擴(kuò)展型皮基站室內(nèi)覆蓋應(yīng)用研究

1 引言

隨著不限流量套餐的全面推出，用戶行為發(fā)生了很大變化，特別是對流量數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求不斷增長。經(jīng)統(tǒng)計，高流量業(yè)務(wù)主要發(fā)生在室內(nèi)，保證室內(nèi)深度覆蓋的邊緣場強(qiáng)，確保用戶體驗(yàn)，這對深度覆蓋提出更高要求。

傳統(tǒng)的室分系統(tǒng)，大量使用無源器件和饋線，施工周期較長，同時也帶來了較多的隱患故障點(diǎn)。相比而言，雙模分布式Femto小基站易部署、末端可監(jiān)控，能夠更加快速有效發(fā)現(xiàn)和定位故障點(diǎn)。另一方面，傳統(tǒng)室分系統(tǒng)存在部署點(diǎn)位不確定，設(shè)備不兼容5G演進(jìn)的問題，而皮基站較方便地引入5G，綜合考慮經(jīng)濟(jì)效益、保護(hù)投資與業(yè)務(wù)演進(jìn)需求，容量型場景應(yīng)優(yōu)先采用皮飛站建設(shè)[1]。

2 擴(kuò)展型皮基站室內(nèi)覆蓋方案

2.1 擴(kuò)展型皮基站特性

擴(kuò)展型皮基站是一種小型低功率企業(yè)級基站，由擴(kuò)展型主機(jī)（母機(jī)）、擴(kuò)展型交換機(jī)、擴(kuò)展型從機(jī)(子機(jī))組成，通過固網(wǎng)寬帶接入到移動核心網(wǎng)，為用戶提供LTE移動通信信號覆蓋，實(shí)現(xiàn)精確、深度覆蓋，提升網(wǎng)絡(luò)對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的上網(wǎng)體驗(yàn)，同時還能吸收熱點(diǎn)話務(wù)，為宏網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分流。

以某廠商Super-Cell擴(kuò)展型皮基站為例，簡述擴(kuò)展型皮基站的組網(wǎng)原理，如圖1和圖2所示。

Super-Cell主要由母機(jī)和子機(jī)構(gòu)成，母機(jī)和子機(jī)之間采用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)連接，母機(jī)通過以太網(wǎng)拉遠(yuǎn)子機(jī)，系統(tǒng)容量由母機(jī)提供，子機(jī)提供無線覆蓋，從而實(shí)現(xiàn)小基站分離的系統(tǒng)架構(gòu)。利用母機(jī)的SON功能，實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)的智能化，可以根據(jù)區(qū)域的業(yè)務(wù)量的負(fù)荷動態(tài)調(diào)整無線資源，支持小區(qū)分裂或者合并，滿足潮汛效益，達(dá)到C-RAN的效果。

圖1 某廠商Super-Cell系統(tǒng)架構(gòu)示意圖

圖2 某廠商Super-Cell基本組網(wǎng)示意圖

通過不同組網(wǎng)配置方案滿足不同容量場景需求（如表1所示）

表1 某廠商Super-Cell組網(wǎng)配置方案

2.2 擴(kuò)展型皮基站室內(nèi)覆蓋試點(diǎn)案例

（1）物業(yè)點(diǎn)情況（如圖3所示）

室內(nèi)覆蓋試點(diǎn)物業(yè)為某市榮一商住兩用商場，主要為各類教育培訓(xùn)機(jī)構(gòu)。二樓4G信號覆蓋差，多數(shù)區(qū)域僅有2G覆蓋。

圖3 物業(yè)點(diǎn)位置及外觀圖

（2）站點(diǎn)建設(shè)方案

采用某廠商LTE擴(kuò)展型皮基站系統(tǒng)Super-Cell解決方案對二樓區(qū)域進(jìn)行室內(nèi)4G信號覆蓋。某廠商LTE擴(kuò)展型皮基站系統(tǒng)Super-Cell形態(tài)為X86子母機(jī)系統(tǒng)，子機(jī)采用POE供電，同步方式為GPS同步，站點(diǎn)傳輸采用PTN組網(wǎng)與核心網(wǎng)對接。根據(jù)站點(diǎn)實(shí)際情況，采用1臺母機(jī)+14臺子機(jī)的組網(wǎng)方式，設(shè)備部署如圖4和圖5所示。

圖4 組網(wǎng)示意圖

圖5 設(shè)備布放示意圖

主機(jī)安裝于二樓配電房，子機(jī)安裝于過道及房間墻壁 頂部，安裝示意圖如圖6和圖7所示。

圖6 母機(jī)安裝示意圖

圖7 子機(jī)安裝示意圖

（3）測試結(jié)果

擴(kuò)展型皮基站部署后測試RSRP及SINR情況（如圖8和圖9所示）

圖8 RSRP測試圖

部署擴(kuò)展型基站后，東湖教育城RSRP>-105 dBm 的覆蓋區(qū)域，相比部署前，提升了94.66%。

圖9 SINR測試圖

部署擴(kuò)展型基站后，東湖教育城SINR均值為28.85 dB，SINR覆蓋提升100%。測試上行下載業(yè)務(wù)情況（如表2和表3所示）從下載測試數(shù)據(jù)可見，在站點(diǎn)多用戶使用的情況下，近點(diǎn)下行速率可達(dá)96.2 Mbit/s。

表2 下載業(yè)務(wù)速率測試

表3 下載業(yè)務(wù)速率測試

通過以上測試前后對比分析，擴(kuò)展型皮基站建成后，在規(guī)劃覆蓋區(qū)域內(nèi)信號覆蓋質(zhì)量相比部署前RSRP提升97%，SINR提升近100%，測試下行業(yè)務(wù)速率高，能較好地滿足該區(qū)域用戶業(yè)務(wù)需求，有效提升用戶的業(yè)務(wù)感知。

根據(jù)實(shí)際試點(diǎn)建設(shè)情況，總結(jié)擴(kuò)展型皮基站優(yōu)勢如下[2]：

（1）回傳便利性。擴(kuò)展型皮基站支持GPON和PTN兩種回傳方式，更加靈活便利，特別是在寫字樓、商業(yè)樓宇、賓館酒店等具備寬帶和IP資源的場景，可以快速實(shí)現(xiàn)建網(wǎng)補(bǔ)盲。

（2）設(shè)備可監(jiān)控。每一節(jié)點(diǎn)都可視可管理，相對于傳統(tǒng)室分天饋無法監(jiān)控的問題，故障易發(fā)現(xiàn)，問題易定位。

（3）信號利用率高。末端節(jié)點(diǎn)功率可設(shè)，沒有任何損耗，全部用于深度覆蓋，相對于傳統(tǒng)室分信號隨著合路器/功分器/饋線一路衰減， 越到末端信號越弱，信號利用效率更高。

（4）施工簡易。天線美觀，同時采用網(wǎng)線布線，相對于傳統(tǒng)室分施工周期可縮短40%以上。

2.3 擴(kuò)展型皮基站與分布式基站建設(shè)成本對比

為對比擴(kuò)展型皮基站與分布式基站的建設(shè)成本，以8 000平方米寫字樓場景建設(shè)作對比，考慮分別采用A廠家分布式皮飛站、B廠商擴(kuò)展型皮基站Super-Cell以及C廠商擴(kuò)展型皮基站進(jìn)行室內(nèi)覆蓋，對比三者建設(shè)成本如表4所示。根據(jù)表4分析，擴(kuò)展型皮基站造價與傳統(tǒng)室分系統(tǒng)及廠家的分布式皮飛站設(shè)備相比有一定的價格優(yōu)勢。進(jìn)一步考慮覆蓋面積的影響，根據(jù)試點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)，按每子機(jī)平均覆蓋半徑12.5米計算并對比不同覆蓋面積下采用分布式皮飛站方案與采用擴(kuò)展型皮基站每平米造價，如圖10和圖11所示。

表4 擴(kuò)展型皮基站與分布式基站建設(shè)成本對比

圖10 LTE單模建網(wǎng)擴(kuò)展型皮基站與分布式皮基站單位造價對比

圖11 LTE雙模建網(wǎng)擴(kuò)展型皮基站與分布式皮基站單位造價對比

在中等人口密度（8～10平方米/人）的場景，LTE單模擴(kuò)展型皮基站建網(wǎng)平均每平方米造價約7塊，雙模建網(wǎng)平均每平方米造價約9塊；相同場景下，單模建網(wǎng)擴(kuò)展型皮基站較分布式皮站平均單位面積造價低30%，雙模建網(wǎng)時，擴(kuò)展型皮基站較分布式皮站平均單位面積造價低50%，隨著覆蓋面積的減少，擴(kuò)展型皮基站建設(shè)成本優(yōu)勢逐漸加大[3]。

根據(jù)試點(diǎn)應(yīng)用結(jié)果分析，擴(kuò)展型皮基站主要適用于10 000平米以內(nèi)的場景，不建議大面積廣覆蓋場景使用，譬如大型場館。主要原因在于擴(kuò)展型皮基站為單載波、20M的設(shè)備，對于大型場景的覆蓋，在滿足覆蓋面積及容量的綜合因素下，需要使用多套設(shè)備才能滿足需求，建設(shè)成本將大幅上升，且需要使用多套傳輸資源。建議此類設(shè)備主要應(yīng)用于中小型的室內(nèi)場景覆蓋。

3 總結(jié)與展望

通過試點(diǎn)驗(yàn)證及建設(shè)成本分析，擴(kuò)展型皮基站具備易部署、易維護(hù)、易優(yōu)化、低損耗、低功耗等優(yōu)點(diǎn)，10 000平米以內(nèi)的中小場景下，相對分布式皮站建設(shè)成本較低，綜合投資及業(yè)務(wù)發(fā)展考慮，建議存在容量需求的中小型場景優(yōu)先采用擴(kuò)展型皮站建設(shè)。