中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司河南省分公司 | 馮仕軍

宏微協(xié)同組網(wǎng)在LTE精品網(wǎng)建設(shè)中的實(shí)踐

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隨著移動寬帶時代的到來，傳統(tǒng)的宏網(wǎng)單一建設(shè)模式遇到了越來越多的覆蓋和容量挑戰(zhàn)，在這種情況下，宏微協(xié)同組網(wǎng)、構(gòu)建立體網(wǎng)絡(luò)、室內(nèi)外一體化部署成為大勢所趨。

隨著國內(nèi)FDD牌照的發(fā)放，為更好地?fù)屨加脩艉褪袌?，各運(yùn)營商LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)節(jié)奏進(jìn)一步加快，宏站站址問題越來越凸顯，單純依靠宏站已不能做到無縫覆蓋。

從覆蓋角度出發(fā)進(jìn)行分析，主要存在以下難題：首先，隨著網(wǎng)絡(luò)成熟度的提升，傳統(tǒng)宏站越來越多，越來越密集，站址資源獲取也越來越困難，實(shí)際站址與規(guī)劃站址有偏差，導(dǎo)致宏網(wǎng)覆蓋存在空洞；其次，越來越多的城市新建建筑、高架橋和景觀等對宏站信號的遮擋造成弱覆蓋或覆蓋空洞；最后，在沒有室分系統(tǒng)的情況下，室內(nèi)建筑物的深度覆蓋無法保證。這些實(shí)際問題導(dǎo)致傳統(tǒng)的宏站組網(wǎng)只能完成基礎(chǔ)覆蓋，嚴(yán)重阻礙了運(yùn)營商打造一張能提供良好用戶體驗(yàn)的無縫覆蓋網(wǎng)絡(luò)的步伐。

從網(wǎng)絡(luò)容量和用戶體驗(yàn)角度進(jìn)行分析，宏站單一建網(wǎng)模式隨著MBB業(yè)務(wù)的發(fā)展受到越來越大的挑戰(zhàn)。

隨著智能終端的普及，豐富的業(yè)務(wù)驅(qū)動MBB（Mobile Broadband）蓬勃發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)流量呈爆發(fā)性增長。據(jù)市場咨詢機(jī)構(gòu)估計，就熱點(diǎn)地區(qū)而言，2016年的總流量將達(dá)到2012年的30倍以上。同時，MBB對數(shù)據(jù)吞吐率也提出了更高要求。因此，如何滿足熱點(diǎn)區(qū)域的容量和數(shù)據(jù)速率需求，將是未來MBB網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的關(guān)鍵。但是傳統(tǒng)宏站在熱點(diǎn)區(qū)域能提供的容量即將達(dá)到門限，宏站不能無限制地分裂和擴(kuò)容，這勢必直接影響到用戶感知，特別是用戶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的體驗(yàn)，從而嚴(yán)重影響用戶發(fā)展。

在MBB時代對運(yùn)營商而言，網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)是第一生產(chǎn)力。誰能給用戶提供更好的網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)，誰就能在激烈的市場競爭中搶占更多的市場份額，因此各運(yùn)營商不能僅僅滿足于建設(shè)一張基礎(chǔ)覆蓋網(wǎng)，而要打造能提供卓越用戶體驗(yàn)的精品網(wǎng)，而上述網(wǎng)絡(luò)難題則極大地阻礙了運(yùn)營商的建設(shè)步伐。

圖1 HetNet組網(wǎng)圖

圖2 小站提升邊緣吞吐率

圖3 小站回傳解決方案

宏微協(xié)同組網(wǎng)破解MBB時代網(wǎng)絡(luò)難題

為解決網(wǎng)絡(luò)覆蓋和容量難題，亟需一種可快速部署的網(wǎng)絡(luò)解決方案，因此采用宏微協(xié)同方式構(gòu)建立體網(wǎng)絡(luò)的解決方案應(yīng)運(yùn)而生。

宏微協(xié)同，提升用戶體驗(yàn)

隨著MBB業(yè)務(wù)的發(fā)展,宏蜂窩可持續(xù)發(fā)展正在面臨巨大挑戰(zhàn)。第一，不可預(yù)期的業(yè)務(wù)增長需求：傳統(tǒng)語音業(yè)務(wù)的重要性正在快速下降，隨之而來的是微博、微信等即時通信業(yè)務(wù)，以及Web瀏覽和視頻點(diǎn)播等新業(yè)務(wù)的興起。第二，隨時隨地5Mbit/s接入帶寬的需求：新業(yè)務(wù)的不斷增長對無線帶寬提出了越來越高的要求，特別是4K高清視頻點(diǎn)播等業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)帶寬要求更高，而且隨著物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，人與物、物與物等萬物互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)形態(tài)更需要移動網(wǎng)絡(luò)提供低時延、大帶寬和高QoS的業(yè)務(wù)。第三，隨機(jī)的熱點(diǎn)部署：越來越多的熱點(diǎn)建設(shè)需求將會凸顯，而且呈現(xiàn)隨機(jī)化的趨勢。

小站正是為滿足MBB發(fā)展需要而產(chǎn)生的，利用小站與宏網(wǎng)實(shí)現(xiàn)協(xié)同、組建立體網(wǎng)絡(luò)正是快速應(yīng)對這一挑戰(zhàn)的關(guān)鍵。越來越多的運(yùn)營商特別是歐美、日韓等發(fā)達(dá)國家領(lǐng)先運(yùn)營商的建網(wǎng)經(jīng)驗(yàn)表明：構(gòu)建立體網(wǎng)絡(luò)、宏微協(xié)同、室內(nèi)外一體化組網(wǎng)、快速建成能提供良好用戶體驗(yàn)的商用網(wǎng)是大勢所趨。小站的重要性日益凸顯，未來小站的數(shù)量將與宏站持平，小站甚至是未來網(wǎng)絡(luò)中最主要的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容方式。

首先，可利用小站對宏網(wǎng)中出現(xiàn)的一些覆蓋空洞進(jìn)行補(bǔ)充覆蓋，包括室內(nèi)室外覆蓋盲區(qū)或弱覆蓋區(qū)域。常見的包括城區(qū)的居民小區(qū)、街道，城鄉(xiāng)間的連接道路、沒有室內(nèi)分布系統(tǒng)的樓宇等。小站通過導(dǎo)頻功率調(diào)整和精確鄰區(qū)規(guī)劃，來實(shí)現(xiàn)微蜂窩小區(qū)與宏小區(qū)的協(xié)同組網(wǎng)，并降低干擾，達(dá)到精確補(bǔ)盲的效果。

其次，利用小站實(shí)現(xiàn)熱點(diǎn)容量補(bǔ)充和分擔(dān)。用戶對MBB流量的需求是逐漸增加的，運(yùn)營商可通過HetNet逐漸提升網(wǎng)絡(luò)容量。當(dāng)話務(wù)熱點(diǎn)還只是一些零星的區(qū)域時，通過少量增加小基站即可。這時，宏基站和小基站可以采用同頻部署。為了控制同頻部署下宏微基站之間的干擾，需要在宏基站和小基站之間采用協(xié)同方案。在Cloud BB架構(gòu)下，宏小基站通過緊密協(xié)同，可進(jìn)一步提升HetNet網(wǎng)絡(luò)容量和用戶體驗(yàn)。當(dāng)話務(wù)熱點(diǎn)增多、在宏站覆蓋范圍內(nèi)部署的小基站數(shù)目增加到一定數(shù)量時，需要給小基站動態(tài)分配專門的載頻，以獲取更大的系統(tǒng)容量。靈活的站點(diǎn)回傳，集成供電、天饋、防雷的一體化站點(diǎn)方案可以降低對小基站站點(diǎn)的要求和部署成本。這樣出現(xiàn)了在宏站覆蓋下部署低功率小站以增強(qiáng)容量和覆蓋，并與宏站一起構(gòu)成HetNet網(wǎng)絡(luò)，以此最大化網(wǎng)絡(luò)容量，優(yōu)化用戶體驗(yàn)并降低成本，具體如圖1所示。

HetNet網(wǎng)絡(luò)中宏微協(xié)同覆蓋具有以下特點(diǎn)：第一，宏蜂窩基礎(chǔ)覆蓋，大范圍普遍覆蓋，吸納較均勻分布的用戶業(yè)務(wù)；第二，微蜂窩精準(zhǔn)補(bǔ)盲吸熱，針對性精準(zhǔn)覆蓋，準(zhǔn)確高效解決盲區(qū)和熱區(qū)需求；第三，微協(xié)同，覆蓋互補(bǔ)，負(fù)荷分擔(dān)，切換協(xié)同，實(shí)現(xiàn)均衡優(yōu)質(zhì)體驗(yàn)。

在某些熱點(diǎn)地區(qū)，傳統(tǒng)的宏小區(qū)并不能滿足吞吐率的需求，此時，通過增加小站達(dá)到吸收業(yè)務(wù)量、提升系統(tǒng)容量的目的。大量仿真數(shù)據(jù)表明，1個宏站加3個小站后，該宏站覆蓋區(qū)域內(nèi)網(wǎng)絡(luò)容量和邊緣吞吐率均有明顯提升。具體提升效果如圖2所示。

實(shí)現(xiàn)宏微協(xié)同組網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

1.精準(zhǔn)盲區(qū)和熱點(diǎn)發(fā)現(xiàn)

為了保證小基站有效地分流宏網(wǎng)絡(luò)話務(wù)和實(shí)現(xiàn)精確補(bǔ)盲，必須保證小基站能夠部署在精確區(qū)域，同時通過采集現(xiàn)網(wǎng)UE話務(wù)信息、對應(yīng)的位置以及柵格地圖，從而獲取現(xiàn)網(wǎng)話務(wù)地圖?？紤]到小基站的覆蓋范圍，建議話務(wù)地圖的精度達(dá)到50米，以方便獲取網(wǎng)絡(luò)的熱點(diǎn)位置，確定需要部署小基站的地點(diǎn)。精準(zhǔn)的部署可以充分發(fā)揮小基站的作用，吸收更多的話務(wù)。

2.一體化小站快速部署

小站體積小、重量輕、即插即用、自配置、無需機(jī)房，在站址獲取及工程部署上具有極大的優(yōu)勢，在實(shí)現(xiàn)盲點(diǎn)覆蓋和室內(nèi)覆蓋、改善熱點(diǎn)區(qū)域容量方面開始發(fā)揮越來越重要的作用。小站通常采用高集成度的一體化設(shè)計，體積小，重量輕，便于安裝維護(hù)，節(jié)省建設(shè)成本，支持內(nèi)置天線和外置天線兩種配置，可實(shí)現(xiàn)快速建網(wǎng)。

小站支持墻面或抱桿安裝，不需要單獨(dú)建設(shè)機(jī)房，靈活的安裝位置和極小的空間需求使站點(diǎn)易獲取，在城區(qū)可以利用路燈桿、電力桿、光纜桿、交通信號桿等現(xiàn)有資源進(jìn)行快速部署，也可以利用居民樓、寫字樓、商業(yè)區(qū)的墻體進(jìn)行安裝，增加了網(wǎng)絡(luò)部署的靈活性，降低了站點(diǎn)租賃費(fèi)用。因此，越來越多的熱點(diǎn)、盲點(diǎn)和缺少宏站站址資源的場景，開始應(yīng)用小站實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)補(bǔ)盲吸熱，以滿足覆蓋和容量需求。

由于小站的優(yōu)勢和在宏微協(xié)同網(wǎng)絡(luò)中的重要地位，因此在不同場景下都能進(jìn)行廣泛應(yīng)用。特別是宏站站址難以獲取的場景，如城區(qū)商業(yè)街、步行街、老城區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)、居民區(qū)，以及小范圍的補(bǔ)盲吸熱場景等都可以采用小站進(jìn)行快速部署，解決網(wǎng)絡(luò)難題。

3.靈活的基站回傳

小站傳輸解決方案需要具備靈活、低成本、易部署、高QoS等特點(diǎn)。

小站“最后一公里”解決方案包括有線回傳和無線回傳。當(dāng)站點(diǎn)具備有線回傳條件時，優(yōu)先選擇有線回傳。有線回傳主要包括光纖、以太網(wǎng)線、雙絞線、電纜等。

光纖作為基站傳輸?shù)闹髁鞣绞浇ㄗh優(yōu)先被采用。光纖可以直接選擇P2P（點(diǎn)對點(diǎn)）光纖到站，也可以采用xPON實(shí)現(xiàn)光纖到站，同時在站點(diǎn)部署ONU，根據(jù)當(dāng)前小基站部署要求滿足室內(nèi)覆蓋、室外補(bǔ)盲、容量提升等需求。

無線回傳部署更加靈活，無線回傳解決方案主要包括60G、微波、TD-LTE、eBand微波、Wi-Fi等。60G作為非授權(quán)頻譜微波，在短距、高帶寬、小基站部署場景下具有突出的成本優(yōu)勢，在以數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主的低成本部署場景中可采用Wi-Fi回傳。小站回傳解決方案如圖3所示。

4.SON特性

易部署、易運(yùn)維等SON特性是降低未來海量小基站端到端成本的關(guān)鍵：首先，小基站能夠自動感知周圍無線環(huán)境，自動完成頻點(diǎn)、擾碼、鄰區(qū)、功率等無線參數(shù)的規(guī)劃和配置；其次，小基站能夠自動感知周圍無線環(huán)境的變化，如周邊增加新基站，會自動進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，如自動調(diào)整擾碼、鄰區(qū)、功率、切換參數(shù)等，保證網(wǎng)絡(luò)KPI目標(biāo)的達(dá)成。

圖4 某密集居民區(qū)利用小站實(shí)現(xiàn)宏微協(xié)同的效果對比（之一）

圖5 某密集居民區(qū)利用小站實(shí)現(xiàn)宏微協(xié)同效果對比（之二）

圖6 某城區(qū)小范圍弱覆蓋區(qū)域利用小站實(shí)現(xiàn)宏微協(xié)同效果對比（之一）

圖7 某城區(qū)小范圍弱覆蓋區(qū)域利用小站實(shí)現(xiàn)宏微協(xié)同效果對比（之二）

某運(yùn)營商利用小站實(shí)現(xiàn)宏微協(xié)同典型案例

2014年聯(lián)通集團(tuán)LTE評測之前，某地方由于城區(qū)拆遷、宏站站址獲取困難等原因，LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)進(jìn)度嚴(yán)重滯后，特別是一些宏站信號被阻擋導(dǎo)致覆蓋空洞，而新建宏站不僅成本高昂，且站址獲取困難，建設(shè)周期漫長。在這種情況下該運(yùn)營商果斷采用小站宏微協(xié)同解決了若干網(wǎng)絡(luò)難題，為集團(tuán)LTE評測打下了堅實(shí)基礎(chǔ)。以下是某運(yùn)營商小站典型應(yīng)用案例。

案例1：密集居民區(qū)

某道路交叉口150米左右弱覆蓋，該路段RSRP在-95dbm左右，導(dǎo)致SINR差、速率低，影響客戶感知。場景特點(diǎn)如下：第一，車輛和人員密集，流動性低，周邊建筑物較多，樓宇密度較高，高度中等；第二，樓間阻擋嚴(yán)重，宏站覆蓋區(qū)域容易出現(xiàn)弱覆蓋和局部覆蓋空洞，深度覆蓋不足，用戶投訴率較高；第三，居民區(qū)站址資源非常難以獲取，傳統(tǒng)宏站建站難，成本高昂，且周邊居民對宏站具有抵觸心理。

經(jīng)現(xiàn)場勘測，在弱覆蓋點(diǎn)西側(cè)桿上可利用小站對該路段進(jìn)行覆蓋，對于該站點(diǎn)4G弱覆蓋問題，可采用LTE小基站快速部署，精確覆蓋，既能快速提升網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，改善用戶感知，又能提升評測指標(biāo)。具體勘測情況如下：安裝位置可利用現(xiàn)有線桿，傳輸方面可利用現(xiàn)有光纖，供電方面可利用商戶電源。

開通小站并進(jìn)行宏微協(xié)同優(yōu)化之后，路測指標(biāo)提升明顯，平均每天上下行流量吸收增加了150%，平均下行速率提升到65Mbit/s。具體提升效果如圖4和圖5所示。

案例2：城區(qū)小范圍弱覆蓋區(qū)域

某道路交叉口北100米弱覆蓋，該路段RSRP在-95dbm以下，導(dǎo)致SINR差、速率低，影響客戶感知。該道路位于城區(qū)，周邊樓宇不高，然而附近不遠(yuǎn)有宏站，但是宏站信號受樓宇的阻擋而導(dǎo)致局部小范圍覆蓋空洞。此外，該地方站址資源非常難以獲取，傳統(tǒng)宏站建站難，成本高昂，周邊居民對宏站具有抵觸心理。隨著LTE用戶數(shù)的發(fā)展，該區(qū)域的容量也將不能滿足用戶需求。

開通小站并進(jìn)行宏微協(xié)同優(yōu)化之后，該路段的RSRP由之前的-100dbm左右提升到-60dbm左右，SINR由之前的10以下提升到20以上。上下行業(yè)務(wù)流量增加了90%以上。具體提升效果如圖6和圖7所示。

隨著MBB時代的來臨，網(wǎng)絡(luò)覆蓋和容量等網(wǎng)絡(luò)難題日益凸顯，傳統(tǒng)的宏網(wǎng)單一建站模式必將被宏微協(xié)同、室內(nèi)外一體化所取代，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)將更加聚焦用戶感知和用戶體驗(yàn)。小站由于體積小、重量輕、成本低、無需機(jī)房和新建抱桿、安裝簡便快捷的優(yōu)勢，作為宏網(wǎng)補(bǔ)盲和話務(wù)容量分擔(dān)的重要武器，契合運(yùn)營商精準(zhǔn)建網(wǎng)、宏微協(xié)同的建設(shè)思路，極大改善了用戶體驗(yàn)，將助力運(yùn)營商更好更快地打造LTE精品網(wǎng)。