宏微协同组网在LTE精品网建设中的实践

中国联合网络通信有限公司河南省分公司 | 冯仕军

宏微协同组网在LTE精品网建设中的实践

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随着移动宽带时代的到来，传统的宏网单一建设模式遇到了越来越多的覆盖和容量挑战，在这种情况下，宏微协同组网、构建立体网络、室内外一体化部署成为大势所趋。

随着国内FDD牌照的发放，为更好地抢占用户和市场，各运营商LTE网络建设节奏进一步加快，宏站站址问题越来越凸显，单纯依靠宏站已不能做到无缝覆盖。

从覆盖角度出发进行分析，主要存在以下难题：首先，随着网络成熟度的提升，传统宏站越来越多，越来越密集，站址资源获取也越来越困难，实际站址与规划站址有偏差，导致宏网覆盖存在空洞；其次，越来越多的城市新建建筑、高架桥和景观等对宏站信号的遮挡造成弱覆盖或覆盖空洞；最后，在没有室分系统的情况下，室内建筑物的深度覆盖无法保证。这些实际问题导致传统的宏站组网只能完成基础覆盖，严重阻碍了运营商打造一张能提供良好用户体验的无缝覆盖网络的步伐。

从网络容量和用户体验角度进行分析，宏站单一建网模式随着MBB业务的发展受到越来越大的挑战。

随着智能终端的普及，丰富的业务驱动MBB（Mobile Broadband）蓬勃发展，网络流量呈爆发性增长。据市场咨询机构估计，就热点地区而言，2016年的总流量将达到2012年的30倍以上。同时，MBB对数据吞吐率也提出了更高要求。因此，如何满足热点区域的容量和数据速率需求，将是未来MBB网络发展的关键。但是传统宏站在热点区域能提供的容量即将达到门限，宏站不能无限制地分裂和扩容，这势必直接影响到用户感知，特别是用户数据业务的体验，从而严重影响用户发展。

在MBB时代对运营商而言，网络体验是第一生产力。谁能给用户提供更好的网络体验，谁就能在激烈的市场竞争中抢占更多的市场份额，因此各运营商不能仅仅满足于建设一张基础覆盖网，而要打造能提供卓越用户体验的精品网，而上述网络难题则极大地阻碍了运营商的建设步伐。

图1 HetNet组网图

图2 小站提升边缘吞吐率

图3 小站回传解决方案

宏微协同组网破解MBB时代网络难题

为解决网络覆盖和容量难题，亟需一种可快速部署的网络解决方案，因此采用宏微协同方式构建立体网络的解决方案应运而生。

宏微协同，提升用户体验

随着MBB业务的发展,宏蜂窝可持续发展正在面临巨大挑战。第一，不可预期的业务增长需求：传统语音业务的重要性正在快速下降，随之而来的是微博、微信等即时通信业务，以及Web浏览和视频点播等新业务的兴起。第二，随时随地5Mbit/s接入带宽的需求：新业务的不断增长对无线带宽提出了越来越高的要求，特别是4K高清视频点播等业务对网络带宽要求更高，而且随着物联网的快速发展，人与物、物与物等万物互联的网络形态更需要移动网络提供低时延、大带宽和高QoS的业务。第三，随机的热点部署：越来越多的热点建设需求将会凸显，而且呈现随机化的趋势。

小站正是为满足MBB发展需要而产生的，利用小站与宏网实现协同、组建立体网络正是快速应对这一挑战的关键。越来越多的运营商特别是欧美、日韩等发达国家领先运营商的建网经验表明：构建立体网络、宏微协同、室内外一体化组网、快速建成能提供良好用户体验的商用网是大势所趋。小站的重要性日益凸显，未来小站的数量将与宏站持平，小站甚至是未来网络中最主要的网络扩容方式。

首先，可利用小站对宏网中出现的一些覆盖空洞进行补充覆盖，包括室内室外覆盖盲区或弱覆盖区域。常见的包括城区的居民小区、街道，城乡间的连接道路、没有室内分布系统的楼宇等。小站通过导频功率调整和精确邻区规划，来实现微蜂窝小区与宏小区的协同组网，并降低干扰，达到精确补盲的效果。

其次，利用小站实现热点容量补充和分担。用户对MBB流量的需求是逐渐增加的，运营商可通过HetNet逐渐提升网络容量。当话务热点还只是一些零星的区域时，通过少量增加小基站即可。这时，宏基站和小基站可以采用同频部署。为了控制同频部署下宏微基站之间的干扰，需要在宏基站和小基站之间采用协同方案。在Cloud BB架构下，宏小基站通过紧密协同，可进一步提升HetNet网络容量和用户体验。当话务热点增多、在宏站覆盖范围内部署的小基站数目增加到一定数量时，需要给小基站动态分配专门的载频，以获取更大的系统容量。灵活的站点回传，集成供电、天馈、防雷的一体化站点方案可以降低对小基站站点的要求和部署成本。这样出现了在宏站覆盖下部署低功率小站以增强容量和覆盖，并与宏站一起构成HetNet网络，以此最大化网络容量，优化用户体验并降低成本，具体如图1所示。

HetNet网络中宏微协同覆盖具有以下特点：第一，宏蜂窝基础覆盖，大范围普遍覆盖，吸纳较均匀分布的用户业务；第二，微蜂窝精准补盲吸热，针对性精准覆盖，准确高效解决盲区和热区需求；第三，微协同，覆盖互补，负荷分担，切换协同，实现均衡优质体验。

在某些热点地区，传统的宏小区并不能满足吞吐率的需求，此时，通过增加小站达到吸收业务量、提升系统容量的目的。大量仿真数据表明，1个宏站加3个小站后，该宏站覆盖区域内网络容量和边缘吞吐率均有明显提升。具体提升效果如图2所示。

实现宏微协同组网的关键技术

1.精准盲区和热点发现

为了保证小基站有效地分流宏网络话务和实现精确补盲，必须保证小基站能够部署在精确区域，同时通过采集现网UE话务信息、对应的位置以及栅格地图，从而获取现网话务地图。考虑到小基站的覆盖范围，建议话务地图的精度达到50米，以方便获取网络的热点位置，确定需要部署小基站的地点。精准的部署可以充分发挥小基站的作用，吸收更多的话务。

2.一体化小站快速部署

小站体积小、重量轻、即插即用、自配置、无需机房，在站址获取及工程部署上具有极大的优势，在实现盲点覆盖和室内覆盖、改善热点区域容量方面开始发挥越来越重要的作用。小站通常采用高集成度的一体化设计，体积小，重量轻，便于安装维护，节省建设成本，支持内置天线和外置天线两种配置，可实现快速建网。

小站支持墙面或抱杆安装，不需要单独建设机房，灵活的安装位置和极小的空间需求使站点易获取，在城区可以利用路灯杆、电力杆、光缆杆、交通信号杆等现有资源进行快速部署，也可以利用居民楼、写字楼、商业区的墙体进行安装，增加了网络部署的灵活性，降低了站点租赁费用。因此，越来越多的热点、盲点和缺少宏站站址资源的场景，开始应用小站实现精准补盲吸热，以满足覆盖和容量需求。

由于小站的优势和在宏微协同网络中的重要地位，因此在不同场景下都能进行广泛应用。特别是宏站站址难以获取的场景，如城区商业街、步行街、老城区、风景名胜区、居民区，以及小范围的补盲吸热场景等都可以采用小站进行快速部署，解决网络难题。

3.灵活的基站回传

小站传输解决方案需要具备灵活、低成本、易部署、高QoS等特点。

小站“最后一公里”解决方案包括有线回传和无线回传。当站点具备有线回传条件时，优先选择有线回传。有线回传主要包括光纤、以太网线、双绞线、电缆等。

光纤作为基站传输的主流方式建议优先被采用。光纤可以直接选择P2P（点对点）光纤到站，也可以采用xPON实现光纤到站，同时在站点部署ONU，根据当前小基站部署要求满足室内覆盖、室外补盲、容量提升等需求。

无线回传部署更加灵活，无线回传解决方案主要包括60G、微波、TD-LTE、eBand微波、Wi-Fi等。60G作为非授权频谱微波，在短距、高带宽、小基站部署场景下具有突出的成本优势，在以数据业务为主的低成本部署场景中可采用Wi-Fi回传。小站回传解决方案如图3所示。

4.SON特性

易部署、易运维等SON特性是降低未来海量小基站端到端成本的关键：首先，小基站能够自动感知周围无线环境，自动完成频点、扰码、邻区、功率等无线参数的规划和配置；其次，小基站能够自动感知周围无线环境的变化，如周边增加新基站，会自动进行网络优化，如自动调整扰码、邻区、功率、切换参数等，保证网络KPI目标的达成。

图4 某密集居民区利用小站实现宏微协同的效果对比（之一）

图5 某密集居民区利用小站实现宏微协同效果对比（之二）

图6 某城区小范围弱覆盖区域利用小站实现宏微协同效果对比（之一）

图7 某城区小范围弱覆盖区域利用小站实现宏微协同效果对比（之二）

某运营商利用小站实现宏微协同典型案例

2014年联通集团LTE评测之前，某地方由于城区拆迁、宏站站址获取困难等原因，LTE网络建设进度严重滞后，特别是一些宏站信号被阻挡导致覆盖空洞，而新建宏站不仅成本高昂，且站址获取困难，建设周期漫长。在这种情况下该运营商果断采用小站宏微协同解决了若干网络难题，为集团LTE评测打下了坚实基础。以下是某运营商小站典型应用案例。

案例1：密集居民区

某道路交叉口150米左右弱覆盖，该路段RSRP在-95dbm左右，导致SINR差、速率低，影响客户感知。场景特点如下：第一，车辆和人员密集，流动性低，周边建筑物较多，楼宇密度较高，高度中等；第二，楼间阻挡严重，宏站覆盖区域容易出现弱覆盖和局部覆盖空洞，深度覆盖不足，用户投诉率较高；第三，居民区站址资源非常难以获取，传统宏站建站难，成本高昂，且周边居民对宏站具有抵触心理。

经现场勘测，在弱覆盖点西侧杆上可利用小站对该路段进行覆盖，对于该站点4G弱覆盖问题，可采用LTE小基站快速部署，精确覆盖，既能快速提升网络质量，改善用户感知，又能提升评测指标。具体勘测情况如下：安装位置可利用现有线杆，传输方面可利用现有光纤，供电方面可利用商户电源。

开通小站并进行宏微协同优化之后，路测指标提升明显，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。具体提升效果如图4和图5所示。

案例2：城区小范围弱覆盖区域

某道路交叉口北100米弱覆盖，该路段RSRP在-95dbm以下，导致SINR差、速率低，影响客户感知。该道路位于城区，周边楼宇不高，然而附近不远有宏站，但是宏站信号受楼宇的阻挡而导致局部小范围覆盖空洞。此外，该地方站址资源非常难以获取，传统宏站建站难，成本高昂，周边居民对宏站具有抵触心理。随着LTE用户数的发展，该区域的容量也将不能满足用户需求。

开通小站并进行宏微协同优化之后，该路段的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。上下行业务流量增加了90%以上。具体提升效果如图6和图7所示。

随着MBB时代的来临，网络覆盖和容量等网络难题日益凸显，传统的宏网单一建站模式必将被宏微协同、室内外一体化所取代，网络建设将更加聚焦用户感知和用户体验。小站由于体积小、重量轻、成本低、无需机房和新建抱杆、安装简便快捷的优势，作为宏网补盲和话务容量分担的重要武器，契合运营商精准建网、宏微协同的建设思路，极大改善了用户体验，将助力运营商更好更快地打造LTE精品网。