刁楓，劉航

（中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)四川有限公司，四川 成都 610000）

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的持續(xù)發(fā)展，高端大型建筑越來越多，例如高鐵站、大型場(chǎng)館、地鐵、機(jī)場(chǎng)等，此類場(chǎng)景人流密集，既是運(yùn)營(yíng)商品牌形象的窗口，也是市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的價(jià)值高地。此類高密重載（用戶密度高、業(yè)務(wù)負(fù)載重）場(chǎng)景業(yè)務(wù)量分布不均，人流量較大，存在潮汐效應(yīng)，對(duì)4G/5G 網(wǎng)絡(luò)的覆蓋質(zhì)量及容量要求極高。此外，該類場(chǎng)景又普遍存在著建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜、信號(hào)覆蓋和干擾控制難度大等問題[1～3]。因此，為了面向未來網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)和增強(qiáng)客戶體驗(yàn)滿意度，這些都對(duì)高密重載下的4G/5G 協(xié)同網(wǎng)絡(luò)提出了新的挑戰(zhàn)。

本文通過對(duì)4G/5G 協(xié)同組網(wǎng)方式、4G/5G 頻率分組規(guī)劃、容量評(píng)估模型、覆蓋策略等方面進(jìn)行研究，同時(shí)，結(jié)合5G 組網(wǎng)科學(xué)性驗(yàn)證對(duì)室內(nèi)賦形天線與5G 單小區(qū)上下行吞吐能力進(jìn)行測(cè)試，以及對(duì)4G 不同方式的多頻點(diǎn)組網(wǎng)開展4G 全頻段組網(wǎng)科學(xué)性評(píng)估，最后結(jié)合實(shí)際案例給出此類場(chǎng)景下具體應(yīng)用建議，為解決當(dāng)前高密重載場(chǎng)景4G/5G 協(xié)同網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃提供技術(shù)參考。

1 高密重載場(chǎng)景下的4G/5G協(xié)同網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

1.1 高密重載場(chǎng)景下4G/5G協(xié)同規(guī)劃主要考慮的因素

高密重載場(chǎng)景具有人流密集且流動(dòng)性大、單體建筑面積大、建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特性，針對(duì)高密重載場(chǎng)景特性，在4G/5G 協(xié)同規(guī)劃時(shí)著重需要考慮主要因素如圖1 所示[4～5]：

圖1 高密重載場(chǎng)景下網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃考慮的主要因素

建筑結(jié)構(gòu)：高密重載場(chǎng)景下的建筑結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，需要全面摸清建筑結(jié)構(gòu)、材質(zhì)，通過模擬測(cè)試、理論評(píng)估等多維手段評(píng)估天線部署的密度以及位置，并結(jié)合用戶感知的最低速率門限要求，評(píng)估相應(yīng)不同建筑結(jié)構(gòu)下的極限覆蓋能力。

業(yè)務(wù)量：高密重載場(chǎng)景下的業(yè)務(wù)量與相應(yīng)用戶密度密切相關(guān)，而用戶往往呈現(xiàn)聚集效應(yīng)，在特定的子場(chǎng)景下的業(yè)務(wù)量尤其高，這迫切需要做好精細(xì)化規(guī)劃，盡可能提升高業(yè)務(wù)量區(qū)域的資源配置，以滿足客戶感知和體驗(yàn)。

潮汐效應(yīng)：一般情況下，高密重載場(chǎng)景下的人群存在一定的潮汐效應(yīng)，如圖2 所示。因此，在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時(shí)，要充分考慮到網(wǎng)絡(luò)的彈性，為高效利用網(wǎng)絡(luò)資源創(chuàng)造有利條件。此外，還可以為后期網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維、節(jié)電等創(chuàng)造有利條件。

圖2 高密重載場(chǎng)景下的潮汐效應(yīng)

頻率劃分：考慮到有限的頻譜資源，需要根據(jù)人流量、業(yè)務(wù)量呈現(xiàn)區(qū)域聚集的特點(diǎn)，有針對(duì)性地整體進(jìn)行頻率劃分和規(guī)劃，確保頻率在合理復(fù)用的前提下，盡可能滿足業(yè)務(wù)量需求，同時(shí)，適當(dāng)考慮部分冗余，以確保滿足潛在的業(yè)務(wù)量增長(zhǎng)。

組網(wǎng)方式：針對(duì)高密重載場(chǎng)景，需要建立低成本場(chǎng)景化的分層組網(wǎng)方式，打造“宏站、微站、室分”相結(jié)合的多層網(wǎng)絡(luò)，形成廣域覆蓋、深度覆蓋、容量覆蓋的多層次宏微協(xié)同分層立體網(wǎng)絡(luò)，達(dá)到結(jié)構(gòu)、覆蓋、容量、成本協(xié)同最優(yōu)。

4G/5G 協(xié)同：當(dāng)前4G 業(yè)務(wù)發(fā)展仍然迅猛，不限流量套餐持續(xù)推廣帶來數(shù)據(jù)流量呈爆發(fā)式增長(zhǎng)，基于業(yè)務(wù)預(yù)測(cè)全網(wǎng)年底日均流量將增長(zhǎng)120%，4G 容量需求依舊旺盛，且隨著5G 站點(diǎn)陸續(xù)入網(wǎng)，5G 建設(shè)區(qū)域內(nèi)4G D 頻段退頻后，形成4G 容量缺口。在新增投資及資源極度短缺的現(xiàn)實(shí)情況下，在高密重載場(chǎng)景下如何解決因流量增長(zhǎng)及D 頻段退頻后導(dǎo)致容量缺口成為網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)亟需解決的問題。通過5G 反向開通3D-MIMO 快速補(bǔ)齊容量短板，實(shí)現(xiàn)4G/5G 協(xié)同的資源精準(zhǔn)投放。

施工難度：充分考慮重密重載場(chǎng)景人流流動(dòng)情況，合理進(jìn)行規(guī)劃與設(shè)計(jì)，達(dá)到施工快速、方便，且能夠達(dá)到預(yù)期的覆蓋效果。

干擾：在高密重載場(chǎng)景下，用戶高度集中，同頻干擾問題較為突出，嚴(yán)重影響用戶感知，如圖3 所示。需要采用合理的小區(qū)劃分、控制重疊區(qū)域、功率控制等手段降低干擾對(duì)用戶的影響；隨著5G 終端的普及，用戶逐步增多，在頻率重疊區(qū)域5G 同樣會(huì)對(duì)4G 造成上行干擾。最后，需要著重考慮系統(tǒng)間的干擾，包括雜散干擾、互調(diào)干擾、阻塞干擾、屏蔽器/偽基站干擾及其他干擾源。

圖3 高密重載場(chǎng)景下干擾對(duì)SINR與速率的影響

設(shè)備選型：根據(jù)頻率劃分、組網(wǎng)方式、業(yè)務(wù)量、干擾、以及施工難度等綜合進(jìn)行考慮，將高密重載場(chǎng)景劃分為多個(gè)子場(chǎng)景，針對(duì)子場(chǎng)景給出差異化的設(shè)備選型策略。

2.2 高密重載場(chǎng)景下4G/5G協(xié)同規(guī)劃方法

根據(jù)高密重載場(chǎng)景的特點(diǎn)，結(jié)合上述4G/5G 協(xié)同規(guī)劃時(shí)需要著重考慮的主要因素，我們?cè)谶M(jìn)行多次論證和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的基礎(chǔ)上，給出了高密重載場(chǎng)景下的4G/5G 協(xié)同規(guī)劃方法與流程，如圖4 所示。

圖4 高密重載場(chǎng)景下的4G/5G協(xié)同規(guī)劃方法與流程

該方法與流程大致分為九個(gè)步驟，通過相互之間的關(guān)聯(lián)，將密集重載場(chǎng)景下的4G/5G 協(xié)同網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃主要考慮的因素分別融入到相應(yīng)過程之中，從而實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)、覆蓋、容量、成本協(xié)同最優(yōu)的解決方案。

第一步：現(xiàn)網(wǎng)摸排，現(xiàn)網(wǎng)摸排主要包括：密集重載場(chǎng)景下的KPI 指標(biāo)、容量、業(yè)務(wù)量、高覆蓋、弱覆蓋等情況，并對(duì)現(xiàn)有的建設(shè)方式、組網(wǎng)方式以及建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行全面梳理和分析，整理輸出覆蓋目標(biāo)區(qū)域業(yè)務(wù)量需求分級(jí)評(píng)估結(jié)果，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)查勘與測(cè)試、以及人流量聚集分布情況進(jìn)行場(chǎng)景細(xì)化，實(shí)現(xiàn)子場(chǎng)景差異化的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。

第二步：容量預(yù)估，根據(jù)劃分建立的子場(chǎng)景，建立分場(chǎng)景下的容量預(yù)估模型，準(zhǔn)確評(píng)估子場(chǎng)景下的容量需求。

第三步：產(chǎn)品選型。產(chǎn)品選型主要包括載波規(guī)劃、組網(wǎng)方式、4G/5G 協(xié)同、設(shè)備選型等多重因素，并根據(jù)子場(chǎng)景制定差異化的設(shè)備選型策略。

1）設(shè)備選型。根據(jù)不同子場(chǎng)景的特點(diǎn)以及現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備、分布系統(tǒng)情況，有針對(duì)性地選擇相應(yīng)主設(shè)備及建設(shè)方式，同時(shí)，進(jìn)一步考慮到覆蓋能力，選擇合適的賦形天線產(chǎn)品。在此基礎(chǔ)上，對(duì)所選擇的賦形天線進(jìn)行仿真驗(yàn)證，以確定最佳的天線間距和天線掛高，確保覆蓋達(dá)到預(yù)期效果。

2）載波規(guī)劃。綜合考慮干擾、容量、覆蓋等原因，釋放頻段全部能力，充分利用LTE 3 載波組合、4 載波組合，5G NR 2.6 G+4.9 G 組合，實(shí)現(xiàn)干擾小、容量大、覆蓋優(yōu)的載波規(guī)劃方案。

3）組網(wǎng)方式。隨著頻率的不斷演進(jìn)，5G 終端數(shù)不斷增多，綜合各方因素，以4G/5G 協(xié)同組網(wǎng)方式進(jìn)行考慮，避免后續(xù)5G 帶來的二次改造。

第四步：方案定制。結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)、人流密集情況、潮汐效應(yīng)、機(jī)房情況、電力情況等現(xiàn)場(chǎng)查勘情況，制定合理的改造或者新建方案，然后組織多部門進(jìn)行聯(lián)合評(píng)審，確定方案的科學(xué)性和可靠性。

第五步：方案仿真。為了進(jìn)一步評(píng)估方案的科學(xué)性和覆蓋預(yù)期效果，需要開展仿真工作，通過模擬仿真方式評(píng)估整體的覆蓋狀況，進(jìn)一步對(duì)方案進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，確保方案實(shí)施達(dá)到最優(yōu)效果。

第六步：方案實(shí)施。方案實(shí)施主要基于最終修訂和完善的設(shè)計(jì)方案，按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行施工，并保證現(xiàn)場(chǎng)施工工藝、流程符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，選用的配套材料質(zhì)量達(dá)標(biāo)，相應(yīng)天線與各個(gè)子場(chǎng)景匹配，最后，對(duì)施工進(jìn)行相應(yīng)驗(yàn)收。

第七步：網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。在施工完成之后，需要進(jìn)行開站入網(wǎng)優(yōu)化、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試與優(yōu)化、以及結(jié)合性能、SEQ 等相應(yīng)指標(biāo)和參數(shù)進(jìn)行全面的優(yōu)化調(diào)整，發(fā)揮設(shè)備的最大能力，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)性能最優(yōu)。

第八步：效果驗(yàn)證。效果驗(yàn)證環(huán)節(jié)是對(duì)實(shí)施結(jié)果開展后評(píng)估分析，針對(duì)覆蓋、性能是否達(dá)到預(yù)期，以及相應(yīng)工程造價(jià)進(jìn)行全面綜合評(píng)估。

第九步：經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。經(jīng)驗(yàn)總結(jié)則是在后評(píng)估的基礎(chǔ)上，將相應(yīng)成果進(jìn)行固化，在類似的高密重載場(chǎng)景進(jìn)行推廣，為后期規(guī)劃與建設(shè)提供技術(shù)參考，有效提升類似場(chǎng)景的規(guī)劃與建設(shè)效率，實(shí)現(xiàn)方案最佳、效果最佳、成本最優(yōu)、較好支持網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)，以及滿足5G 用戶發(fā)展和業(yè)務(wù)量需求。

2.3 實(shí)例分析

基于上述高密重載場(chǎng)景下的4G/5G 協(xié)同規(guī)劃方法與流程，我們以某大型火車站為例。

按照高密重載場(chǎng)景下的4G/5G 協(xié)同規(guī)劃方法與流程，第一步，我們首先對(duì)該車站進(jìn)行現(xiàn)網(wǎng)摸排分析。發(fā)現(xiàn)存在兩大難題：

（1）候車廳原使用pRRU5927 外接窄波束天線+RRU3182-fad 外接普通板狀天線的方式間隔覆蓋檢票口區(qū)域，其中RRU3182 配置F+A 頻段作為底層覆蓋，pRRU 配置D1-D8E1-E3FDD1800 分組異頻組網(wǎng)作為容量層，整個(gè)候車廳共配置104 個(gè)小區(qū)。但是業(yè)務(wù)量大，自忙時(shí)平均下行PRB 利用率仍高達(dá)55%。

（2）建筑結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，A/B 兩排檢票口間距僅30 m，干擾嚴(yán)重SINR 低。隨著5G 網(wǎng)絡(luò)部署，若候車廳4G 清退D 頻段100 M 后，可用頻點(diǎn)數(shù)量將從15 個(gè)減少至10，頻率更難規(guī)劃。因此，需要進(jìn)行4G/5G 協(xié)同的網(wǎng)絡(luò)重新規(guī)劃調(diào)整。相應(yīng)詳細(xì)情況如圖5 所示。

圖5 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及測(cè)試摸排情況

我們按照規(guī)劃方法與流程中的第二步進(jìn)行容量預(yù)估。首先，基于第一年（預(yù)測(cè)起點(diǎn)年份）春節(jié)話務(wù)模型整體候車廳按照20 000 人預(yù)測(cè)；第二，基于業(yè)務(wù)類型及時(shí)長(zhǎng)占比分析，4G 單用戶綜合下行保障速率為2.1 Mbps；基于微信視頻體驗(yàn)分析，4G 單用戶上行保障速率為1 Mbps 進(jìn)行預(yù)測(cè)。

按照表1 計(jì)算出需求總載波數(shù)4G 145 個(gè)，5G 3 個(gè)。

表1 典型子場(chǎng)景下的載波需求測(cè)算

第三步，我們針對(duì)三類子場(chǎng)景的容量需求、網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)以及相應(yīng)賦形天線測(cè)試等多維度考慮，擬定相應(yīng)產(chǎn)品選型策略如下：

1）分布式皮站+傳統(tǒng)室分+賦形天線混合組網(wǎng)，分布式皮站提供5G（2.6 G 100 M）及4G 三組頻率，傳統(tǒng)室分提供F/A 頻段，并采用賦形天線精準(zhǔn)控制覆蓋范圍，降低干擾。

2）5G 采用2.6 G+4.9 G 開通雙百兆帶寬，5G（2.6 G）：2.6 G 采用支持160 M 4T4R 的5961 系列分布式皮站，開通100 M 5G 業(yè)務(wù)；5G（4.9 G）：同步開通AAU（4.9 G）覆蓋室內(nèi)，預(yù)埋pRRU（4.9 G）線纜及安裝位置；室內(nèi)分布式Massive MIMO：有效解決室內(nèi)5G 多小區(qū)干擾問題，可有效提升網(wǎng)絡(luò)容量和客戶速率。

3）4G 全頻段引入，四頻組網(wǎng)，提升容量。

第四步，基于設(shè)備選型結(jié)果，我們結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)查勘、施工環(huán)境、原有系統(tǒng)改造難易、工程造價(jià)等綜合考慮，制定相應(yīng)詳細(xì)實(shí)施方案。我們針對(duì)子場(chǎng)景差異化的特點(diǎn)給出4G/5G 協(xié)同解決方案，相應(yīng)整體規(guī)劃設(shè)計(jì)方案如圖6 所示：

圖6 火車站候車廳整體規(guī)劃設(shè)計(jì)方案

布置方式：候車廳主要旅客區(qū)域由原有的間隔布放方式改為逐個(gè)布放方式。

設(shè)備選型：56 臺(tái)5961H+54 面賦型天線+2 面高密天線（高密天線覆蓋西廣場(chǎng)1F 安檢區(qū)及A1 候車區(qū)）。VIP美食區(qū)等區(qū)域采用43 個(gè)PRRU5961G。4.9 G AAU 設(shè)備安裝在北側(cè)中部二樓，共劃分兩個(gè)扇區(qū)，分別交錯(cuò)往東西廣場(chǎng)方向覆蓋。

頻率規(guī)劃：采用E1/D3、E2/D7、E3/D8/FDD1800，三組交錯(cuò)覆蓋避免頻率干擾，每個(gè)檢票口開通2 組，共部署54 組，最大可開通個(gè)134 個(gè)載波。同時(shí)利舊RRU3182+利舊窄波束天線+衰減器開通雙路F/A，F(xiàn)/A 14 個(gè)RRU 分裂為14 個(gè)小區(qū)，共14*2=28 個(gè)頻點(diǎn)；整改候車廳區(qū)域部署162 個(gè)載波。NR 每12 個(gè)PRRU 共小區(qū)，開通5 個(gè)2.6 G 小區(qū)，2 個(gè)4.9 G 小區(qū)，容量完全滿足預(yù)測(cè)需求，如表2 所示。

表2 火車站候車廳頻率劃設(shè)計(jì)方案

第五步，為了進(jìn)一步評(píng)估方案的科學(xué)性和覆蓋預(yù)期效果，我們采用仿真工具對(duì)4G 多頻段和不同賦型天線組網(wǎng)進(jìn)行仿真評(píng)估，最終推薦選擇華為27013842 賦型天線和3 組頻點(diǎn)，以達(dá)到精準(zhǔn)覆蓋和干擾控制，如圖7、表3所示。

表3 三組頻點(diǎn)交叉組網(wǎng)方案及賦型天線仿真SINR值變化

圖7 三組頻點(diǎn)交叉組網(wǎng)方案及賦型天線仿真覆蓋和SINR圖

經(jīng)過方案實(shí)施、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化步驟之后，該場(chǎng)景下的整體指標(biāo)情況如下，該車站4G/5G 網(wǎng)絡(luò)性能均實(shí)現(xiàn)兩個(gè)領(lǐng)先（領(lǐng)先競(jìng)對(duì)，領(lǐng)先其他核心高鐵樞紐車站）。其中，5G網(wǎng)絡(luò)SSB RSRP 均值-72.5 dBm，5G（4.9 G）下行平均速率為855 Mbps，5G（2.6 G）下行平均速率為727 Mbps；4G 網(wǎng)絡(luò)的總載波數(shù)從103 個(gè)提升至142 個(gè)，系統(tǒng)容量提升37.9%，路測(cè)平均下載速率達(dá)到45.9 Mbps，提升35.9%，平均上傳速率達(dá)到14.87 Mbps，提升43.8%，日均流量提升26.8%；5G 客戶占比最高達(dá)8.6%，5G 分流比最高達(dá)14.2%，效益明顯，4G/5G 客戶感知明顯提升。改造前后4G/5G 視頻流媒體有效下載速率提升顯著，相應(yīng)對(duì)比如圖8 所示：

圖8 改造前后4G/5G視頻流媒體有效下載速率對(duì)比結(jié)果

從該車站的實(shí)施結(jié)果來看，整體提升較為明顯，充分論證了高密重載場(chǎng)景下的4G/5G 協(xié)同規(guī)劃方法與流程的科學(xué)性和有效性。

通過對(duì)本案例的進(jìn)一步提煉與總結(jié)，形成相應(yīng)總結(jié)文檔，可有效推廣相應(yīng)經(jīng)驗(yàn)，為類似場(chǎng)景的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃提供有價(jià)值的參考。

3 結(jié)論

高密重載場(chǎng)景的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與實(shí)施面臨諸多挑戰(zhàn)，如何給出最優(yōu)的解決方案并考慮網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)方向等問題是各大運(yùn)營(yíng)商均需要面臨的重大課題之一，同時(shí)也是各大運(yùn)營(yíng)商塑造良好口碑的關(guān)鍵場(chǎng)景之一。與此同時(shí)，高密重載場(chǎng)景的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與實(shí)施還需要考慮到投資預(yù)算等成本問題，以及應(yīng)對(duì)潮汐效應(yīng)如何降低后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本等問題。在多重因素的影響下，高密重載場(chǎng)景的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃仍需要深挖潛能，科學(xué)規(guī)劃與實(shí)施，認(rèn)真總結(jié)相應(yīng)經(jīng)驗(yàn)和亮點(diǎn)，方能實(shí)現(xiàn)口碑與效益的雙豐收。