LTE網(wǎng)絡建設中微基站的應用探討

殷哲 馬哲銳 山笑磊

【摘 要】針對密集城區(qū)中傳統(tǒng)宏基站組網(wǎng)的覆蓋深度不足的問題，介紹了微基站的特點和微基站在深度覆蓋方面的優(yōu)勢，給出了微基站在室外覆蓋和室內(nèi)覆蓋的應用策略和建議，針對微基站這種高度集成化基站所帶來的供電需求、傳輸光纖需求的挑戰(zhàn)，均給出了相應的解決方案，對于微基站引入后的網(wǎng)絡優(yōu)化進一步復雜化也作了分析，最后將微基站組網(wǎng)和宏站組網(wǎng)的投資做了比較詳細的對比，證明了微基站應用于LTE組網(wǎng)對于節(jié)約投資的重大意義。

【關鍵詞】微基站組網(wǎng) 集成化 節(jié)約投資 LTE 網(wǎng)絡覆蓋

doi：10.3969/j.issn.1006-1010.2016.05.012 中圖分類號：TN929.5 文獻標識碼：A 文章編號：1006-1010（2016）05-0055-05

引用格式：殷哲，馬哲銳，山笑磊. LTE網(wǎng)絡建設中微基站的應用探討[J]. 移動通信， 2016，40（5）： 55-59.

1 緒論

在4G建設中，由于信號頻段較高，繞射能力差，網(wǎng)絡覆蓋會出現(xiàn)覆蓋不足的問題。因此有必要利用站址要求低、安裝快捷方便的瓦級微型基站進行LTE覆蓋補盲。同時微基站建設方式靈活多變，給組網(wǎng)帶來了便利。

1.1 微基站簡介

微基站的“微”是相對于現(xiàn)網(wǎng)傳統(tǒng)的宏基站而言的，它指的是低功率的無線接入節(jié)點，一般是瓦級，工作在授權(quán)的頻譜范圍內(nèi)，覆蓋距離10～200m，小于宏基站覆蓋范圍。

現(xiàn)階段LTE微基站主要有兩種設備形態(tài)：一體化微站和微RRU。一體化微站通過S1接口接入EPC，對傳輸要求相對簡單，便于部署；微RRU通過CPRI接口接入BBU，對傳輸要求較高，但可與宏基站共BBU，有利于未來應用CoMP等干擾協(xié)調(diào)技術。

1.2 微基站發(fā)展現(xiàn)狀及優(yōu)勢

（1）微基站發(fā)展現(xiàn)狀

隨著電信LTE網(wǎng)絡的快速部署及發(fā)展，微基站已經(jīng)被廣泛應用于城區(qū)熱點區(qū)域的吸熱和弱覆蓋區(qū)域的補盲。在補盲場景下，微基站主要應用于成片宏站中小范圍弱覆蓋區(qū)，兼顧區(qū)域內(nèi)的室內(nèi)覆蓋。由于其自身內(nèi)在優(yōu)勢的存在，可以預見，微基站的使用將逐漸在城區(qū)熱點區(qū)域取代宏基站。

（2）微基站優(yōu)勢

1）安裝方便、靈活

以往的網(wǎng)絡建設方式對于天面和機房的要求比較嚴格，大量的投資和時間被浪費在了機房和天面的租賃上，并且大量站點因為物業(yè)協(xié)調(diào)難度大等原因而無法在規(guī)劃位置獲取站址，拖慢了LTE網(wǎng)絡的建設進程。微基站采用高度集成化設計，體積小、重量輕，安裝方式多種多樣，可以抱桿、掛壁、塔放、吊頂?shù)龋m合于室內(nèi)外多種應用場景。

2）利舊原有小靈通站址，釋放現(xiàn)有資源

與原有CDMA站址1：1建站的弱覆蓋區(qū)域（如室外街道、高密度住宅樓）無法獲取宏站站址，可以考慮在原規(guī)劃宏基站位置附近（小于200m處）找原小靈通站址，利舊成微站。

3）節(jié)能減排，減少能源消耗

微基站與傳統(tǒng)基站相比結(jié)構(gòu)緊湊、設備功耗小，典型機型的峰值功耗在100W左右。內(nèi)置防雷，達到IP65防護。

4）組網(wǎng)方式靈活

微站可以有以下幾種組網(wǎng)方式：星型組網(wǎng)、鏈型組網(wǎng)以及混合組網(wǎng)，不僅支持傳統(tǒng)方式接入S1接口，還可通過級聯(lián)方式接入，組網(wǎng)方式十分靈活。

2 微基站應用

面對規(guī)模巨大的LTE建設工程和有限的建設周期，傳統(tǒng)的建網(wǎng)方式顯得力不從心。以中國電信LTE一期為例，一期城市平均有20%的站址難以獲取。而如果應用室內(nèi)、室外微站與宏站結(jié)合，即可快速補盲，打造商用網(wǎng)絡。

微基站按覆蓋面大小和應用場景分為以下幾類：

（1）Femtocell

（2）Picocell

（3）Microcell/Metrocell

根據(jù)各種場景的覆蓋要求的不同，均有相應的微基站可以滿足覆蓋，當前微基站的應用還主要集中在補盲和補熱。微站應用場景示意圖如圖1所示。

2.1 微基站應用于室外覆蓋

現(xiàn)階段，微基站適用于宏站覆蓋信號較弱的小范圍成片區(qū)域（前期實驗網(wǎng)，開展小基站補盲方案測試的弱覆蓋區(qū)約為100×200m）。

LTE微基站的天線掛高應低于周圍樓宇的平均高度，可以利用建筑物的阻隔，并通過調(diào)整天線下傾角和方位角等手段控制與周邊宏站間的干擾。例如，利用較低矮的天面站實現(xiàn)密集居民區(qū)的覆蓋，利用美化燈桿站實現(xiàn)高架橋底部陰影區(qū)域、小街道兩側(cè)的補充覆蓋等。

（1）密集城區(qū)增加容量

城市密集城區(qū)的繁華巷道和廣場人群較集中，容量需求大。可以考慮借助街道兩旁或廣場上的路燈桿、廣告牌的立桿安裝微基站，安裝簡單、取電便捷。

（2）微站用于居民區(qū)補盲

居民區(qū)部分樓宇距離宏站較遠，信號差，增加宏基站物業(yè)協(xié)調(diào)困難。可以考慮利用居民區(qū)的電線桿安裝微站，現(xiàn)階段GPON（Gigabit Passive Optical Network，吉比特無源光網(wǎng)絡）已經(jīng)基本到小區(qū)，傳輸資源獲取容易。

2.2 微基站應用于室內(nèi)覆蓋

隨著城市規(guī)模的不斷擴大，有良好信號覆蓋需求的區(qū)域逐漸增加，同時在一些急需覆蓋的重點區(qū)域選址難度也在逐漸增加，很多高層樓宇和大型小區(qū)依然存在有弱覆蓋現(xiàn)象。而考慮到建設雙路LTE室分系統(tǒng)的難度和投資較大，因此利用微基站進行室內(nèi)覆蓋成為一種性價比極高的選擇。

例如某商場位于某大型城市街邊，內(nèi)部存在弱覆蓋區(qū)域。解決方案是：室內(nèi)微站掛墻安裝，解決覆蓋盲點；在不能入場的情況下，利用門口燈桿安裝微站，調(diào)整天線方位角和下傾角，信號由室外打向室內(nèi)。

3 微基站建設中的挑戰(zhàn)

3.1 微基站的保障需求及解決方案

由于微基站組網(wǎng)具有靈活多變性，則尤其需要對放置室外的微站實時工作信息進行收集，給予設備安全運行保障。

（1）微基站的電源保障需求及解決方案

由于客戶對于設備工作穩(wěn)定的要求不斷提高，設備的電源保障需求提升到了一個新的高度。

當站點旁邊有持續(xù)的交流電可用時，可以直接取電。交流電源具有間歇性，則建議采用其他電源保證微站持續(xù)運行，例如可采用壁掛電源。

（2）微基站的傳輸保障需求及解決方案

微型基站到網(wǎng)絡傳輸設備的回傳方式有兩種：有線回傳和無線回傳。有線回傳可以采用PON回傳方案、P2P光纖直驅(qū)等；無線回傳可采用Wi-Fi、微波等。

1）P2P光纖直驅(qū)方案

采用光纖直驅(qū)方案，光纖可以支持幾十公里，傳輸質(zhì)量穩(wěn)定，無丟包、時延小，但新部署光纖成本較高。該方案適用于利舊光纖場景和短距離工程布放成本低的場景。

2）PON回傳

采用PON回傳方案，最長傳輸距離可達20km，要求局方端部署OLT，用戶側(cè)部署ONU，傳輸質(zhì)量穩(wěn)定、時延小。適用于纖芯資源豐富或新建光纖難度小的場景。

3）無線回傳

無線回傳方案可采用微波和Wi-Fi兩種。

微波回傳是帶寬和性能完全滿足要求的無線回傳方案，成本較高，在部分場景應用會受到限制。

Wi-Fi回傳是最滿足微基站“低成本、易部署”的核心要求的無線回傳方案，風險主要在于頻率干擾引入的QoS問題。

3.2 微基站的應用給網(wǎng)絡優(yōu)化帶來的新要求

隨著宏微協(xié)同組網(wǎng)的進一步深入，網(wǎng)絡勢必會變得更加復雜化，這也對網(wǎng)絡優(yōu)化人員提出了新的要求。

（1）參數(shù)優(yōu)化

宏微小區(qū)之間的鄰區(qū)、PCI、PRACH需要重新測試優(yōu)化。

（2）切換和重選策略優(yōu)化

宏微小區(qū)之間的切換和重選關系較復雜，且不同場景有不同的設置準則。

（3）干擾規(guī)避優(yōu)化

宏微小區(qū)同頻時宏微間的干擾需要精細優(yōu)化。

4 微基站能力分析及測試驗證

4.1 微基站發(fā)射功率對網(wǎng)絡覆蓋的影響測試分析

本次測試區(qū)域選擇洛陽淺井南路的一段道路，附近宏站信號被高層住宅樓阻擋，整段道路覆蓋較差：平均RSRP約為-109dBm，平均SINR約為-5dB，下行速率不足5Mbps。在本次測試中微基站功率分別設置為1W、3W、5W時，測試結(jié)果如下：

從圖2不難發(fā)現(xiàn)，在1W、3W、5W功率情況下網(wǎng)絡的RSRP和SINR均得到了改善。功率由1W提升為3W時，性能改善效果明顯；由3W提升為5W時，性能改善效果放緩。當功率為5W時，平均RSRP提升至-80dBm，平均SINR提升至18.8dB，平均下載速率提升至42Mbps。

4.2 微基站對網(wǎng)絡性能提升能力案例測試分析

洛陽西下池屬于九都中路和濱河路之間的城中村，城中村北側(cè)為君悅龍豪大酒店和廣電家屬院等小高層和高層建筑，距離該路段最近的基站為長線局基站，距離該路段263m，且被君悅龍豪大酒店和東方聯(lián)智大廈遮擋。需覆蓋目標區(qū)域?qū)嵕皥D如圖3所示：

西下池屬于城中村，被周圍高層樓體遮擋，其城中村整體結(jié)構(gòu)中RSRP平均為-115dBm，SINR平均為-3dB，下行平均吞吐量為22.92Mbps，主服小區(qū)區(qū)分不清晰，切換頻繁。

在本次測試中，將微基站安裝于路口一棟樓的外墻面，對街道進行覆蓋。微基站位置示意圖和安裝位置圖如圖4所示。

西下池微基站開通后，有效改善了西下池城中村主干部分弱覆蓋情況，RSRP整體提升至-84dBm，SINR平均提升至19dB，下行平均吞吐量提升至40.56Mbps（提升比例177%），且主服小區(qū)清晰。西下池微基站（PCI：243）主覆蓋為城中村主干道，有效覆蓋城中村主干道至拐角，有效覆蓋距離為197m。

微基站開通前后RSRP對比圖、微基站開通前后PCI對比圖如圖5、圖6所示：

5 宏站和微站建設投資對比分析

選取MINI機柜+美化塔、MINI機柜+美化天線、租用機房+抱桿、微基站等四種建設方式投資，經(jīng)過計算，MINI機柜+美化塔投資39.5萬元，MINI機柜+美化天線投資28.4萬元，租用機房+抱桿投資27.5萬元，微基站投資10.7萬元。

從圖7對比可以看出，租用機房+抱桿投資是微基站的2.6倍，MINI機柜+美化天線投資是微基站的2.7倍，MINI機柜+美化塔投資是微基站的3.7倍。宏站與微站配套建設投資對比如表1所示：

6 結(jié)論

微基站和傳統(tǒng)宏基站相比，具有更集成化、部署更靈活、更節(jié)能、覆蓋范圍精確性高等優(yōu)點，根據(jù)不同網(wǎng)絡制式的應用需求，微基站必將在未來的網(wǎng)絡建設中大放異彩。因此在網(wǎng)絡建設中要加大微基站的實際應用，結(jié)合實地建設環(huán)境，充分發(fā)揮其設備的內(nèi)在優(yōu)勢，同時要關注制約其發(fā)展的因素，充分考慮其可能出現(xiàn)問題點的解決方式。因地制宜、合理規(guī)劃、靈活思變，將宏基站和微基站協(xié)同規(guī)劃建設，共同打造具有廣度和深度的無線覆蓋網(wǎng)絡。

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