容易产生信号的外泄。
③天线安装位置的不合理也会导致室内信号的外泄。1.4.4 切换问题
切换问题对于室内覆盖而言同样是难以避免的，为了保持移动终端从室内小区移动到室外小区以及在室内不同的分层小区之间移动时不中断通信连接，需要进行切换。为移动终端在系统范围内提供连续的无中断通信服务及良好的通信质量，是切换的基本目标。切换作为影响网络性能的重要因素，若失败通常会导致掉话，而频繁切换则会引起大量网络资源的浪费。在实际网络建设中，由于切换而产生问题的主要原因如下。
① 建筑物高层空间信号较多且杂乱，极易存在无线频率的干扰，导致服务小区信号不稳定，出现乒乓切换效应，使得话音质量难以保证，并出现掉话现象。
② 不合理的邻小区配置以及切换参数的设置导致站点不能流畅地进行切换，降低切换成功率。
③ 切换分区的控制和划分不合理，可能导致频繁切换或者无法切换的情况。1.4.5 高层问题
随着现代城市建设步伐的加快，大量新建的高层写字楼、酒店、高层住宅给室内覆盖建设带来了很多问题。特别是对于建筑物的高层，基于用户投诉的数据显示高楼层手机信号波动大，通话质量差，并且掉话现象较为严重。
具体而言，高层空间中宏站的无线信号非常杂乱且不稳定，高层楼宇窗口的开放性使得室内信号必然会受到室外信号的干扰，带来各种通话质量问题，通常有如下情况。
① 室内信号较弱，移动终端占用室外宏站信号，切换频繁、通话断续和掉话严重。
② 室内信号强，但仍然受到室外宏站信号的干扰，载干比低、话音质量差。
③ 室内外信号都较强，使得手机在窗口附近区域来回移动时，会发生乒乓切换，从而直接影响话音质量。1.4.6 监控维护问题
安装室内分布系统对室内进行覆盖以后，后期的监控维护通常成为实际工程中的一大难题。其主要原因如下。
① 室内分布系统的维护基本上都需要与业主协调才能进入，并且在进行改造维护的同时还需要解决设备取电的问题以及施工时间选择的问题。
② 可能出现人为干扰，比如进行室内装修后环境的屏蔽效应发生变化、天线受损以及天馈系统受到影响等。
③ 室内覆盖系统末端采用无源器件，导致无法对这些器件进行有效的监控。
为了解决这些问题，常用的手段有网管监控、网优业务指标监控和定期人工CQT测试。然而所面临的问题在于传统手段属于被动监测，对可能发生问题的网络节点无法事先预测，导致实际的网络优化维护工作总是滞后于网络故障，并且也较难对故障进行准确定位。其次，现有的监测手段不足以反映服务质量的实时变化，并且针对重要客户或重要区域的监测手段也较为不足，无法保证提供差异化服务。最后，就人工测试的不足而言，通常存在频度低、强度大、成本高、效率低的问题，同时对数据分析人员也有较高要求。1.4.7 室内外协同问题
一直以来，在移动通信网络的规划建设上，室内与室外网络都是各自独立进行，从而导致了实际网络建设中的不合理。室内外信号经常会存在局部相互干扰、系统利用率较低的现象，使网络覆盖效果及投资收益大打折扣。
为提升网络质量和用户感知，在当今城市飞速发展、网络规模日益增长和网络系统日渐复杂的环境下，特别是在当前 4G 高速发展的时代，室内外协同覆盖正在成为无线网络从规模建设向精细建设转型的重点。采用室内外协同覆盖手段要求移动网络室内分布系统应与室外宏站协同规划，将离散的室内覆盖与室外网络特定的环境结合起来，打造真正的室内外协同的无线覆盖。优质的协同规划建设可以减少能源和资源的重复利用和不必要的消耗。
尽管室内外协同覆盖方式越来越得到关注，并开始被广泛采用，但是在实际的网络建设中依然存在一些尚待解决的问题。
① 基于室内外协同的深度覆盖依然无法进行全面覆盖，因为很多住宅小区环境无法获得业主的许可进行天线的入户安装，仍然会存在弱覆盖区和盲区。
② 在协同规划初期，方案设计通常依靠人为经验，或者根据简单的仿真数据对室内外的天线点位进行布放，使得考虑问题不一定全面，从而导致在实际的网络建设中相关的性能无法得到保证。
③ 室内、室外的后期优化维护通常各自独立，使得在信号泄漏和信号漂移方面无法进行统一的控制和分析。1.4.8 LTE室内覆盖问题
当前，随着LTE的大规模建设和普及，在进行基于LTE的室内覆盖建设时不得不面临LTE由于频段高所引起的较大的自由空间损耗、穿透损耗、馈线损耗。对于TD-LTE，其频段主要在2.3GHz、2.6GHz，而获批的LTE-FDD频段在1800MHz、2100MHz，其余国内2G、3G制式主要包括CDMA800M、GSM900M、DCS1800M，TD-SCDMA以及WCDMA，这些制式基本处于800～2200MHz频段。在实际建设中，当从800～900MHz的2G网络过渡到LTE的高频段时，如表1.1和表1.2所示，各类损耗都会大幅增高。表1.1 不同频段的自由空间损耗 单位：dB表1.2 百米馈线在不同频段上的损耗 单位：dB注：1in=0.0254m。
除了频段高，LTE室内覆盖还存在技术方案复杂、工程量大的缺点。作为LTE关键技术之一的MIMO技术能够成倍地提升网络速率，但是在目前室分双极化天线性能尚不明确且没有广泛应用的情况下，还应使用技术成熟的单极化天线进行MIMO建设。但使用单极化天线建设需要的天线数量是双极化天线的2倍，同时两路建设的天线需保持10个波长的间距且两路系统的功率差值需控制在3～5dB，这对方案和施工都提出了较高要求。对于现有的单路室内分布系统而言，虽然可通过合路 1 路+新建 1 路的方法或者新建两路的方法来实现双路系统，但是会使工程量和建设成本增加1～2倍。因此，对于高性能MIMO室内覆盖的建设，需要对技术方案以及成本造价进行权衡。
为了推进室内LTE的覆盖，无论是在对现有室内分布系统进行改造或者是直接新建，都会由于辐射的问题导致室内的施工安装工作引起业主的抵触情绪。特别是对于工程量较大的双路系统建设，协调施工也是一个巨大的挑战。1.5 室内无线覆盖基础规划设计
为了应对室内覆盖建设中的各种挑战，科学合理的室内无线覆盖的规划设计理念必不可少。
首先，规划设计的目标要求清晰明确，以便快速有效地指导网络的基础建设。在规划设计时，需要充分考虑中长期的目标，合理预测未来的业务需求和发展趋势，保证规划区内的连续覆盖和容量需求，对重要楼宇的覆盖建设尽量一步到位以避免网络在后期运营中的频繁调整。其次，对室内外网络进行统一的规划协调，控制好室内及室外的信号以避免干扰。再次，在实际的规划建设过程中需根据实际场景的覆盖需求、结构特征以及业务量大小等因素选择合适的分布系统。最后，鉴于目前室内覆盖建设的单位面积综合造价要高于室外宏站，所以从降低建设成本的角度出发，建议通过多层面的对比分析和实际场景需求分析来确定是以改造的方式还是新建的方式进行室内覆盖的建设，同时大力提升室内覆盖的共建共享使用率也是降低建网成本的有效方法。总体而言，只有采用科学合理的规划设计策略才能最大限度地去平衡实际网络建设中覆盖、质量、容量以及成本之间的差异性。
在规划设计方案的具体制定过程中，通常需要明确以下信息，从而保证方案制定的合理性和可实施性。
① 工程概况。工程概况需要明确的现有站点基本信息，如建筑物的位置、楼宇组成情况、楼宇功能、住户数量等。全面的信息评估还需要提供建筑物的相关照片、卫星地图、周边环境照以及建筑室内结构照片等，如图1.9所示。图1.9 工程概况及资源调查示例图
② 资源现状分析。对现有资源的分析调查更有利于指导后续实际方案的设计，通常需要明确的事项包括对当前项目的分布系统建设进行排查分析，过程中还需结合周边的基站分布情况完成对相关信号的覆盖测试和分析研究。
③ 天线。要求天线的安装位置符合设计文件规定的范围，不同的天线类型安装方法有差异，但是需明确天线的安装整洁美观，不会破坏室内整体环境。对于不同的网络制式还需注意天线的安装间距问题。
④ 设计图样。为便于当前网络的施工建设以及后期网络运营中的维护和整改工作，设计图样上需要清晰标明室内覆盖建设过程中所涉及的所有器件和线缆的名称、编号、长宽度信息、位置信息以及走线路径等信息。
⑤ 机房。对于机房的信息而言，需要明确的有机房的空间面积大小、机房的承重情况、机房内部的温度及湿度情况。同时，对机房内部的设备安装位置、机房装修情况以及机房内的开槽打孔等施工行为都要进行详细的说明和记录。
⑥ 电源。需要明确电源由几部分供电系统组成、设备所需供电需求、电源相关附属设备数量以及安全用电情况等。
⑦ 节能减排。为了保障节能减排的有效开展，须有完善的节能减排组织体系、管理制度和具体举措。在围绕节能减排工作目标的同时，编制相关的专项规划还可以促进分级责任的落实。在指标的量化考核和管理上，可以设置比如：单位信息综合能耗下降比、万元营业收入综合能耗下降比和能耗总量下降比等。
⑧ 话务量。网络容量分析对于网络的建设有非常重要的意义，为保障实际建设的可行性，有必要进行话务量的预测。通常需要收集的数据有覆盖场景实用面积比率、人员与使用面积比率、手机拥有率以及人均话务量等。参考文献
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[7]达尔曼，巴克浮，斯利德.4G移动通信技术权威指南：LTE 与LTE-Advanced[M].堵久辉，缪庆育，译.北京：人民邮电出版社，2012.第2章 室内分布系统架构2.1 室内分布系统简介
对于最初的移动通信网络，室内和室外的无线信号覆盖基本都是由室外宏站提供，然而随着室内通信比例的逐步增长和用户对室内通信业务质量要求的提升，再加上室内环境的复杂特性，室外信号已很难实现对室内场景的深度覆盖以及满足日益提升的用户体验。因此，促使了室内分布系统的推广使用，室内分布系统的基本理念是通过在室内场景中安装大量的小功率低增益天线，将室外各制式的宏基站信号延伸覆盖至室内进行深度覆盖。
室内分布（简称室分）系统的引入作为室外覆盖的有效补充方案，在全面提升室内无线覆盖质量和持续保障室内通信服务的同时，能够实现多制式的接入并满足多场景和多业务的需求，增强了用户体验。另外，室内分布系统的使用还能够有效提升网络容量，分担宏站业务，保证了网络资源的合理分配。
典型的室内分布系统通常由信号源和分布系统组成。其中，信号源可以是对基站信源的引用或者是基站拉远单元的引用。分布系统则由功分器、耦合器、合路器等各种无源器件，以及干放等有源器件和室内天线组成，如图 2.1 所示。以下章节将对室内分布系统以不同的分类方式进行详尽的分析说明。图2.1 典型室内分布系统架构2.2 基于有无源分类的室内分布系统
尽管室内分布系统有多种分类方式，但总体来说最为基础的分类原则是从整个分布系统是否需要外加电源（使用需外加电源设备）的角度来区分。无需外加电源的称为无源室内分布系统，反之则为有源室内分布系统。2.2.1 无源室内分布系统
无源分布系统由耦合器、分合路器、同轴电缆及室内天线组成。分布系统通过耦合器、功分器等无源器件对接收到的信号进行分路，并经由同轴电缆将信号尽可能均匀地分配到每一副分散安装于室内的小功率低增益天线上，从而获得均匀分布的信号以解决室内覆盖问题。反之则通过天线接收无线信号，进行合路传输后最终达到各信源，从而实现信号的上行传输。传统无源室内分布系统结构如图2.2所示。图2.2 传统无源室内分布系统示例图
就无源室内分布系统而言，其主要优点如下。
① 高可靠性，因为系统由无源器件组成，所以故障率较低。
② 无源器件功率容量大，容易进行大容量室内分布系统组网。
③ 后续扩容较为方便，信号分配灵活，总体投资建设成本低。
相比之下，无源室内分布系统在实际应用过程中仍存在以下不足。
① 无源室内分布系统不具备功率放大机制，在传输线缆中被损耗后，最终的信号覆盖范围受限。
② 由于采用无源器件，导致无法对系统进行监测。
③ 较难实现系统中所有室内分布天线链路预算的平衡，通常会出现信号覆盖不均匀的问题。
④ 后续的升级维护较难。2.2.2 有源室内分布系统
相比于无源室内分布系统，为补偿信号的传输和分配损耗，以保证末端天线口功率，有源室分系统引入有源设备可对信号功率进行放大，通常以增加干放为主，其结构如图2.3所示。图2.3 传统有源室内分布系统示例图
有源室内分布系统具有以下优势。
① 采用干放后，信号强度可调节，覆盖范围扩大。
② 可扩展性增强，可对有源设备进行监测。
同时，有源室内分布系统的不足如下。
① 有源器件的使用会增加系统建设成本。
② 有源器件的工作稳定性不如无源器件，会增加后期的维护工作量，同时导致维护成本增加。
③ 采用干放会引入系统底噪，影响系统总体性能。2.3 基于信源分类的室内分布系统
根据信源种类的不同，室内分布系统通常分为宏蜂窝接入室内分布系统、微蜂窝接入室内分布系统、分布式接入室内分布系统以及直放站接入室内分布系统4种。2.3.1 宏蜂窝接入室内分布系统
宏蜂窝基站作为信源使用时，具有容量大、信号质量优及网络优化程度高等特点。在进行室内分布系统建设过程中能较好地保证室内信号的覆盖效果，通常适用于用户数量多且业务需求量大的大型建筑场景，其简易结构如图 2.4 所示。同时，宏蜂窝接入室内分布系统存在设备价格高、工程造价和建设成本大、建设周期长等缺点。并且对环境有较高要求，通常需建设空间较大的独立机房。图2.4 宏蜂窝接入室内分布系统示例图2.3.2 微蜂窝接入室内分布系统
相对于宏蜂窝接入室内分布系统，采用微蜂窝作为信源接入时，具有建设周期短、投资见效快、规划简单快捷等特点。但是，由于微蜂窝功率较小，较难实现大区域的室内覆盖，更适用于规模和业务需求相对较小，并且需要快速商用的场景。其简易结构如图2.5所示。图2.5 微蜂窝接入室内分布系统示例图2.3.3 分布式接入室内分布系统
作为目前应用最为广泛的分布式接入室内分布系统，通过建设基带处理单元（Building Baseband Unit，BBU）和远端射频单元（Remote Radio Unit，RRU）的方式进行组网。独立建设的BBU 可以承载较大的业务需求，同时能够以拉远方式部署RRU，使相应的覆盖范围得以扩大，并且使组网更为灵活便捷。但是，布设BBU、RRU以及两者之间光纤链路又会导致工程建设成本的升高。分布式接入室内分布系统如图2.6所示。图2.6 分布式接入室内分布系统示例图2.3.4 直放站接入室内分布系统
直放站是对信源信号进行增强的一种无线电发射中转设备。在室内分布系统接入中，通常采用无线直放站和光纤直放站。无线直放站可以通过天线接收基站信号，然后经过空间耦合放大传输至覆盖区域室内分布系统，或者通过耦合器从附近基站直接耦合部分信号经电缆传送到覆盖区域直放站。若采用光纤直放站，从基站耦合的信号则使用光纤作为传输媒介以减小损耗，从而获得更高质量的信号覆盖。直放站接入室内分布系统多用于对室内盲区（如地下车库）进行覆盖，无需单独建设基站、光缆及传输设备，总体建设成本小且安装较为简易。但是，直放站接入的室内分布系统存在覆盖面积有限、无法扩展、对周围基站有较大干扰等缺点。直放站接入的室内分布系统如图2.7所示。图2.7 直放站接入室内分布系统示例图2.4 基于传输媒介分类的室内分布系统
根据传输媒质的不同，室内分布系统通常可分为同轴电缆室内分布系统、泄漏电缆室内分布系统、混合式光纤室内分布系统以及混合式五类线室内分布系统4种类型。2.4.1 同轴电缆室内分布系统
同轴电缆室内分布系统根据所使用器件的类型可分为无源同轴电缆室内分布系统、有源同轴电缆室内分布系统两类。无源同轴电缆室内分布系统即2.2.1节的无源室内分布系统，由同轴电缆、耦合器、分合路器以及室内天线组成。有源同轴电缆室内分布系统即2.2.2节所描述的有源室内分布系统，通常由同轴电缆、耦合器、分合路器、室内天线以及放大器组成。2.4.2 泄漏电缆室内分布系统
泄漏电缆遵循特定的电磁场理论，该电缆沿着其外导体有一系列周期性或非周期性的槽孔，每一个开槽都是一个电磁波辐射源。因此，电缆内部传输的一部分电磁能量可以从槽孔处以电磁波的形式辐射到外部环境。同样，外部环境中的电磁能量也可以传到电缆的内部，从而实现了电磁信号的传递与收发功能。
对于泄漏电缆室分系统而言，采用的泄漏电缆起到了传统室内分布系统中馈线和天线的作用，对信号进行传输和收发，同时仍有少量馈线用于信源设备、有/无源器件之间的连接。典型泄漏电缆室分系统如图2.8所示。图2.8 泄漏电缆室内分布系统示例图
对于隧道、地铁等信号屏蔽严重且要求信号均匀分布的场景，可采用泄漏电缆室内分布系统实现信号覆盖。对于隧道地铁类的室内分布系统而言，泄漏电缆必须安装于弱电及信号线一侧，泄漏电缆高度必须提前与地铁隧道相关设计方沟通。泄漏电缆的高度通常建议位于列车车窗上沿与下沿高度之间，使泄漏电缆的信号能够通过车窗辐射进入列车内。位于站台区间的泄漏电缆，由于站台一般有广告牌，因此上/下行通信漏缆通常分别安装于广告牌的上方和下方。
与传统室内分布系统相比，泄漏电缆分布系统具有的特点是信号覆盖均匀，信号波动范围较小，可减少额外室分天线的安装，非常适合地铁隧道、铁路隧道等屏蔽严重且狭小封闭场景的区域覆盖。但是，由于泄漏电缆成本较高，以及产品质量优劣水平和安装方式等存在差异，这些都会对实际泄漏电缆分布系统的建设成本和覆盖效果造成直接的影响。2.4.3 混合式光纤室内分布系统
为了补偿无源室内分布系统中的传播损耗，同时避免有源室内分布系统中有源设备引起的底噪抬升，混合式光纤室内分布系统应运而生。该种分布系统在组网过程中大量使用光纤作为传输介质，用以替代传统室内分布系统中的同轴电缆，从而达到降低损耗、优化信号覆盖的目的。同时，组网过程中也会根据实际情况灵活使用光纤搭配同轴电缆或者五类线的组合方式。
作为当前以及未来短时期内较为主流的室内分布建设方式，本书在第10章（室内分布系统新技术及趋势）对该系统进行了较为详细的说明。如图 2.9 所示为混合式光纤室内分布系统的简要系统结构，主要由3个功能化模块单元组成，分别是主单元、扩展单元和远端单元。主单元在下行链路时进行电光转换和射频信号转中频信号，上行链路则反之。同时，主单元还需执行一些远程监控和信息管理的功能。扩展单元与主单元之间采用光纤连接，并且在下行链路时扩展单元进行中频光电信号的转换，上行链路则反之。扩展单元通常还需对远端进行供电和监测。远端单元直接与各室分天线以及扩展单元通过同轴电缆相连，远端单元首先接收来自扩展单元的信号，并在下行链路时进行中频电信号和射频电信号的转换，然后通过放大最终传输到各天线端口。上行链路时则实现相反的过程。图2.9 混合式光纤室内分布系统示例图
在使用混合式光纤分布系统时，对于单体建筑物，通常在其纵平面上使用光纤进行传输，横平面进入楼层进行室内分布天线连接时则采用同轴电缆。对于建筑物楼群，光纤则多用于不同建筑物之间的传输。总体来说，使用光纤所减少的损耗使得该种分布系统能够更好地适应大型室内覆盖场景。此外，混合式光纤室内分布系统由于设备具有体积小、重量轻等特点使施工建设更为简易快捷。同时，该系统还能提供高效的监测机制以方便后期的运营维护。然而，值得注意的是光纤线缆以及一体化功能模块的使用都会增加总体建设成本，并且在系统建设时还需要考虑使用这些功能模块所必须保障的电力供应。2.4.4 混合式五类线室内分布系统
另外，随着互联网的大规模普及，现代建筑在建设时都已进行了五类线的铺设，因此极大地缓解了建设室内分布系统时由于大量布设同轴电缆所产生的对建筑物的影响以及对业主的干扰。图2.10为利用已有五类线建设的室内分布系统简要示意图，该系统架构除去了扩展单元，使整体架构进一步得到简化。该系统中主单元功能与远端单元功能同光纤室内分布系统的主单元功能及远端单元功能基本类似，并且主单元使用五类线直接连接到远端单元，而无需进行电光或者光电的转换。图2.10 混合式五类线室内分布系统示例图
以五类线为主的室内分布系统与传统室内分布系统相比，在施工建设时，通常可以使用宽带改造之名顺利入户安装，避免了业主的反感和阻挠。同时，相比于光纤室内分布系统，设备的简化也使建设成本和维护成本下降。但是，考虑到五类线带宽和信号传输有限，该分布系统更多地应用于中小型室内建筑。2.5 基于建设模式分类的室内分布系统
随着LTE的大规模商用以及室内用户对高速数据业务的需要，基于LTE的室内分布系统将根据天线的分集情况把系统分为单通道室内分布系统和双通道室内分布系统。2.5.1 单通道室内分布系统
单通道室内分布系统如图2.11所示，信源端仅采用单天线发出一路信号，这一路信号可以采用新建的方式，同样也可以通过在合路器端馈入原有单通道分布系统的方式。单通道室内分布系统多用于对数据速率、系统容量要求相对较低的室内区域，如医院、政企单位等。图2.11 单通道室内分布系统示例图2.5.2 双通道室内分布系统
双通道室内分布系统如图2.12所示，作为双通道实现高速数据通信的关键手段，该系统通过建设两路独立馈线形成MIMO方式。对于该类室内分布系统，两路独立通道可完全新建，或者其中一路与其他系统合路，而另一路则进行新建。建设双通道室内分布系统是为了满足对数据速率以及系统容量要求较高的室内覆盖场景，如体育场馆、购物中心等。图2.12 双通道室内分布系统示例图
尽管双通道室内分布系统网络性能大大优于单通道室内分布系统，但是由于其建设成本高、建设难度大以及建设周期长等，因此在实际建设中需根据具体场景需求进行选择。参考文献
[1]高泽华，高峰，林海涛，等.室内分布系统规划与设计—GSM/TD-SCDMA/TD-LTE/ WLAN[M].北京：人民邮电出版社，2013.
[2]广州杰赛通信规划设计院.室分系统技术研讨材料（广州杰赛通信规划设计院内部材料）.2014.
[3]广州杰赛通信规划设计院.铁塔公司室分系统技术交流材料（广州杰赛通信规划设计院内部材料）.2014.第3章 室内分布系统器件3.1 室分系统器件概述
室内分布（简称室分）系统通过无源器件进行分路，经由馈线将无线信号分配到每一副分散安装在建筑物各个区域的天线上，从而实现室内信号的均匀分布。在某些需要延伸覆盖的场合，使用干线放大器对输入的信号进行中继放大，达到扩大覆盖范围的目的。室分系统的设备器件主要由以下部分构成。
① 室分系统信源：宏蜂窝基站、微蜂窝基站、分布式基站、直放站。
② 室分系统无源器件：功分器、耦合器、合路器、电桥、衰减器、馈线、接头。
③ 室分系统有源器件：多系统接入平台（Point of Interface，POI）、干放。
④ 室分系统天线：各类室分天线（包含泄漏电缆）。图3.1 室分系统器件设备构成示例图
由于室分系统的方案灵活多变，通常需根据不同的室内覆盖场景和具体需求采用相应的系统设计方案。为了实现室内无线信号的良好覆盖和达到功率的合理分配，需要采用合适的信源提取方式和进行科学合理的室内布线策略。3.2 室内分布系统信源
室内分布系统的信源主要使用宏蜂窝基站、微蜂窝基站、分布式基站以及直放站，4类信源各自的特点使得室分系统可适应不同场景下的应用。因此，本节分别对这4类信源的使用特点进行了简要的分析说明（基于信源的详细描述可参见2.3节）。3.2.1 宏蜂窝基站
宏蜂窝基站（BTS）作为信源覆盖目标楼宇时，其特点在于宏蜂窝基站支持的输出功率大，覆盖范围广，可支持的载波数、小区数较多，支持的话务量大，但对机房条件要求严格，安装难度较大。
可适用的室内场景：宏蜂窝基站尚有剩余未使用的扇区，且所覆盖目标楼宇的话务量非常高。图3.2 宏蜂窝基站信源室分系统示意图3.2.2 微蜂窝基站
微蜂窝基站作为信源覆盖目标楼宇时，所支持的输出功率较宏蜂窝基站小，可支持的载波数、小区数较少，覆盖范围有限，但是体积的减小使得施工安装更为灵活。
可适用的室内场景：楼宇话务量较大，有限容量信源即可满足的情况。图3.3 微蜂窝基站信源室分系统示意图3.2.3 分布式基站
分布式基站作为信源覆盖目标楼宇时（BBU+RRU），其特点在于覆盖方式比较灵活，可单独提供话务量。根据不同的场景，可以将BBU安装在基站，也可将BBU安装在室分站点楼宇内；可挂墙安装，也可安装在机柜内。BBU和RRU之间采用光缆连接，施工便捷。RRU之间可采用级联的方式，也可采用并联方式，主要取决于覆盖区域的话务量需求。对于话务量较大的覆盖区域，建议 RRU 单独占用一个扇区；话务量要求不大的覆盖区域，则可采用级联的方式进行覆盖，为BBU 节约光口数量。
可适用室内场景：楼宇话务量较大，并且需要的信源较多的情况。
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