基于社会化宏站的农村LTE 覆盖方案探讨

曹广山 王 建 于金展 李凤花

1.中国联通山东省分公司；2.山东省邮电规划设计院有限公司；3.京信通信系统（中国）有限公司山东分公司

0 引言

目前山东联通LTE 网络整体覆盖较好，基本实现了校园、市区、县城、乡镇镇区及大部分农村地区的连续覆盖，然而农村场景的4G 网络仍未达到全覆盖。随着移动终端用户迅速增长，在流量经营的市场策略下，农村用户对数据业务的需求大幅度增长，现有的移动网络无法满足农村区域迅速增长的业务需求。农村场景大多以孤立的村庄为主，区域内建筑物较少，周围有成片的农田和开阔地，且用户密度、分布广，按常规方法进行网络覆盖建设投资大、收益。但如果不做4G 网络覆盖，则严重影响用户感知，引起用户的投诉。如何低成本实现农村场景的4G 网络部署是运营商目前考虑的一个重要问题。针对农村场景的特点，本文提出利用低容量社会化宏站解决农村4G 网络覆盖，并通过案例分析，验证了此方案的可行性，为后续中国联通在农村场景低成本建设4G 网络提供建设参考。

1 低容量社会化宏站方案

1.1 整体系统结构

低容量社会化宏站是基于室内扩展型微基站技术的室外延伸应用，采用AU（主机单元）+RRH（远端单元）两级架构，聚焦低成本解决室外低话务流量场景覆盖，是一种村通场景中与主设备方案场景互补的低成本解决方案。系统结构如图1 所示。

图1 低容量社会化宏站系统结构示意图

该系统支持星型、菊花链混合组网，可实现面状及链状连续覆盖，其中AU 包含室内型、室外型两种规格，支持交流、直流两种供电方式，灵活适应不同的安装环境。单区最大支持连接12 台远端单元RRH。

LTE 单模低容量社会化宏站，包括LTE 主机单元（AU）和LTE 单模远端单元（RRH）两种网元。其中LTE 单模远端单元通过光纤接入LTE主机单元，LTE主机单元通过固网宽带、PON、IP RAN 等宽带接入方式接入到核心网，可适用于居民区、农村、山区等弱信号覆盖的应用场景，从而实现FDDLTE 信号的拉远覆盖。

1.2 网元主要功能

（1）支持系统带宽5MHz/MHz/15MHz/20MHz 灵活配置；

（2）支持数据业务和VoLTE 业务；

（3）支持拥塞控制、UE 准入控制、功率控制等无线资源管理功能；

（4）支持CPRI 接口功能；

（5）支持系统内的切换、重选等移动性管理功能；

（6）接入方式简单，以太网、PON、PTN 等接入；

（7）设备异常指示和系统主机管控功能；

（8）具备软件远程下载升级、告警和KPI 上报等完善的网管操作功能；

（9）具备远程升级远端单元、配置参数、告警上报网管功能。

（1）支持菊花链组网；

（2）支持最大3 级级联；

（3）支持CPRI 接口功能及光口同步功能；

（4）支持软件远程升级、远程监控、告警等操作维护管理功能；

（5）支持设备工作状态指示功能。

主机单元LTE AU 提供基带信号，与LTE 核心网通过S1连接，支持IPRAN/PON/互联网宽带等传输，提供容量覆盖。

1.3 与传统宏站方案对比

低容量社会化宏站与传统宏站关键特性对比见表1 所示。

表1 与传统宏站关键特性对比分析

（2）人均ARPU 值低，村通工程回报率低；

（3）IP RAN 资源不到位；

（4）光猫PON 网络资源相对丰富，缺乏配套设施（机房、供电等）。

（1）容量适中，足以满足乡村场景的容量需求；

（2）施工方便，支持室内、室外安装环境，因地制宜；

（3）传输方式选择多样化，并不受限于IP RAN、PON资源；

（4）大功率设备，足以满足乡村场景的覆盖需求。

2 案例分析

2.1 方案选择

我们选取菏泽牡丹区王秀生村为本方案应用的试点。此村及周边的郭鲁村、粪堆王村村内4G 无线信号较差，周边有3G 网络U900 基站，但相距较远，间距在2 公里左右，部分村内巷道无移动网络信号覆盖，且村民投诉严重，网络感知差。为解决村内用户投诉，满足村民的网络需求，决定采用1800M LTE 社会化宏站设备对郭鲁村、粪堆王村、王秀生村进行4G网络覆盖。鉴于联通在LTE 900MHz 频段最多可开通10M，而在1800MHz 频段可开通30M，因此在本案例中，我们采用1800M LTE 社会化基站配置。

通过现场勘测，发现王秀生村旁有铁塔简易机房及联通光交接箱，50 米四管塔一座，塔顶没有空闲抱杆资源，可通过新增4 通道天线替换原有2 通道天线。随着2G/3G 网络减频退网，现网中腾退的多端口天线可以应用在本方案中，进一步降低建设成本。机房内有交/直流电源可解决LTE 远端单元RRH 的供电需求。因此本方案决定将RRH 安装于王秀生村基站铁塔顶部，天线安装高度约为48 米；LTE 主机单元AU 安装于上联机房东张庄机房内。

本案例核心侧组网架构见图2 所示，LTE 社会化宏站通过IP RAN 回传接入核心网，实现与核心侧互通。

图2 核心侧组网架构示意图

2.2 方案效果分析

（1）覆盖效果测试

开通前，本方案试验点村内及周边村的4G 信号较弱，无法保证正常的基本业务，RSRP 均在-110dBm 以下。试点开通后现场测试正常，在基站的东北角方向郭鲁村的东北区域最低电平值RSRP 为-101.68dBm，可通过适当调整第一扇区天线方位角解决该区域，其他区域信号均为正常。

开通后，RSRP≥-105dBm 的占比100%，RSRP≥-95dBm的占比95.49%，SINR≥3 的占比96.70%，SINR≥9 的占比85.76%。相关测试结果如表2 所示。

表2 覆盖测试效果表

（2）业务速率测

本方案基站开通后，我们在试点基站的不同的位置进行定点数据速率测试，相关测试结果见表3。

表3 数据测试效果表

（3）其他指标测试

开通后，我们对LTE 的语音CSFB 功能、VOLTE、以及与现网切换等情况进行测试。主被叫CSFB各测试20次均正常，成功率为100%，通话质量优良。手机在LTE 信号主被叫均能正常进行VOLTE 通话，主叫测试20 次，成功20 次，被叫测试20 次，成功20 次，成功率为100%。同时进行了网间测试，与宏网间切换正常。

综上所述，在覆盖目标区域内，LTE 信号强度较设备开通前提升明显；数据业务上传下载测试结果表明速率高且稳定，下载峰值速率在145Mbps/s 左右，上传峰值速率在35Mbps/s左右，可满足目前农村场景内用户的4G 业务需求。

2.3 综合造价分析

本次试点因网关未搭建，利用IP RAN 做回传直达核心网的方式开站，设备价格为预估。后续网关搭建完善后可利用PON 网络回传接核心网，PON 光网资源部署，节省传输投资。利用PON 网络开站的LTE 社会化宏站与传统BBU+RRU 的方式造价对比如表4 所示。

表4 综合造价对比分析（单位万元）

表4 综合造价对比分析（单位万元）

通过综合造价分析，每站可节省5.4 万元投资，是传统建站方式成本投入的37%。通过分析王秀生LTE 社会化宏站的应用效果，建议室外场景主要用在盲区或者宏网信号RSEP于-105dBm 且SINR区5dB 的弱覆盖区域，以规避覆盖区域的新增信号与周围宏站信号造成的同频干扰。

3 结束语

随着LTE 网络的迅速发展，农村用户的数据业务需求不断提升。面对农村场景地广人稀、用户分散的特点，本文提出利用低容量社会化宏站进行农村场景的LTE 覆盖。通过本文的案例分析，低容量社会化宏站满足农村LTE 建设需求，相关指标满足网络需求。LTE 社会化宏站具有投资低、部署方便、大功率输出、组网灵活等特点，综合考虑造价、网络覆盖效果和施工便利等多方面因素，农村场景选用低容量LTE 社会化宏站建设能够实现LTE 网络的覆盖需求，并达到节省投资、覆盖效果的目的。