LTE微基站在室内场景中的规划方法研究

张勍++盛煜++冯毅++李福昌

【摘 要】为了解决提高室内场景中移动网络质量和网络容量分配的灵活性问题，在室内网络建设中引入了微基站。不同类型的企业级室内微基站在网络架构、特点上又有所不同，针对微基站在室内场景的具体规划方法，提出了微站站型与不同类型室内场景在不同部署目的、不同场景特点下的匹配方法，并给出了用于整体覆盖室内场景时的室内微站设备数量需求估算方法。

【关键词】微基站 室内场景 匹配方法 需求估算

doi：10.3969/j.issn.1006-1010.2017.02.001 中图分类号：TN914 文献标志码：A 文章编号：1006-1010（2017）02-0003-05

引用格式：张勍，盛煜，冯毅，等. LTE微基站在室内场景中的规划方法研究[J]. 移动通信， 2017，41（2）： 3-7.

1 引言

全球范围的创新浪潮和云计算、大数据、物联网以及4G/5G移动网络技术的快速发展，共同推进了移动互联网业务的蓬勃发展，移动数据流量也在极速增长[1-2]。在众多广受关注的移动业务中，视频无疑是核心和趋势，高清视频点播逐渐普及，手机直播业务用户增速迅猛，包含监控等企业级的大视频业务正在崭露头角，虚拟现实、现实增强视频业务也开始走入人们的生活，甚至移动视频广告在广告市场中的占比也在逐渐增加，而为了达到流畅的用户观感，无疑对移动网络的覆盖和容量提出了更高的要求。值得关注的是，约70%的无线流量发生在室内，就视频业务而言这一比例更高。此外，源于智能移动设备的发展和以人为中心的新型企业组织变革，BYOD（Bring Your Own Device，携带自己的设备办公）方式开始在企业中流行，这也对室内移动网络提出了新的要求。室内网络不仅需要更完整的覆盖、更高的容量，而且需要解决不同区块间的流量冷热不均问题，甚至还要能够为物联网、本地云等多样化的业务提供支持服务。传统的室内网络建设方案无论是网络质量保障，还是建设成本和施工难度，都已经不能充分满足室内网络建设需求。通过部署室内微基站[3-8]进行室内网络的数字化改造，相较传统的室外宏站照射和室内分布系统的室内网络解决方案，将不仅提高部署灵活性和降低施工难度，还能够显著提升业务承载能力和容量分配效率。

2 室内微基站分类

室内微基站按照服务对象分为家庭级和企业级两种类型。其中，家庭级微基站[9-11]单通道发射功率一般低于50 mW，小区容量较低，主要服务于用户住宅补充网络覆盖，部署方案简单，各运营商普遍用量较小；企业级微基站单通道发射功率通常为50 mW～250 mW，容量明显高于家庭级微基站，主要服务于写字楼、体育馆、商业中心等场景。

根据网络架构的差异，企业级室内微基站又分为皮基站和分布式微RRU（Radio Remote Unit，射频拉远单元）两类。

（1）皮基站在网络架构上，可直接通过传输网接入核心网。皮基站同时集成了基带、射频和天线部分，部分皮基站还支持PoE（Power over Ethernet，有源以太网）供电和局域网数据回传，即只需一根宽带接入网线即可完成部署，极大地提高了部署便利性。皮基站的体积一般为2 L～3 L，部分具备外置天线接口。考虑到部署场景的实际需求，皮基站需要服务的用户数一般远小于宏基站，因此皮基站单个载扇的用户承载能力通常也低于宏基站。

（2）分布式微RRU在網络架构上，通常先以星形方式通过网线连接到汇聚设备上，汇聚设备再以星形方式通过光纤接入宏基站基带单元。在集成方式上，分布式微RRU又分为两类：一类完整集成了射频单元和天线，汇聚设备只起射频数据汇聚、转接作用；另一类将射频功能分拆，微RRU上集成了天线和部分射频模块，汇聚设备上集成了其余的射频模块。微RRU的体积一般为1 L～3 L，大多不具备外置天线接口，且通常直接部署于天花板上，而汇聚设备或与宏基站基带单元一起集中部署，或分散部署于弱电井等区域。

此外，目前也开始出现少量皮基站和分布式微RRU的融合产品，如多个分布式微RRU可通过某些小型汇聚设备接入到皮基站上，并使用皮基站内的基带单元。

无论是皮基站还是分布式微RRU，都存在网关部署和无网关部署两种方案，差别在于微基站是否先接入网关，再由网关将数据转接入核心网。在不同的应用场景下，室内微站的网关作用也有所不同，有的实现信令汇聚和资源集中调度，如可借助网关实现CoMP（Coordinated Multiple Points Transmission/Reception，多点协作传输）、eICIC（enhanced Inter Cell Interference Coordination，增强的小区间干扰协调）[12-13]等功能，以解决微站间的同频干扰问题[14-15]；有的用于在微站和网关间建立安全隧道，以保障数据安全和网络安全。

3 微站站型与室内场景匹配方法

应用于室内场景时，微基站既可作为单独的室内网络覆盖解决手段，较传统室分实现更灵活的容量分配和更快捷、美观的安装方案；也可为已建室内网络提供局部覆盖或容量补充，以补丁方式释放局部压力。由于室内场景类型多样，微基站的部署目的也不尽相同，因此微站站型与室内场景的匹配也需要分类考虑：

（1）对于建筑面积较小的场景（如营业厅、手机卖场、沿街商铺、大型公交站等），需要根据建筑特点、室外网络质量、站址条件和部署成本综合考虑选取室外型微站或皮基站。

（2）对于建筑面积较大的场景（如办公楼、商场、交通枢纽、体育馆等），需要根据使用微站的目的不同而选择微站站型，具体如下：

◆用于解决整体覆盖或容量需求时，需要根据建筑面积进一步细分，针对3～5层的小型办公楼、小型商场、小型汽车站等建筑面积中等场景，与面积较小的场景类似，需要根据建筑特点、室外网络质量、站址条件和部署成本情况选取室外型微站或室内型微站；而对大型办公楼、商业中心、体育馆等场景，则通常使用分布式微RRU。

◆用于解决局部覆盖问题时，若建筑内部已建室内网络，建议优先通过调整天线点等方式优化室内网络；若建筑内部网络由室外宏站照射提供，可选用与室外宏站同频的室外微RRU型微站，并采用宏微小区合并方式减少宏微切换；若目标覆盖区域相对独立、与建筑物内其他区域存在穿透损耗较高的墙体隔离，可根据部署成本选择与已存室内网络同频的室内型微站补充覆盖。

◆用于对局部区域吸热时，可根据部署成本选择与已存室内网络异频的室内型微站。

在面对建筑面积较小和中等的场景解决整体网络问题时，考虑使用室外型微站主要基于部署成本和施工难易度两方面因素。从成本角度看，当使用少量室外型微站也可满足网络质量改善需求时，设备购置、施工、维护等方面的综合成本很有可能低于室内型微站；从施工难度角度看，室内型微站的站址往往具有唯一性，尤其是对于连片商铺场景，使用室内型微站需要对每个商铺逐一获取站址，站址获取难度更大。因此，该类场景需要根据建筑特点、室外网络质量、站址条件和部署成本等方面综合考虑：

（1）对于建筑面积不大、内部隔断较少的场景，若1～2个室外型微站即可满足覆盖和容量需求，可采用室外型微站照射的方案，如外墙以玻璃为主，室内深度一般多家商铺连片覆盖，使用室外型微站照射室内的方式，成本和施工优势较为明显；对于建筑面积较大或者内部隔断较多、室内深度较深的场景，使用室外型微站不能保证覆盖质量或因需使用过多微站而导致成本优势丧失并存在较高的同频干扰风险，因此更适合选用室内型微站。

（2）若根据频率规划策略，即将部署的室内网络需与室外网络同频时，就需要考虑使用室外微站对室外网络的干扰影响问题。如果室外微站的站址条件受限，站址附近室外网络质量极高，部署室外型微站后将不可避免地对室外网络造成同频干扰，而若恰巧同频干扰处人流较多或覆盖保障要求较高，则并不适宜部署室外型微站。

（3）若根据建筑特点和室外网络质量无法判定非常适合或非常不适合使用室外型微站，则可根据微站站址获取难易度和部署成本对比选择微站站型。

值得注意的是，使用室外型微站照射室内时，覆盖区域较难以实施精细化控制，因此应尽量避免宏站和室外微站的切换带出现在室内用户停留区，可采用的手段包括：对同频部署的微站采用宏微和微微小区合并；为微基站配置外接的高增益天线以扩大微站的覆盖范围；调整宏站或微站方向角来改变切换带位置等。对于难以避免切换带和室内用户业务区重叠的情况，应谨慎使用室外微站解决室内覆盖。

两种室内型微站的选取通常根据传输资源、建筑特点和部署成本等方面因素，具体如下：

（1）由于皮基站可以借助xPON（Passive Optical Network，无源光网络）等方式灵活地回传数据，因此当不具备传统光纤传输资源时，皮基站有明显的部署优势。

（2）当目标覆盖区存在多个覆盖或容量需求较高的空旷空间（如会展中心、大型机场等），单个皮基站不能满足每个空间的部署需求，此时若使用分布式微RRU，可以通过微RRU之间的小区合并方式避免空间内的微微间同频干扰，因此此类场景使用分布式微RRU通常網络质量更好。

（3）当不能依据传输资源和建筑特点判断使用哪种类型微基站时，可根据部署成本选择。分布式微RRU必须配置汇聚单元和基带单元才能工作，而皮基站可以独立工作，因此从设备购置成本角度看，当部署面积较小时，使用分布式微RRU的成本很可能高于皮基站。

4 室内微站需求估算方法

在室内场景中，室内微站主要用于解决局部补盲或吸热、整体室内网络覆盖两方面的网络问题。对于前者，通常待部署区域不大，且根据已经部署的室内网络运行情况，可较为容易地估算室内微站部署需求；对于后者，则需要根据未来业务增长预期、整体网络覆盖质量需求、微基站的覆盖和容量能力进行综合估算，尤其对于部署面积较大的场景，估算的准确度直接影响了投资成本和后期网络服务能力，因此需要形成系统的微站需求估算方法。

同时，由于室内型微站分为皮基站和分布式微RRU两种类型，两者的设备形态和组网架构差异较大。对于前者，仅需根据覆盖和容量需求估算微站数量；而后者除了估算端点微RRU数量外，还需进一步估算汇聚单元和基带单元的数量。