LTE微基站應(yīng)用分析

劉金科，黎建波

（1. 中國鐵塔股份有限公司湖南分公司，湖南 長沙 410026；2. 中國電信股份有限公司湖南分公司，湖南 長沙 410000）

LTE微基站應(yīng)用分析

劉金科1，黎建波2

（1. 中國鐵塔股份有限公司湖南分公司，湖南 長沙 410026；2. 中國電信股份有限公司湖南分公司，湖南 長沙 410000）

通過對LTE微基站特點(diǎn)、階段建設(shè)思路、案例進(jìn)行分析，提出了LTE微基站典型應(yīng)用場景和場景分類。并結(jié)合宏站與微基站造價(jià)對比，分析出微基站應(yīng)在充分利舊現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)各種資源的前提下，完善網(wǎng)絡(luò)深度覆蓋，作為宏站建設(shè)方式的一種有利補(bǔ)充，有效提升立體覆蓋效果。

LTE 微基站 室內(nèi)覆蓋 室外覆蓋 造價(jià)

1 引言

隨著LTE試商用牌照的發(fā)放，各獲得LTE試商用許可的運(yùn)營商已經(jīng)初步完成多個(gè)城市的室外宏站骨架網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。但LTE頻譜資源較少，頻段相對較高，更大的傳播損耗，更低的繞射能力，致使LTE宏基站覆蓋在小區(qū)邊界、建筑物的陰影區(qū)和深處等場景，覆蓋并不十分完善，需要利用其他的手段進(jìn)行補(bǔ)充。容量吸收及深度覆蓋都成為LTE需解決的關(guān)鍵問題。

因此需要使用微基站解決城區(qū)的弱覆蓋、深度覆蓋和熱點(diǎn)補(bǔ)充問題。宏微基站混合型組網(wǎng)在3GPP LTE/LTE-A標(biāo)準(zhǔn)化會(huì)議中也已被明確將是未來LTE網(wǎng)絡(luò)的主要形式之一。

如何應(yīng)用微基站，在有限的頻譜資源下，改善網(wǎng)絡(luò)覆蓋與容量，提高用戶感知，成為不得不探討的問題。文章將結(jié)合現(xiàn)有LTE微基站試點(diǎn)案例及造價(jià)估算，分析討論LTE微基站應(yīng)用的場景。

2 LTE微基站分類

本文定義的微基站是站在運(yùn)營商的建設(shè)角度，不包括家庭基站。

微基站按功率分類可分為瓦級(jí)基站與毫瓦級(jí)基站。瓦級(jí)基站主要用于室外或室內(nèi)，而毫瓦級(jí)基站主要用于覆蓋室內(nèi)。

微基站按設(shè)備形態(tài)可分為一體化微基站和微RRU。一體化微基站：設(shè)備含有基帶和射頻單元，具有基站主要功能，直接連接核心網(wǎng)；微RRU：設(shè)備僅含有射頻單元，需與BBU相連實(shí)現(xiàn)基站功能，不能直接連接核心網(wǎng)。

一體化微基站產(chǎn)品豐富，主流廠商均有產(chǎn)品，可選擇性大。但每個(gè)設(shè)備需單獨(dú)安裝GPS，安裝場景受限；且每個(gè)微基站需要占用一個(gè)傳輸設(shè)備端口，傳輸端口浪費(fèi)較大。目前的試點(diǎn)主要采用此種方式，如圖1所示：

圖1 一體化微基站組網(wǎng)方式

微RRU可選擇獨(dú)立的BBU或者與宏站共用BBU，有利于實(shí)現(xiàn)BBU集中方式，與宏站共同組成基帶池，提高系統(tǒng)資源利用率。有利于未來eICIC及CoMP技術(shù)的運(yùn)用，有利于宏微協(xié)調(diào)，避免干擾。但目前產(chǎn)品較少，如圖2所示：

圖2 微RRU組網(wǎng)方式

3 LTE微基站特點(diǎn)分析

微基站發(fā)射功率一般在50mW—6W之間。瓦級(jí)基站主流產(chǎn)品有1W、5W、6W等規(guī)格；毫瓦級(jí)基站主流產(chǎn)品有50mW、100mW、125mW、250mW等。覆蓋范圍較為有限，不宜用作廣覆蓋。

相比宏站，微基站的體積和重量大約只有宏站的一半，使用靈活，安裝便利。微基站可安裝于小靈通基站、路燈桿、接入網(wǎng)室外H桿、天網(wǎng)桿、建筑物外墻、女兒墻、抱桿等多種場景，具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。因此微基站安裝環(huán)境復(fù)雜，標(biāo)準(zhǔn)的安裝套件很難全部合用，定制安裝套件成為常規(guī)需求。除了宏站支持的光纖，毫瓦級(jí)微基站還支持五類線（網(wǎng)線）上聯(lián)及POE供電的方式，增加了安裝的便利性。

目前各廠家設(shè)備及終端對eICIC技術(shù)支持程度不高，無eICIC時(shí)：宏站與微基站之間的干擾難以有效解決，應(yīng)盡量減少宏站與微基站的重疊覆蓋。此時(shí)微基站僅適用于宏站弱覆蓋區(qū)，在補(bǔ)充覆蓋的同時(shí)，可起到一定提升容量的作用。并應(yīng)通過合理的頻率規(guī)劃、站址規(guī)劃、PCI規(guī)劃等，盡量避免或減少與周邊宏站的相互干擾，且應(yīng)嚴(yán)格控制微基站天線掛高，利用周邊建筑阻擋，避免與宏站間的干擾。后期LTE-A階段，支持eICIC時(shí)：啟用eICIC技術(shù)后，宏站間距500m時(shí)在宏站覆蓋區(qū)域內(nèi)隨機(jī)部署微基站，仍可有效提升網(wǎng)絡(luò)整體容量。此時(shí)，微基站可不僅僅用于宏站弱覆蓋區(qū)，還可以應(yīng)用于有一定宏站信號(hào)覆蓋的熱點(diǎn)區(qū)域，用于提升網(wǎng)絡(luò)容量。

隨著微基站數(shù)量的增加及無線側(cè)網(wǎng)元的增加，勢必帶來新的維護(hù)優(yōu)化節(jié)點(diǎn)，增加維護(hù)優(yōu)化費(fèi)用。

4 LTE微基站階段建設(shè)思路

LTE試驗(yàn)網(wǎng)階段，LTE作為一種全新無線接入制式，是從無到有的建設(shè)過程。應(yīng)在詳細(xì)規(guī)劃的基礎(chǔ)上，充分利舊現(xiàn)有站址資源，快速建網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)廣域連續(xù)覆蓋，僅建設(shè)宏站。在規(guī)劃過程中，儲(chǔ)備潛在的微站站址，如圖3所示。

LTE規(guī)模建設(shè)前1—2年，重點(diǎn)覆蓋區(qū)域?qū)⒔ㄔO(shè)起一張LTE的宏蜂窩網(wǎng)絡(luò)，有一定規(guī)模的LTE用戶，但網(wǎng)絡(luò)負(fù)載仍然較輕。中國現(xiàn)有的LTE頻段普遍較高，傳播損耗大。因此宏站搭建的骨架網(wǎng)絡(luò)，覆蓋受地形及建筑物的阻擋，必然存在覆蓋空洞，微基站成為必然的補(bǔ)充選擇。但在LTE R9版本階段，ICIC技術(shù)無法較為有效地協(xié)調(diào)小區(qū)間干擾，規(guī)模建設(shè)微基站將帶來嚴(yán)重的干擾。eICIC、CoMP等技術(shù)是LTE-A的技術(shù)，能較好地協(xié)調(diào)小區(qū)間干擾，但尚未普及應(yīng)用。因此此階段應(yīng)采用“宏站為主，微基站為輔”的模式，在宏站覆蓋的陰影區(qū)域，適度建設(shè)微基站，完善網(wǎng)絡(luò)覆蓋。目前我國各運(yùn)營商均已進(jìn)入此階段，如圖3所示。

圖3 LTE微基站分階段部署圖

LTE成熟網(wǎng)絡(luò)階段，隨著大量的2G/3G用戶升級(jí)為4G終端，出現(xiàn)了穩(wěn)定的LTE網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，較多的LTE數(shù)據(jù)熱點(diǎn)出現(xiàn)。此時(shí)LTE小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)技術(shù)趨于成熟，CRE技術(shù)提升了微基站吸收熱點(diǎn)話務(wù)的能力，微基站產(chǎn)品豐富。可采用“宏微結(jié)合”的方式，微基站完善覆蓋和熱點(diǎn)容量補(bǔ)充，如圖3所示。

5 LTE微基站典型應(yīng)用場景分析

5.1 場景1：室外補(bǔ)弱、補(bǔ)盲

（1）主要覆蓋類型如下：

◆宏站覆蓋的末梢陰影區(qū)（幾個(gè)宏站間小范圍盲弱覆蓋區(qū)）；

表1 望月湖微基站開通前后對比表

◆建筑相對密集，覆蓋受到阻擋的街道；

◆房屋密集的居民區(qū)和城中村等。

此類場景覆蓋范圍較大，對功率輸出有一定要求，主要采用室外瓦級(jí)微基站+定向天線覆蓋。應(yīng)根據(jù)覆蓋及隔離需求適當(dāng)選擇天線掛高，天線掛高至少小于周圍建筑物平均高度5m以上。宏站覆蓋受建筑物阻擋，與微基站隔離度高，因此對干擾協(xié)調(diào)的要求較低。

（2）案例分析

在月桂街和月華街交叉路口東西方向存在弱覆蓋（300m左右），此路段位于周邊3個(gè)基站的覆蓋邊緣的末梢陰影區(qū)，通過新建微基站的方式來解決道路及附近樓宇的覆蓋問題，如圖4所示。

圖4 望月湖微基站未部署前弱覆蓋圖

望月湖微基站安裝在月桂街與月宮街交叉路口靠西側(cè)接入網(wǎng)室外H桿上，2套一體化微基站設(shè)備分別安裝在不同方向的H桿水泥桿上，微基站方位角與道路方向保持一致，桿高約5m，天線掛高4m。2個(gè)微基站主要用于覆蓋月桂街，覆蓋效果如表1所示。

微基站開通后各項(xiàng)指標(biāo)都得到明顯的提升，很好的解決了這部分路段由于網(wǎng)絡(luò)覆蓋不足導(dǎo)致的下載、上傳速率偏低問題。此站點(diǎn)DT測試切換和重選成功率100%，基本達(dá)到預(yù)期覆蓋要求。

5.2 場景2：室外覆蓋室內(nèi)

（1）主要覆蓋類型

◆高層居民小區(qū)

與周邊建筑樓高普遍差別較大，房屋較為密集，間距在30—60m間，一般小區(qū)底層和高層為弱覆蓋區(qū)域。可采用室外瓦級(jí)微基站+定向天線覆蓋。如果房屋間距超過100m，建議使用宏蜂窩RRU拉遠(yuǎn)解決。城區(qū)宏站天線掛高普遍在35m以下，樓層超過15層的高層密集小區(qū)需重點(diǎn)關(guān)注。

◆新建別墅區(qū)及校園

建筑物林立，數(shù)量較多，區(qū)域面積大，宏站覆蓋容易留下部分盲區(qū)。房屋間距小于100m的，可根據(jù)DT/CQT測試指標(biāo)，定位覆蓋需求區(qū)。

此類場景室外宏站覆蓋無法滿足需求，且不宜建設(shè)室內(nèi)分布系統(tǒng)時(shí)，可采用室外瓦級(jí)微基站+定向天線覆蓋室內(nèi)方式。

（2）案例分析

通過測試驗(yàn)證得知，沁園春小區(qū)內(nèi)臨江閣存在高層小區(qū)弱覆蓋，且房屋間距僅50m。如圖5所示。

方案采用1套一體化微基站設(shè)備安裝在對面1 2樓特制掛墻抱桿上，采用室外瓦級(jí)微基站+定向天線覆蓋，覆蓋效果如表2所示。

微基站開通后各項(xiàng)指標(biāo)都得到明顯的提升，很好的解決了高層小區(qū)弱覆蓋的問題。此站點(diǎn)DT測試切換和重選成功率100%，基本達(dá)到預(yù)期覆蓋要求。

圖5 沁園春臨江閣微基站未部署前弱覆蓋圖

圖6 林科大體育藝術(shù)館微基站未部署前弱覆蓋圖

5.3 場景3：室內(nèi)覆蓋室內(nèi)（采用瓦級(jí)、毫瓦級(jí)微基站）

（1）主要覆蓋類型

◆對無室分系統(tǒng)而局部覆蓋有問題的重要場景，用瓦級(jí)微基站或毫瓦級(jí)微基站搭建小型室內(nèi)分布系統(tǒng)。如小型私人會(huì)所、小型會(huì)場等。

◆大型空曠建筑物直接布放瓦級(jí)微基站+定向天線。如體育館、大型會(huì)場等。

◆傳統(tǒng)室分饋線布放存在物業(yè)談點(diǎn)困難的樓宇，采用BBU+HUB+網(wǎng)線+多個(gè)毫瓦級(jí)小型RRU的方式覆蓋，可減少饋線和電源線布放造成的視覺沖擊。

此類場景常用于室外宏站覆蓋無法滿足需求，且因物業(yè)原因不宜建設(shè)室內(nèi)分布系統(tǒng)的場所。

（2）案例分析

通過測試獲知，林科大體育藝術(shù)館內(nèi)大部分區(qū)域存在弱覆蓋。在場館入口處，RSRP和SINR值都較為理想，處于站點(diǎn)覆蓋有效區(qū)域，不過場館內(nèi)封閉區(qū)域則為弱覆蓋區(qū)。微基站未部署前弱覆蓋圖如圖6所示。

方案采用2套瓦級(jí)微基站+定向天線，分別安裝在場館內(nèi)上方鋼架上面的位置（如圖6五角星位置），天線覆蓋方向指向兩邊觀眾席，本次使用的是雙極化定向天線，頻段為2 100MHz。覆蓋效果如表3所示。

此站點(diǎn)建站后覆蓋效果提升明顯，切換重選成功率100%，基本達(dá)到預(yù)期覆蓋要求。

5.4 場景4：熱點(diǎn)覆蓋（采用瓦級(jí)、毫瓦級(jí)微基站）

因目前LTE用戶發(fā)展尚處于初級(jí)階段，熱點(diǎn)區(qū)域較少，本文暫不展開分析。

表3 林科大體育藝術(shù)館微基站開通前后對比表

表4 造價(jià)對標(biāo)表

6 造價(jià)分析

宏站和微基站均不考慮后備電源，宏站與微基站同站址建設(shè)且均按2扇區(qū)考慮。

造價(jià)分析：以下為綜合造價(jià)，微基站主設(shè)備按2萬每扇區(qū)估列。造價(jià)對比如表4所示。

分析得出，同樣為2扇區(qū)的室外宏基站與室外微基站相比，投資減少約5.5萬元。主設(shè)備+天饋減少的投資占比93%，塔桅+防雷減少投資占比7%，市電及配套其他費(fèi)用并未減少。

7 結(jié)束語

LTE微基站體積小、重量輕、即插即用、自配置、無需機(jī)房，在站址獲取及工程部署上具有極大的優(yōu)勢，提供快速便捷的站點(diǎn)解決方案。但微基站覆蓋范圍有限。基于微基站的特點(diǎn)及定位，在進(jìn)行微基站建設(shè)時(shí)，配套建設(shè)應(yīng)相匹配，避免超配，原則上微基站不進(jìn)行電源保證配置。

微基站應(yīng)盡量利舊小靈通基站、燈桿、接入網(wǎng)室外H桿、天網(wǎng)桿等資源，天線掛高應(yīng)低于周邊建筑平均高度5m以上，嚴(yán)格控制微基站信號(hào)的覆蓋范圍，避免與宏站間的干擾。

在充分利舊現(xiàn)有資源的前提下，微基站建設(shè)單點(diǎn)投資并不是特別高。在完成宏站骨架網(wǎng)絡(luò)建設(shè)及優(yōu)化的基礎(chǔ)上，充分利舊現(xiàn)有基礎(chǔ)資源，完善網(wǎng)絡(luò)深度覆蓋，微基站不失為一種可行的選擇。可與宏站相互結(jié)合，作為宏站建設(shè)方式的一種有利補(bǔ)充，有效提升立體覆蓋效果。

[1] 3GPP. 3GPP TS 23.002 Network Architecture[S]. 2012.

[2] 高頔. LTE-FDD與LTE-TDD混合組網(wǎng)研究[J]. 電信技術(shù), 2014(6): 66-68.

[3] 程鴻雁,朱晨鳴,王太峰,等. FDD-LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計(jì)[M]. 北京: 人民郵電出版社, 2012.

[4] 《LTE無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計(jì)》編委會(huì). LTE無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計(jì)[M]. 北京: 人民郵電出版社, 2012.

[5] 易睿得. LTE系統(tǒng)原理及應(yīng)用[M]. 北京: 電子工業(yè)出版社, 2012.★

劉金科：工程師，學(xué)士畢業(yè)于湘潭大學(xué)通信工程專業(yè)，現(xiàn)任中國鐵塔股份有限公司湖南分公司建設(shè)維護(hù)部項(xiàng)目經(jīng)理，主要研究方向?yàn)橐苿?dòng)通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃優(yōu)化。

黎建波：工程師，學(xué)士畢業(yè)于國防科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系，碩士畢業(yè)于湖南大學(xué)工商管理學(xué)院，現(xiàn)任職于中國電信股份有限公司湖南分公司，從事無線網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和工程建設(shè)管理工作。

Analysis on Application of LTE Micro eNodeB

LIU Jin-ke1, LI Jian-bo2
(1. China Tower Co., Ltd., Hunan Branch, Changsha 410026, China; 2. China Telecom Co., Ltd., Hunan Branch, Changsha 410000, China)

Based on the analyses of LTE Mirco eNodeB features, stage construction ideas and specific cases, the typical application scenes and their classifi cation are presented in this paper. Compared with the cost of macro eNodeB, it is analyzed that on the premise of full utilization of existing network resources, mirco eNodeB should be improved in network deep coverage as the powerful supplement of macro eNodeB construction to effectively enhance tridimensional coverage.

LTE micro eNodeB indoor coverage outdoor coverage cost

10.3969/j.issn.1006-1010.2015.07.007

TN929.5

A

1006-1010(2015)07-0032-05

劉金科,黎建波. LTE微基站應(yīng)用分析[J]. 移動(dòng)通信, 2015,39(7): 32-36.

2014-07-30

責(zé)任編輯：劉文竹 liuwenzhu@mbcom.cn