宏微協(xié)同組網在LTE精品網建設中的實踐

中國聯(lián)合網絡通信有限公司河南省分公司 | 馮仕軍

宏微協(xié)同組網在LTE精品網建設中的實踐

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隨著移動寬帶時代的到來，傳統(tǒng)的宏網單一建設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、構建立體網絡、室內外一體化部署成為大勢所趨。

隨著國內FDD牌照的發(fā)放，為更好地搶占用戶和市場，各運營商LTE網絡建設節(jié)奏進一步加快，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)進行分析，主要存在以下難題：首先，隨著網絡成熟度的提升，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，實際站址與規(guī)劃站址有偏差，導致宏網覆蓋存在空洞；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，室內建筑物的深度覆蓋無法保證。這些實際問題導致傳統(tǒng)的宏站組網只能完成基礎覆蓋，嚴重阻礙了運營商打造一張能提供良好用戶體驗的無縫覆蓋網絡的步伐。

從網絡容量和用戶體驗角度進行分析，宏站單一建網模式隨著MBB業(yè)務的發(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)務驅動MBB（Mobile Broadband）蓬勃發(fā)展，網絡流量呈爆發(fā)性增長。據(jù)市場咨詢機構估計，就熱點地區(qū)而言，2016年的總流量將達到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，如何滿足熱點區(qū)域的容量和數(shù)據(jù)速率需求，將是未來MBB網絡發(fā)展的關鍵。但是傳統(tǒng)宏站在熱點區(qū)域能提供的容量即將達到門限，宏站不能無限制地分裂和擴容，這勢必直接影響到用戶感知，特別是用戶數(shù)據(jù)業(yè)務的體驗，從而嚴重影響用戶發(fā)展。

在MBB時代對運營商而言，網絡體驗是第一生產力。誰能給用戶提供更好的網絡體驗，誰就能在激烈的市場競爭中搶占更多的市場份額，因此各運營商不能僅僅滿足于建設一張基礎覆蓋網，而要打造能提供卓越用戶體驗的精品網，而上述網絡難題則極大地阻礙了運營商的建設步伐。

圖1 HetNet組網圖

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)同組網破解MBB時代網絡難題

為解決網絡覆蓋和容量難題，亟需一種可快速部署的網絡解決方案，因此采用宏微協(xié)同方式構建立體網絡的解決方案應運而生。

宏微協(xié)同，提升用戶體驗

隨著MBB業(yè)務的發(fā)展,宏蜂窩可持續(xù)發(fā)展正在面臨巨大挑戰(zhàn)。第一，不可預期的業(yè)務增長需求：傳統(tǒng)語音業(yè)務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，以及Web瀏覽和視頻點播等新業(yè)務的興起。第二，隨時隨地5Mbit/s接入帶寬的需求：新業(yè)務的不斷增長對無線帶寬提出了越來越高的要求，特別是4K高清視頻點播等業(yè)務對網絡帶寬要求更高，而且隨著物聯(lián)網的快速發(fā)展，人與物、物與物等萬物互聯(lián)的網絡形態(tài)更需要移動網絡提供低時延、大帶寬和高QoS的業(yè)務。第三，隨機的熱點部署：越來越多的熱點建設需求將會凸顯，而且呈現(xiàn)隨機化的趨勢。

小站正是為滿足MBB發(fā)展需要而產生的，利用小站與宏網實現(xiàn)協(xié)同、組建立體網絡正是快速應對這一挑戰(zhàn)的關鍵。越來越多的運營商特別是歐美、日韓等發(fā)達國家領先運營商的建網經驗表明：構建立體網絡、宏微協(xié)同、室內外一體化組網、快速建成能提供良好用戶體驗的商用網是大勢所趨。小站的重要性日益凸顯，未來小站的數(shù)量將與宏站持平，小站甚至是未來網絡中最主要的網絡擴容方式。

首先，可利用小站對宏網中出現(xiàn)的一些覆蓋空洞進行補充覆蓋，包括室內室外覆蓋盲區(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、沒有室內分布系統(tǒng)的樓宇等。小站通過導頻功率調整和精確鄰區(qū)規(guī)劃，來實現(xiàn)微蜂窩小區(qū)與宏小區(qū)的協(xié)同組網，并降低干擾，達到精確補盲的效果。

其次，利用小站實現(xiàn)熱點容量補充和分擔。用戶對MBB流量的需求是逐漸增加的，運營商可通過HetNet逐漸提升網絡容量。當話務熱點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架構下，宏小基站通過緊密協(xié)同，可進一步提升HetNet網絡容量和用戶體驗。當話務熱點增多、在宏站覆蓋范圍內部署的小基站數(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。靈活的站點回傳，集成供電、天饋、防雷的一體化站點方案可以降低對小基站站點的要求和部署成本。這樣出現(xiàn)了在宏站覆蓋下部署低功率小站以增強容量和覆蓋，并與宏站一起構成HetNet網絡，以此最大化網絡容量，優(yōu)化用戶體驗并降低成本，具體如圖1所示。

HetNet網絡中宏微協(xié)同覆蓋具有以下特點：第一，宏蜂窩基礎覆蓋，大范圍普遍覆蓋，吸納較均勻分布的用戶業(yè)務；第二，微蜂窩精準補盲吸熱，針對性精準覆蓋，準確高效解決盲區(qū)和熱區(qū)需求；第三，微協(xié)同，覆蓋互補，負荷分擔，切換協(xié)同，實現(xiàn)均衡優(yōu)質體驗。

在某些熱點地區(qū)，傳統(tǒng)的宏小區(qū)并不能滿足吞吐率的需求，此時，通過增加小站達到吸收業(yè)務量、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)域內網絡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。

實現(xiàn)宏微協(xié)同組網的關鍵技術

1.精準盲區(qū)和熱點發(fā)現(xiàn)

為了保證小基站有效地分流宏網絡話務和實現(xiàn)精確補盲，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UE話務信息、對應的位置以及柵格地圖，從而獲取現(xiàn)網話務地圖。考慮到小基站的覆蓋范圍，建議話務地圖的精度達到50米，以方便獲取網絡的熱點位置，確定需要部署小基站的地點。精準的部署可以充分發(fā)揮小基站的作用，吸收更多的話務。

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、無需機房，在站址獲取及工程部署上具有極大的優(yōu)勢，在實現(xiàn)盲點覆蓋和室內覆蓋、改善熱點區(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計，體積小，重量輕，便于安裝維護，節(jié)省建設成本，支持內置天線和外置天線兩種配置，可實現(xiàn)快速建網。

小站支持墻面或抱桿安裝，不需要單獨建設機房，靈活的安裝位置和極小的空間需求使站點易獲取，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)的墻體進行安裝，增加了網絡部署的靈活性，降低了站點租賃費用。因此，越來越多的熱點、盲點和缺少宏站站址資源的場景，開始應用小站實現(xiàn)精準補盲吸熱，以滿足覆蓋和容量需求。

由于小站的優(yōu)勢和在宏微協(xié)同網絡中的重要地位，因此在不同場景下都能進行廣泛應用。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)、風景名勝區(qū)、居民區(qū)，以及小范圍的補盲吸熱場景等都可以采用小站進行快速部署，解決網絡難題。

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。

小站“最后一公里”解決方案包括有線回傳和無線回傳。當站點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（點對點）光纖到站，也可以采用xPON實現(xiàn)光纖到站，同時在站點部署ONU，根據(jù)當前小基站部署要求滿足室內覆蓋、室外補盲、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、易運維等SON特性是降低未來海量小基站端到端成本的關鍵：首先，小基站能夠自動感知周圍無線環(huán)境，自動完成頻點、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，會自動進行網絡優(yōu)化，如自動調整擾碼、鄰區(qū)、功率、切換參數(shù)等，保證網絡KPI目標的達成。

圖4 某密集居民區(qū)利用小站實現(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)域利用小站實現(xiàn)宏微協(xié)同效果對比（之二）

某運營商利用小站實現(xiàn)宏微協(xié)同典型案例

2014年聯(lián)通集團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網絡建設進度嚴重滯后，特別是一些宏站信號被阻擋導致覆蓋空洞，而新建宏站不僅成本高昂，且站址獲取困難，建設周期漫長。在這種情況下該運營商果斷采用小站宏微協(xié)同解決了若干網絡難題，為集團LTE評測打下了堅實基礎。以下是某運營商小站典型應用案例。

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，導致SINR差、速率低，影響客戶感知。場景特點如下：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。

經現(xiàn)場勘測，在弱覆蓋點西側桿上可利用小站對該路段進行覆蓋，對于該站點4G弱覆蓋問題，可采用LTE小基站快速部署，精確覆蓋，既能快速提升網絡質量，改善用戶感知，又能提升評測指標。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。

開通小站并進行宏微協(xié)同優(yōu)化之后，路測指標提升明顯，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，然而附近不遠有宏站，但是宏站信號受樓宇的阻擋而導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，網絡覆蓋和容量等網絡難題日益凸顯，傳統(tǒng)的宏網單一建站模式必將被宏微協(xié)同、室內外一體化所取代，網絡建設將更加聚焦用戶感知和用戶體驗。小站由于體積小、重量輕、成本低、無需機房和新建抱桿、安裝簡便快捷的優(yōu)勢，作為宏網補盲和話務容量分擔的重要武器，契合運營商精準建網、宏微協(xié)同的建設思路，極大改善了用戶體驗，將助力運營商更好更快地打造LTE精品網。