密集城區(qū)SmallCell部署策略及工程應(yīng)用研究

梁曉燾，陳銓鈦（.廣東開明世紀(jì)信息科技有限公司，廣東廣州5003；.杭州瑞盈通信技術(shù)有限公司，浙江杭州30004）

密集城區(qū)SmallCell部署策略及工程應(yīng)用研究

梁曉燾1，陳銓鈦2
（1.廣東開明世紀(jì)信息科技有限公司，廣東廣州510032；2.杭州瑞盈通信技術(shù)有限公司，浙江杭州310004）

SmallCell是未來網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的一種趨勢(shì)。通過分析和研究SmallCell的特點(diǎn)、應(yīng)用場(chǎng)景及其部署策略，并對(duì)其覆蓋能力、干擾情況、業(yè)務(wù)分流和用戶感知等關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行了驗(yàn)證和效果分析，為后期密集城區(qū)網(wǎng)絡(luò)部署提供了有益參考。

密集城區(qū)；SmallCell；部署策略；應(yīng)用分析

隨著移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模部署及智能終端的日益普及，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)呈現(xiàn)井噴式增長，運(yùn)營商在使用傳統(tǒng)宏基站部署時(shí)遇到了前所未有的阻力和覆蓋瓶頸，尤其在密集城區(qū)、網(wǎng)絡(luò)熱點(diǎn)區(qū)、物業(yè)糾紛區(qū)等區(qū)域亟待靈活的部署方案提升用戶體驗(yàn)。為實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)深度覆蓋、數(shù)據(jù)分流和容量提升，在密集城區(qū)采用更為靈活的Small Cell可實(shí)現(xiàn)宏蜂窩網(wǎng)絡(luò)的資源互補(bǔ)和部署模式轉(zhuǎn)變，更為有效地解決覆蓋和熱點(diǎn)容量等棘手難題。

1 SmallCell概述

1.1 SmallCell特點(diǎn)

SmallCell是指各種發(fā)射功率低，覆蓋范圍小，部署方式靈活，并工作在授權(quán)的頻譜的無線接入點(diǎn)，其覆蓋范圍在10-2000m左右，相比傳統(tǒng)的宏站建設(shè)方式[1]，SmallCell具有以下特點(diǎn)：

1）部署方式靈活：SmallCell設(shè)備以其高度集成、體積小、部署靈活等特點(diǎn)，可有效降低物業(yè)獲取難度，并可實(shí)現(xiàn)快速部署，并適合在密集城區(qū)深度覆蓋或物業(yè)糾紛區(qū)域覆蓋，比如人流量大的步行街、密集建筑區(qū)等無線環(huán)境，以滿足網(wǎng)絡(luò)深度覆蓋需求。

2）施工周期短：相比宏基站的建設(shè)周期，Small Cell設(shè)備安裝方式則簡(jiǎn)單得多，類似安裝一個(gè)寬帶網(wǎng)箱一樣靈便，在傳輸條件具備的情況下，半日時(shí)間可實(shí)現(xiàn)設(shè)備安裝、調(diào)測(cè)、開通的全建設(shè)流程。

3）傳輸方式多樣：可實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的光纖直連方式，也可利用現(xiàn)有固網(wǎng)資源的GPON連接，Small Cell設(shè)備連接至寬帶網(wǎng)箱，通過分光器及光纖上聯(lián)至OLT等上層網(wǎng)元，傳輸方式靈活，進(jìn)一步降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本，降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)難度。

4）建設(shè)成本低：靈活的部署方式，無需復(fù)雜的配套設(shè)備，且小型化設(shè)備可實(shí)現(xiàn)低租金建設(shè)，極大降低了建設(shè)成本和維護(hù)成本。

1.2 SmallCell應(yīng)用場(chǎng)景

SmallCell部署的初衷是通過低成本、超密集及靈活部署來解決網(wǎng)絡(luò)覆蓋問題，因而，在網(wǎng)絡(luò)部署過程中應(yīng)盡量利用公共資源，利用政策支持，并采用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)與業(yè)主產(chǎn)權(quán)置換等方式來獲取站址和配套資源，降低物業(yè)租賃費(fèi)和后期維護(hù)費(fèi)，提高網(wǎng)絡(luò)部署效益，其主要應(yīng)用場(chǎng)景如下：

1）充分利用路燈桿及監(jiān)控桿等配套資源，靈活部署于人流量大的步行街、城中村等城市街道上，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)分流及網(wǎng)絡(luò)覆蓋；

2）靈活運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)與業(yè)主產(chǎn)權(quán)置換方式，將SmallCell設(shè)備部署于業(yè)務(wù)密集的學(xué)校校園（如宿舍、食堂及教學(xué)區(qū)等）、商務(wù)辦公區(qū)、封閉小區(qū)等建筑物側(cè)壁或樓頂，從而實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)量分流及深度覆蓋；

3）與室內(nèi)分布系統(tǒng)結(jié)合使用，利用各種形式的美化天線或天線外罩等配套資源，實(shí)現(xiàn)建筑室內(nèi)覆蓋及封閉小區(qū)公共活動(dòng)區(qū)域覆蓋。

2 網(wǎng)絡(luò)部署策略

SmallCell作為未來網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的一種趨勢(shì)[2]，可通過規(guī)?；渴鹩行Ы鉀Q密集城區(qū)室內(nèi)覆蓋、熱點(diǎn)覆蓋和深度覆蓋等問題，彌補(bǔ)宏基站的不足[3]，提升頻譜效率和網(wǎng)絡(luò)容量，更好地滿足業(yè)務(wù)發(fā)展需求和提升用戶體驗(yàn)，其主要部署策略如下：

1）室外部署時(shí)，Small Cell定位于為宏站提供快速有效地補(bǔ)充，可用于解決宏站站址協(xié)調(diào)困難、建設(shè)成本過高等問題。

2）室內(nèi)部署時(shí)，Small Cell定位于一種解決室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)覆蓋問題的有效技術(shù)手段[4]。

3）SmallCell的部署應(yīng)盡量避免或減少對(duì)周邊宏基站或已建室分系統(tǒng)的干擾影響。

4）數(shù)據(jù)回傳優(yōu)先建議采用有線傳輸方式，并優(yōu)選專網(wǎng)回傳，使用公網(wǎng)回傳時(shí)，應(yīng)在SmallCell設(shè)備與安全網(wǎng)關(guān)之間建立IP安全隧道，并配合使用其他安全設(shè)備保障網(wǎng)絡(luò)安全[5]。

5）供電方案優(yōu)先考慮采用交流（220V）或直流（-48V）方式；對(duì)于不具備交直流供電能力或?qū)嵤┙恢绷鞴╇姼脑斐杀据^高的場(chǎng)景，可根據(jù)SmallCell設(shè)備能力使用PoE供電。

3 工程應(yīng)用案例

SmallCell部署可以有效解決密集城區(qū)覆蓋不足的問題，也可有效提升熱點(diǎn)區(qū)域容量不足的問題[6]，下面就覆蓋問題解決類及熱點(diǎn)容量解決類工程應(yīng)用案例分析如下：

3.1 覆蓋問題解決類

某市農(nóng)院路是典型的商業(yè)步行街，兩邊商鋪林立，并緊鄰需求旺盛的學(xué)校校園，該區(qū)域是移動(dòng)通信運(yùn)營商必爭(zhēng)之地，然而，街道相對(duì)較為狹窄，兩側(cè)樓宇平均高度7層左右，周邊商鋪進(jìn)深也較深，用戶在室內(nèi)信號(hào)幾乎處于脫網(wǎng)狀態(tài)，道路上3G網(wǎng)絡(luò)的RSCP接收電平也低于-95dBm。另外，考慮到弱覆蓋點(diǎn)距離最近的宏基站約250米左右，商鋪高度平均3米左右，且鋪面進(jìn)深較深，不適合通過傳統(tǒng)的宏基站進(jìn)行覆蓋問題解決。因而，結(jié)合周邊無線傳播環(huán)境情況建議通過SmallCell進(jìn)行問題解決，如圖1所示。

圖1 某市農(nóng)院路覆蓋問題點(diǎn)周邊環(huán)境圖

結(jié)合該站點(diǎn)的實(shí)際情況，對(duì)該SmallCell采取以下建設(shè)方式：

1）設(shè)備架設(shè)方式：結(jié)合商業(yè)街周邊架設(shè)物情況，避免接觸對(duì)電磁輻射敏感的業(yè)主，考慮利用農(nóng)院路旁現(xiàn)有通信桿進(jìn)行天線架設(shè)。

2）傳輸回傳方式：考慮現(xiàn)有傳輸線纜及傳輸節(jié)點(diǎn)布放情況，考慮采用光纖直連方式進(jìn)行部署。

3）供電方式：考慮通過與商鋪業(yè)主洽談，從該通信桿旁商鋪就近接入交流電。

4）頻率規(guī)劃：與周邊宏基站采取同頻規(guī)劃和設(shè)置。

通過Small Cell開通前后的覆蓋效果對(duì)比發(fā)現(xiàn)：該問題點(diǎn)周邊200米范圍內(nèi)覆蓋效果得到有效解決，RSCP>-85dBm覆蓋區(qū)域占比達(dá)100%，Ec/Io>-10dBm覆蓋區(qū)域占比達(dá)到96.53%，語音質(zhì)量良好，HSDPA數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)到3.40Mbps，如圖2、圖3所示。

圖2 SmallCell開通前覆蓋效果圖

圖3 SmallCell開通后覆蓋效果圖

綜上所述，從實(shí)際建設(shè)效果看，SmallCell可有效解決城區(qū)深度覆蓋難題，并將因覆蓋不足而導(dǎo)致的業(yè)務(wù)量流失進(jìn)行了挖掘，提升了用戶體驗(yàn)，解決了業(yè)務(wù)流失；從建設(shè)成本看，Small Cell部署方式靈活，基站架設(shè)快速，節(jié)省了站點(diǎn)租賃的物業(yè)租金以及高額的配套費(fèi)用，有效降低了運(yùn)營成本，適合在密集城區(qū)深度覆蓋中進(jìn)行大力推廣和應(yīng)用。

3.2 熱點(diǎn)容量解決類

以某高校校園為例，在用戶長期穩(wěn)定聚集的宿舍區(qū)和中心食堂區(qū)域已建有宏基站，并且廣覆蓋效果良好，但在校園迎新后，該基站擴(kuò)容載頻后，仍出現(xiàn)BBU主控板超負(fù)荷告警并閃斷的現(xiàn)象，并且頻繁接到用戶對(duì)移動(dòng)上網(wǎng)速度慢等情況的投訴，影響用戶體驗(yàn)。同時(shí)，由于宏基站已達(dá)到擴(kuò)容上限，故而考慮在業(yè)務(wù)高發(fā)且超負(fù)載區(qū)域的建筑樓頂就近部署SmallCell進(jìn)行容量分流和網(wǎng)絡(luò)覆蓋。在原有基站覆蓋范圍內(nèi)的南區(qū)宿舍旁新增SmallCell，并設(shè)置相關(guān)的小區(qū)PSC碼，原宏基站小區(qū)PSC為78，新增Small Cell的PSC碼分別為257，258，259，如圖4所示。

圖4 某高校校園容量問題點(diǎn)周邊環(huán)境圖

結(jié)合該站點(diǎn)的實(shí)際情況，對(duì)該SmallCell采取以下建設(shè)方式：

1）設(shè)備架設(shè)方式：結(jié)合校園宿舍區(qū)周邊架設(shè)物情況，考慮采取壁掛安裝方式，將SmallCell設(shè)備及天線安裝在建筑外墻上。

2）傳輸回傳方式：考慮現(xiàn)有傳輸線纜及傳輸節(jié)點(diǎn)布放情況，考慮采用光纖直連方式進(jìn)行部署。

3）供電方式：考慮與學(xué)校管理部門洽談，從學(xué)校宿舍公共用電處就近接入交流電。

4）頻率規(guī)劃：考慮到原宏基站已達(dá)到擴(kuò)容上限且法定頻段已用完，故仍采用與原宏基站同頻設(shè)置，未做異頻處理。

從覆蓋能力、干擾情況、業(yè)務(wù)分流和用戶感知等方面對(duì)新增SmallCell前后的覆蓋效果對(duì)比如下：

1）覆蓋能力：通過分析和對(duì)比原宏小區(qū)和宏微簇的RSCPMR數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)，原覆蓋區(qū)內(nèi)的RSCP小于-90dBm的弱覆蓋減少了13%，RSCP大于-80dBm的良好覆蓋區(qū)增加了8%，如圖5所示。

圖5 新增SmallCell前后的覆蓋水平統(tǒng)計(jì)圖

2）干擾情況：通過分析和對(duì)比原宏小區(qū)Ec/Io數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)，開通Small Cell前后Ec/Io指標(biāo)基本保持穩(wěn)定，如圖6所示。

圖6 新增SmallCell前后的干擾情況統(tǒng)計(jì)圖

3）業(yè)務(wù)分流：從新增前后的業(yè)務(wù)分析和對(duì)比來看，Small Cell部署后對(duì)業(yè)務(wù)量進(jìn)行了分流，并挖掘出潛在的用戶，CS業(yè)務(wù)量增加了18%，HSDPA/HSUPA吞吐量分別增加了60%和36%，對(duì)應(yīng)的用戶數(shù)也分別增加了10%和30%，如圖7所示。

圖7 新增SmallCell前后的業(yè)務(wù)分流統(tǒng)計(jì)圖

4）用戶感知：從新增前后的用戶感知來看，Small Cell部署后，宏小區(qū)內(nèi)的HSDPA用戶平均吞吐率提升了60%，HSUPA用戶平均吞吐率基本持平,如圖8所示。

圖8 新增SmallCell前后的用戶感知情況圖

綜上所述，在部署SmallCell后，降低了原有宏小區(qū)的負(fù)荷，使BBU主控板超負(fù)荷告警并閃斷的問題得以解決，實(shí)現(xiàn)了宏小區(qū)用戶的業(yè)務(wù)量分流，進(jìn)一步增強(qiáng)了覆蓋區(qū)的信號(hào)，極大地改善了用戶體驗(yàn)，也解決了因容量不足造成的投訴問題。

4 結(jié)束語

SmallCell以其低成本、體積小、安裝靈活及按需部署的特點(diǎn)，有效解決了密集城區(qū)深度覆蓋和網(wǎng)絡(luò)容量不足的問題，作為現(xiàn)有組網(wǎng)架構(gòu)的補(bǔ)充和延伸，并在工程實(shí)踐中得到驗(yàn)證，Small Cell提升了頻譜效率和網(wǎng)絡(luò)容量，更好地滿足了業(yè)務(wù)發(fā)展需求，提升了用戶體驗(yàn)，也為密集城區(qū)網(wǎng)絡(luò)部署提供了有益的參考。

[1]葛鵬，許景淵.密集市區(qū)深度覆蓋研究及微基站的應(yīng)用[J].廣西通信技術(shù),2014(4):47-50.

[2]李偉,李輝宇,李冰琪.面向未來超密集SmallCell網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)級(jí)仿真實(shí)現(xiàn)[J].電視技術(shù),2015(22):38-43.

[3]耿海粟.Small Cell對(duì)宏網(wǎng)的補(bǔ)融策略分析[J].河南科技, 2015(4):5-7.

[4]范華，王立坤.4G室內(nèi)分布建設(shè)方式研究[J].湖南郵電職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2016(4):13-17.

[5]張暉，秦基偉.高密度小基站網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)及部署策略研究[J].智能建筑與城市信息,2015(12):92-96.

[6]申建華，王擎.LTESmallCell應(yīng)用和部署解決方案探討[J].現(xiàn)代電信技術(shù),2014(4):39-44.

Research on dep loyment strategy and engineering app lication of SmallCell in denseurban areas

LIANGXiao-tao1,CHENQuan-tai2
（1.GuangdongKaimingshiji Information TechnologyCo.,Ltd.,Guangzhou,Guangdong,China510032; 2.Hangzhou Ruiying Communication Technology Co.,Ltd.,Hangzhou,Zhejiang,China 310004）

Small Cell is a trend of future network development.This paper studies the characteristics of Small Cell,its application scenarios and deploymentstrategies.And itverifies the key indicators such as its coverage ability,interference,service distribution and user perception.Finally,itanalyzes the deploymenteffectof Small Cell network,which provides a useful reference for the dense urban network deployment.

dense urban area;SmallCell;deploymentstrategy;application analysis

10.3969/j.issn.2095-7661.2017.02.004】

TN929.5

A

2095-7661（2017）02-0011-04

2017-02-25

梁曉燾（1987-），女，廣東羅定人，廣東開明世紀(jì)信息科技有限公司設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)人，本科，研究方向：3G/4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃及優(yōu)化。