張勍++盛煜++馮毅++李福昌

【摘 要】為了解決提高室內場景中移動網絡質量和網絡容量分配的靈活性問題，在室內網絡建設中引入了微基站。不同類型的企業(yè)級室內微基站在網絡架構、特點上又有所不同，針對微基站在室內場景的具體規(guī)劃方法，提出了微站站型與不同類型室內場景在不同部署目的、不同場景特點下的匹配方法，并給出了用于整體覆蓋室內場景時的室內微站設備數量需求估算方法。

【關鍵詞】微基站 室內場景 匹配方法 需求估算

doi：10.3969/j.issn.1006-1010.2017.02.001 中圖分類號：TN914 文獻標志碼：A 文章編號：1006-1010（2017）02-0003-05

引用格式：張勍，盛煜，馮毅，等. LTE微基站在室內場景中的規(guī)劃方法研究[J]. 移動通信， 2017，41（2）： 3-7.

1 引言

全球范圍的創(chuàng)新浪潮和云計算、大數據、物聯(lián)網以及4G/5G移動網絡技術的快速發(fā)展，共同推進了移動互聯(lián)網業(yè)務的蓬勃發(fā)展，移動數據流量也在極速增長[1-2]。在眾多廣受關注的移動業(yè)務中，視頻無疑是核心和趨勢，高清視頻點播逐漸普及，手機直播業(yè)務用戶增速迅猛，包含監(jiān)控等企業(yè)級的大視頻業(yè)務正在嶄露頭角，虛擬現(xiàn)實、現(xiàn)實增強視頻業(yè)務也開始走入人們的生活，甚至移動視頻廣告在廣告市場中的占比也在逐漸增加，而為了達到流暢的用戶觀感，無疑對移動網絡的覆蓋和容量提出了更高的要求。值得關注的是，約70%的無線流量發(fā)生在室內，就視頻業(yè)務而言這一比例更高。此外，源于智能移動設備的發(fā)展和以人為中心的新型企業(yè)組織變革，BYOD（Bring Your Own Device，攜帶自己的設備辦公）方式開始在企業(yè)中流行，這也對室內移動網絡提出了新的要求。室內網絡不僅需要更完整的覆蓋、更高的容量，而且需要解決不同區(qū)塊間的流量冷熱不均問題，甚至還要能夠為物聯(lián)網、本地云等多樣化的業(yè)務提供支持服務。傳統(tǒng)的室內網絡建設方案無論是網絡質量保障，還是建設成本和施工難度，都已經不能充分滿足室內網絡建設需求。通過部署室內微基站[3-8]進行室內網絡的數字化改造，相較傳統(tǒng)的室外宏站照射和室內分布系統(tǒng)的室內網絡解決方案，將不僅提高部署靈活性和降低施工難度，還能夠顯著提升業(yè)務承載能力和容量分配效率。

2 室內微基站分類

室內微基站按照服務對象分為家庭級和企業(yè)級兩種類型。其中，家庭級微基站[9-11]單通道發(fā)射功率一般低于50 mW，小區(qū)容量較低，主要服務于用戶住宅補充網絡覆蓋，部署方案簡單，各運營商普遍用量較小；企業(yè)級微基站單通道發(fā)射功率通常為50 mW～250 mW，容量明顯高于家庭級微基站，主要服務于寫字樓、體育館、商業(yè)中心等場景。

根據網絡架構的差異，企業(yè)級室內微基站又分為皮基站和分布式微RRU（Radio Remote Unit，射頻拉遠單元）兩類。

（1）皮基站在網絡架構上，可直接通過傳輸網接入核心網。皮基站同時集成了基帶、射頻和天線部分，部分皮基站還支持PoE（Power over Ethernet，有源以太網）供電和局域網數據回傳，即只需一根寬帶接入網線即可完成部署，極大地提高了部署便利性。皮基站的體積一般為2 L～3 L，部分具備外置天線接口?？紤]到部署場景的實際需求，皮基站需要服務的用戶數一般遠小于宏基站，因此皮基站單個載扇的用戶承載能力通常也低于宏基站。

（2）分布式微RRU在網絡架構上，通常先以星形方式通過網線連接到匯聚設備上，匯聚設備再以星形方式通過光纖接入宏基站基帶單元。在集成方式上，分布式微RRU又分為兩類：一類完整集成了射頻單元和天線，匯聚設備只起射頻數據匯聚、轉接作用；另一類將射頻功能分拆，微RRU上集成了天線和部分射頻模塊，匯聚設備上集成了其余的射頻模塊。微RRU的體積一般為1 L～3 L，大多不具備外置天線接口，且通常直接部署于天花板上，而匯聚設備或與宏基站基帶單元一起集中部署，或分散部署于弱電井等區(qū)域。

此外，目前也開始出現(xiàn)少量皮基站和分布式微RRU的融合產品，如多個分布式微RRU可通過某些小型匯聚設備接入到皮基站上，并使用皮基站內的基帶單元。

無論是皮基站還是分布式微RRU，都存在網關部署和無網關部署兩種方案，差別在于微基站是否先接入網關，再由網關將數據轉接入核心網。在不同的應用場景下，室內微站的網關作用也有所不同，有的實現(xiàn)信令匯聚和資源集中調度，如可借助網關實現(xiàn)CoMP（Coordinated Multiple Points Transmission/Reception，多點協(xié)作傳輸）、eICIC（enhanced Inter Cell Interference Coordination，增強的小區(qū)間干擾協(xié)調）[12-13]等功能，以解決微站間的同頻干擾問題[14-15]；有的用于在微站和網關間建立安全隧道，以保障數據安全和網絡安全。

3 微站站型與室內場景匹配方法

應用于室內場景時，微基站既可作為單獨的室內網絡覆蓋解決手段，較傳統(tǒng)室分實現(xiàn)更靈活的容量分配和更快捷、美觀的安裝方案；也可為已建室內網絡提供局部覆蓋或容量補充，以補丁方式釋放局部壓力。由于室內場景類型多樣，微基站的部署目的也不盡相同，因此微站站型與室內場景的匹配也需要分類考慮：

（1）對于建筑面積較小的場景（如營業(yè)廳、手機賣場、沿街商鋪、大型公交站等），需要根據建筑特點、室外網絡質量、站址條件和部署成本綜合考慮選取室外型微站或皮基站。

（2）對于建筑面積較大的場景（如辦公樓、商場、交通樞紐、體育館等），需要根據使用微站的目的不同而選擇微站站型，具體如下：

◆用于解決整體覆蓋或容量需求時，需要根據建筑面積進一步細分，針對3～5層的小型辦公樓、小型商場、小型汽車站等建筑面積中等場景，與面積較小的場景類似，需要根據建筑特點、室外網絡質量、站址條件和部署成本情況選取室外型微站或室內型微站；而對大型辦公樓、商業(yè)中心、體育館等場景，則通常使用分布式微RRU。

◆用于解決局部覆蓋問題時，若建筑內部已建室內網絡，建議優(yōu)先通過調整天線點等方式優(yōu)化室內網絡；若建筑內部網絡由室外宏站照射提供，可選用與室外宏站同頻的室外微RRU型微站，并采用宏微小區(qū)合并方式減少宏微切換；若目標覆蓋區(qū)域相對獨立、與建筑物內其他區(qū)域存在穿透損耗較高的墻體隔離，可根據部署成本選擇與已存室內網絡同頻的室內型微站補充覆蓋。

◆用于對局部區(qū)域吸熱時，可根據部署成本選擇與已存室內網絡異頻的室內型微站。

在面對建筑面積較小和中等的場景解決整體網絡問題時，考慮使用室外型微站主要基于部署成本和施工難易度兩方面因素。從成本角度看，當使用少量室外型微站也可滿足網絡質量改善需求時，設備購置、施工、維護等方面的綜合成本很有可能低于室內型微站；從施工難度角度看，室內型微站的站址往往具有唯一性，尤其是對于連片商鋪場景，使用室內型微站需要對每個商鋪逐一獲取站址，站址獲取難度更大。因此，該類場景需要根據建筑特點、室外網絡質量、站址條件和部署成本等方面綜合考慮：

（1）對于建筑面積不大、內部隔斷較少的場景，若1～2個室外型微站即可滿足覆蓋和容量需求，可采用室外型微站照射的方案，如外墻以玻璃為主，室內深度一般多家商鋪連片覆蓋，使用室外型微站照射室內的方式，成本和施工優(yōu)勢較為明顯；對于建筑面積較大或者內部隔斷較多、室內深度較深的場景，使用室外型微站不能保證覆蓋質量或因需使用過多微站而導致成本優(yōu)勢喪失并存在較高的同頻干擾風險，因此更適合選用室內型微站。

（2）若根據頻率規(guī)劃策略，即將部署的室內網絡需與室外網絡同頻時，就需要考慮使用室外微站對室外網絡的干擾影響問題。如果室外微站的站址條件受限，站址附近室外網絡質量極高，部署室外型微站后將不可避免地對室外網絡造成同頻干擾，而若恰巧同頻干擾處人流較多或覆蓋保障要求較高，則并不適宜部署室外型微站。

（3）若根據建筑特點和室外網絡質量無法判定非常適合或非常不適合使用室外型微站，則可根據微站站址獲取難易度和部署成本對比選擇微站站型。

值得注意的是，使用室外型微站照射室內時，覆蓋區(qū)域較難以實施精細化控制，因此應盡量避免宏站和室外微站的切換帶出現(xiàn)在室內用戶停留區(qū)，可采用的手段包括：對同頻部署的微站采用宏微和微微小區(qū)合并；為微基站配置外接的高增益天線以擴大微站的覆蓋范圍；調整宏站或微站方向角來改變切換帶位置等。對于難以避免切換帶和室內用戶業(yè)務區(qū)重疊的情況，應謹慎使用室外微站解決室內覆蓋。

兩種室內型微站的選取通常根據傳輸資源、建筑特點和部署成本等方面因素，具體如下：

（1）由于皮基站可以借助xPON（Passive Optical Network，無源光網絡）等方式靈活地回傳數據，因此當不具備傳統(tǒng)光纖傳輸資源時，皮基站有明顯的部署優(yōu)勢。

（2）當目標覆蓋區(qū)存在多個覆蓋或容量需求較高的空曠空間（如會展中心、大型機場等），單個皮基站不能滿足每個空間的部署需求，此時若使用分布式微RRU，可以通過微RRU之間的小區(qū)合并方式避免空間內的微微間同頻干擾，因此此類場景使用分布式微RRU通常網絡質量更好。

（3）當不能依據傳輸資源和建筑特點判斷使用哪種類型微基站時，可根據部署成本選擇。分布式微RRU必須配置匯聚單元和基帶單元才能工作，而皮基站可以獨立工作，因此從設備購置成本角度看，當部署面積較小時，使用分布式微RRU的成本很可能高于皮基站。

4 室內微站需求估算方法

在室內場景中，室內微站主要用于解決局部補盲或吸熱、整體室內網絡覆蓋兩方面的網絡問題。對于前者，通常待部署區(qū)域不大，且根據已經部署的室內網絡運行情況，可較為容易地估算室內微站部署需求；對于后者，則需要根據未來業(yè)務增長預期、整體網絡覆蓋質量需求、微基站的覆蓋和容量能力進行綜合估算，尤其對于部署面積較大的場景，估算的準確度直接影響了投資成本和后期網絡服務能力，因此需要形成系統(tǒng)的微站需求估算方法。

同時，由于室內型微站分為皮基站和分布式微RRU兩種類型，兩者的設備形態(tài)和組網架構差異較大。對于前者，僅需根據覆蓋和容量需求估算微站數量；而后者除了估算端點微RRU數量外，還需進一步估算匯聚單元和基帶單元的數量。