LTE異構網技術及部署策略研究*

秦基偉，馮小江，王海峰

（江蘇省郵電規劃設計院有限責任公司，江蘇 南京 210000）

0 引 言

隨著移動用戶﹑智能手機和物聯網（IoT）聯接的迅猛增長和網絡數據速度的快速提升，將在未來5年內促使移動數據流量增長7倍。卓越的移動寬帶體驗，對LTE網絡的覆蓋范圍﹑網絡容量及數據速率均提出了更加嚴苛的要求。同構網絡按照“均勻”的網絡拓撲，所有基站采用相似的信號發射機制為所有用戶終端提供無差別的接入策略，在加強網絡覆蓋﹑提升網絡容量等方面表現乏力[1]。因此，拓撲結構更加復雜﹑以立體分層為標志的異構網絡被提出，以期從根本上解決網絡建設中存在的熱點容量﹑覆蓋盲區﹑站址獲取等一系列難題。

1 LTE異構網概述及關鍵技術

廣義的異構網，通俗說就是“多網協同”，是指同一區域存在多種無線接入網技術，如2G﹑3G﹑4G﹑WLAN及物聯網等，同時綜合多種組網架構﹑傳輸方式及不同發射功率的基站群。狹義的異構網，即LTE異構網，指采用分層立體的覆蓋方式，在傳統宏站覆蓋的基礎上，針對性地部署各類型微站，來解決熱點﹑盲點及弱覆蓋區域的覆蓋及容量問題[2]。圖1為LTE異構網組網方式示例。

圖1 LTE異構網組網方式

LTE異構網的核心是靈活運用宏站及各類微站，構建分層立體網絡，實現“宏微協同”。LTE異構網主要分為多點協同﹑內外協同﹑高低協同﹑網絡和業務協同﹑運營商和業務協同等幾個方面，如圖2所示。宏站作為上層網絡構建移動接入網絡的骨架結構，實現廣域連續覆蓋；微站作為低層網絡補充，小范圍弱覆蓋與盲區，加強室內深度覆蓋，同時提升局部容量。

宏站的信號發射功率一般約為5～40 W，覆蓋范圍廣；站址布局有一定的規則性，呈蜂窩結構；主要完成廣域的基礎覆蓋，發展空間受限。微站主要指體積小﹑發射功率低﹑支持載波數少的高層﹑基帶和射頻一體化的無線接入節點；按照未規劃規則進行部署﹑信號損耗小﹑覆蓋針對性強﹑容量提升空間大﹑回傳方式多樣化；配套設施缺乏，可靠性差，各類型微站的特點如表1所示。

圖2 LTE異構網分層覆蓋模型

表1 微站的技術特點

LTE異構網的關鍵技術包括：

（1）小區范圍擴展（CRE）。在傳統服務小區選擇機制的基礎上，通過增加偏移量（bias）來擴展小基站的服務范圍：MAX{RSRP(i)+bias(i)}，3GPP中bias的典型值取9 dB。

（3）協作多點傳輸（CoMP）。不同基站之間通過多點聯合處理（JP）或協調調度/波束賦形（CSCB）為用戶提供更高數據速率，提高網絡利用率。

（4）自組織網絡（SON）：通過一系列新技術實現網絡的自配置﹑自優化和自愈等功能，從而達到降低網絡運維成本﹑改善網絡性能的目的。

2 LTE異構網組網策略

通過分層立體的組網方式，發揮宏站﹑微站及室分等各自的優勢，全面解決網絡覆蓋的深度﹑廣度及容量問題，避免使用單一站型產生的設備浪費和覆蓋效果不佳等問題。

2.1 規劃指標

規劃指標要求需從業務需求﹑容量需求及網絡能力等多方面去衡量，基于系統能力分析，“RSRP≥-113 dBm，RS-SINR≥-3 dB”是滿足網絡基本接入性能的門限要求，基準要求如表2所示。同時，針對廣域覆蓋層﹑深度覆蓋層和容量覆蓋層的分層規劃指標，如表3所示[3]。

表2 規劃指標基準

表3 分層規劃指標

2.2 分析建模

需求分析的目的是明確LTE異構網內需要解決的目標建筑物情況，可分為覆蓋需求分析和容量需求分析兩方面。覆蓋需求分析是基于DT測試﹑MR測試﹑建筑物基礎數據等確定覆蓋需求標準，DT數據按連續30 m低于覆蓋指標要求確定需求，MR數據按80%的覆蓋概率低于覆蓋指標要求確定需求。對于容量需求分析，根據業務發展預測，基于小區負荷網管信息可確定容量需求。網絡負荷需要結合小區級和柵格級流量分析。首先，預測場N年后的流量增長倍數，小區級結合現網負荷數據和增長預期估計載波數需求；當滿配不能滿足小區級需求后，考慮增加微站補充柵格級容量需求。

LTE異構網部署應綜合考慮建網需求﹑無線性能﹑傳輸等配套成本﹑市場潛力﹑投資收益比等因素。方案建模主要分為三個方面：覆蓋建模，評估各種建設方式的覆蓋能力；容量建模，結合同異頻策略，評估各種建設方式的頻譜效率；造價建模，評估各種建設方式的建造成本。方案建模具體如圖3所示。

2.3 站址選擇

宏站以廣域的室外覆蓋為主，平均站高以高出周圍建筑物的10～15 m為宜，站間距約為LTE信號覆蓋半徑的1.5倍。小基站以立體分層的低層覆蓋為主，覆蓋目標的針對性強，室外小基站站高比周圍宏站要低2/3左右，室外站間距約覆蓋半徑的0.75倍，室內小基站覆蓋每2～3層樓為一網絡層。

宏站建站位置應盡量選在規劃站點附近，站址分布與蜂窩結構的偏差應小于站間距的1/4，在密集覆蓋區域應小于站間距的1/8，如表4所示。微站適用于宏站信號覆蓋較弱的小范圍成片區域或室內區域[4]。

一是要注重平等性。這里的平等性有兩個方面的含義：首先，思想教育工作應著眼于推進教育者自身思想上的進步，以此啟發受教育者的思維，打牢思想政治工作的理論根基。這就要求思想政治工作者必須加強學習，不斷充實提高自己，成為為職工群眾解惑釋疑的思想引導者。其次，要尊重他人的人格和自尊，努力建立平等和諧的氣氛。實踐表明，只有以平等的心態與群眾并肩探索真理，共同接近真理，縮短教育者與被教育者之間的距離，才能從思想上和感情上與教育對象產生共鳴，達到事半功倍的效果。在具體的教育工作中，要立足于平等溝通，注重雙向交流，以朋友之間的談心、嘮家常等方式逐漸引入正題，力戒上下級式的訓話方式，從而達到較好的教育引導效果。

2.4 設備選型

多樣化的微站在LTE異構網中發揮著舉足輕重的作用，其主要應用場景及特點如表5所示。主流的微站設備主要有：華為的EasyMacro﹑BOOK RRU﹑Atom﹑eRelay﹑Lampsite，中興的BS8912系列﹑Femto BS8102﹑QCELL，諾西的FWHE等。

圖3 LTE異構網方案建模

表4 宏站站址及偏移指標

2.5 協同組網

網絡建設初期，應遵循“宏站為主﹑微站為輔”的原則。宏站實現室外廣覆蓋，微站實現小范圍的“補盲吸熱”和室內覆蓋。采用同頻組網的方式搭建上層網絡，為同構網向異構網的平滑演進做好鋪墊。

網絡建設中后期，宏站﹑微站﹑室分等站型協同作業，實現優勢互補。利用頻率分配和資源調度，降低小區間的干擾；微站憑借其部署靈活﹑低成本等優勢，提供快速覆蓋與分流，提升用戶業務體驗，降低單一網絡負載擁塞概率。

對于LTE異構網的頻率規劃，近﹑中期廣域與深度覆蓋層（室外站）采用同頻組網，深度覆蓋層（室內覆蓋系統）﹑容量站（層）異頻組網；遠期采用異頻組網。同時，異構網對網絡優化及維護需求的技術要求如表6所示。

表5 微站的應用場景及特點

表6 異構網對網絡優化及維護需求的技術要求

目前，各運營商為繼續提高LTE網絡性能，已開始規模部署微站。建設時，需要注意它與現網的協調：盡量不犧牲宏基站的覆蓋，保證宏基站的頻率和覆蓋范圍；在部署室外小基站時，設置在宏基站的中遠點或者弱覆蓋區，實現覆蓋互補并減小干擾；局部建設時，可以設置連續小基站覆蓋，也可以利用PCI進行分配來實現小基站間的干擾控制；要盡量對鄰區﹑PCI等進行合理規劃，盡量避免宏基站和小基站間的干擾，保證網絡的覆蓋質量；建設所用的主設備都應該配套，配套設備都應該相互匹配，便于后期進行網絡優化及升級；根據鏈路預算，20 W宏基站與5 W微基站的覆蓋半徑比例為2.8∶1，覆蓋面積比例達7.8∶1；宏基站覆蓋能力遠遠高于微基站，條件允許時應優先建設宏基站。

在異構網部署的不同階段，宏﹑微基站協同建設，將滿足覆蓋互補﹑負荷分擔﹑切換協同等建設要求，有助于確保均衡優質的網絡體驗，在降低建設成本和難度﹑加快建設進度﹑提升節能減排等方面具有十分重要的意義。

3 分場景解決方案

3.1 分場景部署方案

LTE異構網的分場景覆蓋原則有：立體組網建設，分層分區域破解特定場景深度覆蓋難題；利用多種類型主設備﹑靈活組網，最大限度利用現有站址解決不同場景覆蓋需求[3]；應用各類美化手段和方案，注重基站周邊環境的協調性及和諧度；加大新技術﹑新設備的推廣及應用，積極探索新的建設方案；分場景部署方案，如表7所示。

表7 LTE異構網分場景部署方案

3.2 LTE異構網部署案例

某工人體育場為綜合性體育場，中心體育場地長282 m，寬208 m，最外圍周長約800 m，內圍周長約600 m，中間貴賓廳區域周長約700 m，總占地面積3.5×105m2，建筑面積約8×104m2。

該體育場經常舉行大型體育比賽和演唱會，最大可同時容納6.2萬觀眾，建設方案應滿足這種高容量需求。方案設計時，采用“Lampsite+傳統室分+宏站技術室分化”相結合的覆蓋方式。Lampsite系統采用BBU+RHUB+PRRU的組網方式，根據工體場的看臺分布情況，共分59個小區（均為E頻段），每個看臺區域部署一個PRRU，總計部署59個PRRU。

經實際應用測試，在某場大型足球賽事中，歷經90 min激戰，現場球迷熱切地將現場情況上傳到網絡及時傳遞給場外朋友。現場4G網絡使用高峰出現在20∶00到20∶30，單小區最大用戶數為407，總吞吐量為20.9 GB。如圖4所示的各項KPI指標反饋情況可知，異構網的協同覆蓋方式為大話務﹑大流量提供了可靠的網絡保障。

圖4 工人體育場的異構網絡部署方案及測試結果

由此可見，LTE異構網“宏微協同”，能兼顧覆蓋與容量；發揮微站部署靈活的特點，配合使用美化天線，因地制宜；多層﹑多頻段組網有效加強覆蓋，提升容量；采用負載均衡功能，平衡基站間的負荷，提高網絡承載效率，提升用戶體驗；通過雙載波﹑小區分裂等方式可提升網絡承載能力。

4 結 語

“異”的目標是實現“大同”“協同”。部署LTE異構網時，宏站與微站協同組網能支持更多用戶﹑更高速率﹑更大帶寬，實現普遍的深度覆蓋應用。采用微站滿足熱點區域的容量需求，以較低的成本提升用戶感知，是一種高性價比解決方案。實際網絡建設中，應針對各場景特點，科學規劃，精心部署，以達到最優的網絡質量，實現較高的投資回報。

[1] 戴源.TD-LTE無線網絡規劃與設計[M].北京:人民郵電出版社,2012.

DAI Yuan.TD-LTE Wireless Network Planning and Design[M].Beijing:People's Posts and Telecommunications Press,2012.

[2] 危峰,鐘翠明.LTE-A無線異構網的部署探討[J].江

西通信科技,2014(01):24-28.WEI Feng,ZHONG Cui-ming.Discussion on Strategy of LTE-A Wireless Heterogeneous Network[J].Jiangxi Communication Science & Technology,2014(01):24-28.

[3] 王明芬.LTE異構網絡組網技術研究[J].電信快報,2014(12):26-29.

WANG Ming-fen.Research on Networking Technology of LTE Heterogeneous Network[J].Telecommunications Information,2014(12):26-29.

[4] 肖華輝.LTE異構網技術與組網研究[J].通信電源技術,2016,33(06):146-147.

XIAO Hua-hui.Research on LTE Heterogeneous Network Technology and Networking[J].Telecom Power Technology,2016,33(06):146-147.