在无线网络优化领域，2G和3G共网下的3G室内覆盖改造对于室内分布系统有着重大的意义。首先，2G和3G通过高效的合路，在满足室内2G和3G覆盖的前提下，共用大量的天馈器件可以避免重复建设，节约大量的成本；其次，3G室内覆盖的改造算法可以优化无线信号的覆盖和天线口信号的质量；最后，通过优化的3G改造算法可以节约大量的3G信源。
已有2G覆盖的室内分布系统，按照原有的2G覆盖设计，系统的覆盖和频率往往不能满足3G制式的需要（2G和3G共网的元器件工作频段需涵盖800MHz～2500MHz），故需要改造原有2G室内分布系统。
笔者建议，基于2G室内分布系统通过增加BBU+RRU的方式升级改造3G的室内分布系统，以“高密度，低功率”的天线口布放原则，以系统造价最低和天线覆盖均衡为目标，通过改造设计将3G的信号合路到2G室内分布系统中去。
2G和3G共网覆盖的现状
2G和3G共网覆盖时有两种情况。
1.2G先建设，在原有2G设计的基础上改造
该系统的特点是增加天线口数量，重新布放天线位置保证覆盖，更换器件保证2G和3G制式兼容，即保证器件工作频段需涵盖800MHz～2500MHz。
对已有的2G拓扑，需要进行拓扑改造，保证3G的天线口功率要求，完善2G的拓扑，然后在2G拓扑进行3G合路。关于合路点的确定、信源的确定，以及合路后如何安放3G信源将是系统设计的关键。
2.2G和3G共同新建
该系统的特点是不受约束，在设计时可以按照3G的原则来设计，即天线口的低功率、高密度原则，一般来说如果能保证3G的天线口功率覆盖就能保证2G系统的覆盖。因此，为了便于借鉴3G改造的算法，2G和3G共同新建可以先按照3G原则定下天线口的需求，将2G的天馈拓扑生成，再在2G拓扑上进行合路点的确定和信源RRU的布放来满足3G的系统。
2G和3G共网覆盖实现的3G改造
1.按信源进行3G改造的分类
第一，先加3G干放再合路2G拓扑。
其优点为合路方式较简单，缺点是需要避开不同制式的干放串联。
第二，先合路2G拓扑，再通过分路器加3G干放再合路2G拓扑。
其优点为可以避免不同制式干放串联，缺点是合路方式较复杂。
第三，直接采用BBU＋RRU合路2G拓扑。
其优点为采用光设备，无干放底噪，是室内覆盖设计中最为推崇的改造方式。
本文采用的是BBU＋RRU的3G改造方式。
2.3G改造的合路方式
在3G改造中，通常可以通过以下的两种合路方式（主干合路和平层合路）来实现2G和3G共网覆盖。主干合路比较合适容量需求不大、分布系统简单的一些中小型建筑物；对于容量需求较大，分布系统结构复杂的一些中大型建筑物，采用平层合路的模式可以节省RRU的个数并同时满足3G的功率需要。
3G室内覆盖改造设计的思路
3G室内分布系统设计问题是一个非常复杂的组合优化问题，我们通过如下思路来描述室内分布系统中3G的信号如何引入2G室内分布系统。
室内分布系统的已知条件：获取2G室内分布系统的拓扑结构，以及2G室内分布系统的基本信息，其中包括建筑物信息、室内基站信息、天线信息（包括所在楼层、到井距离、所需功率）以及馈线、耦合器和功分器等设备的信息；主动式DAS的器件信息，其中包括BBU、RRU，以及光纤、合路器等设备的信息。
改造设计思路：首先寻找3G信号的合路点，再寻找最优的拓扑结构来连接合路点和3G信源，以保证3G信号满足所有天线口的需要。
对于单制式的室内分布系统来说，最重要的是拓扑结构的分支平衡。而2G和3G多制式共建的室内分布系统，同时需要兼顾的是2G和3G共网馈线的链路损耗平衡（两种制式的兼容性）。
室内覆盖改造设计需要确定的是：RRU个数，合路点的个数，合路点在2G网络中的拓扑位置，RRU和合路点之间的功分器的类型和个数，RRU和合路点之间的耦合器的类型和个数，RRU和合路点之间的馈线的类型、数量和长度。
3G室内覆盖改造的算法
针对3G改造的思路，3G改造算法可以相应的设计。
第一层从天线口到合路点，目的是寻找2G和3G的合路点。对于该层可以通过基于树搜索的可行解发掘算法或者回溯算法来实现。
第二层从合路点到RRU，目的是将合路点进行分组，然后再组网连接相应的3G信源。对于该层可以通过Best-Fit算法来实现分组，再通过组网算法来生成每个分组合路点与3G信源的拓扑连接。
第三层从RRU到BBU，目的是将RRU和BBU之间用光纤连接。该层可以通过先装串联RRU再星状并联RRU的策略来实现。由于第三层相对比较独立，BBU和RRU的安装位置需要借助工程中的实际情况才能确定，同时往往由于比较简单而不需要设计智能算法，故本文不做进一步探讨。
2G和3G共网覆盖算法的步骤如下。
1.快速寻找2G和3G的合路点
（1）基于树搜索的可行解发掘算法
基于树搜索的可行解发掘算法的思想是从信源点出发，在不改变原有拓扑结构和保证末端天线口功率的前提下，用一个3G信源覆盖尽可能多的拓扑分支，采用可行解发掘算法可以获取最优的主干合路。
（2）回溯算法
回溯算法是采用倒推遍历的算法。实现如下：
从2G室内分布拓扑的所有天线口节点出发，递归合并上一级节点下的所有支路；
将线损和器件的插损考虑进去，获取上一级干路的功率；
如果上一级干路的功率低于RRU的实际功率，则继续往上一级干路递归合并，否则可以将当前所有的支路作为合路点。
2.通过Best-Fit算法对合路点进行分组
将合路点进行分组考虑，其目的是让每组的合路点功率加上组网的链路损耗最大可能地接近一个3G信源，从而充分提高3G信源的利用率。把一个3G信源当成一个背包，合路点看成是一个个的物品，则问题可以归结为背包问题。
计算功率按照毫瓦来计算（将dBm转化为mW），一个3G信源的功率＝该组合路点的功率之和＋合路点所在楼层的楼层占用馈线的损耗＋其它器件损耗。
Best-Fit算法是一类启发式算法，首先将合路点按照楼层信息排序，将合路点依次赋予3G信源。在分组合路点时，如果下一个合路点不能赋予当前的3G信源，则依然保持该3G信源开放，同时打开一个新的3G信源来装载合路点。如果有几个打开的3G信源均可赋予一个合路点，则选择一个剩余空间最小的3G信源来赋予该合路点。这样实现的目的是保证所有的3G信源利用率尽可能地高。
3.通过组网算法生成每个分组与RRU的拓扑连接
组网算法是将同组的合路点通过一定的拓扑结构来连接一个3G信源，它属于组合优化领域中的整数规划（IntegerProgramming）问题，可以通过我们的基于鸽巢原理的强迫收敛分枝定界法来进行求解。
GSM室内分布系统的WCDMA改造
本文以某省市某运营商的室分站点设计图纸为测试案例，该案例的2G室分系统是GSM制式的，将在GSM上进行WCDMA改造。该案例的WCDMA改造采用BBU＋RRU的方式实现，若采用人工方式进行改造设计，需要采用4个RRU，若是采用3G改造算法来优化，则在保证天线功率满足的前提下3个RRU就可以保证设计需要。在投资成本方面，原始投资为73147.11元，3G改造算法优化后投资为65549.30元。具体的材料清单对比见表1。
结论
笔者在本文中针对当前2G和3G共网室内分布系统的现状，分析了3G室内覆盖改造设计的思路，设计了寻找合路点的可行解发掘算法、启发式分组算法，以及求解最优拓扑的组网算法。本文的3G室内覆盖改造算法，能有效解决2G和3G共网设计这一难度极高的组合优化问题。基于本文算法所开发的系统投入使用后，能满足实际设计工作的需求，并对3G室内分布系统的设计和优化具有极大的推广价值和广阔的应用前景。
采访手记：室内网络可以变得更灵活
本刊记者|鲁义轩
在业界对3G室内覆盖持续热议之下，本刊记者采访了上篇文章的作者即广东省电信规划设计院的肖恒辉博士等工程师，从与肖博士以及本刊此前接触过的众多网络工程师的交流中可以看出，BBU＋RRU的方式目前是最适合的WCDMA改造方式，此前GSM/WCDMA共网设计会采用加WCDMA干放的方式来进行WCDMA改造，但是由于WCDMA干放是有源器件，并且可靠性差、维护不方便，同时干放会放大信号的底噪，在2G/3G的共网室分系统中将逐步淡出，BBU＋RRU的方式已经成为2G/3G共网室分设计的主流。
同时记者了解到，被国际运营商看好的Femtocell和传统室内分布系统相比最大的优势是灵活，可以提供精确的覆盖和较高的带宽，但其目前Femtocell的设备价格比较高，没有价格优势。在网络设计者看来，Femtocell应该是作为移动网络的组成部分，而不是新的网络，它首先应该支持现网所有业务，第二减少对已有网络的影响，第三不修改终端。
在3G室内分布系统大量建设时期，运营商提出了多网合一的思路，多网合路可以将多种制式的系统，通过共用天馈来建设室分系统。
例如，与3G可以形成互补的Wi-Fi每个单射频AP可支持几十个用户同时在线，Wi-Fi可以与3G共用室内分布式系统(要求该系统支持2.4GHz的工作频率)，同时，具有Wi-Fi功能的终端设备的普及，使得用户可以很容易地拥有3G与Wi-Fi双模终端，也为3G卸载空口压力到Wi-Fi也提供了极大的方便。
可以看出，新技术的不断涌现和运营商多网合一的室内网络规划思路，已经可以让室内环境变得越来越灵活，这也为运营商解决用户的多种应用需求，提供了更大的可行性。
作者：广东省电信规划设计院有限公司信息系统研究院 肖恒辉 李炯城 孙黎辉 易永鑫
