微基站在網(wǎng)絡(luò)覆蓋中的應(yīng)用

張建俠

（北京中網(wǎng)華通設(shè)計(jì)咨詢有限公司，北京 100070）

1 分層網(wǎng)

隨著無線網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)、優(yōu)化以及調(diào)整，最終的理想網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為分層網(wǎng)。分層網(wǎng)包括布局層、深度覆蓋層以及吸熱層。不同層面站距不同，覆蓋定位不同，采用的設(shè)備也不盡相同。分層網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 分層網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意

1.1 分層網(wǎng)各層分析

1.1.1 布局層

作為主力覆蓋層，按照一定站距部署，形成運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)覆蓋層。布局層的目標(biāo)是為用戶提供基本通信覆蓋保障。

1.1.2 深度覆蓋層

在布局層基礎(chǔ)上，針對(duì)網(wǎng)絡(luò)局部覆蓋的弱點(diǎn)和盲點(diǎn)，嚴(yán)格控制干擾的同時(shí)，采用多手段并舉實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)覆蓋。

1.1.3 吸熱層

針對(duì)實(shí)際用戶話務(wù)熱點(diǎn)的分布情況，實(shí)現(xiàn)話務(wù)吸收的目的。網(wǎng)絡(luò)容量承載具有擴(kuò)展彈性。

1.2 分層網(wǎng)規(guī)劃原則

堅(jiān)持布局層建設(shè)優(yōu)先。布局層是網(wǎng)絡(luò)主力覆蓋層，若存在由于覆蓋區(qū)域內(nèi)布局層缺失導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)覆蓋問題，如因不滿足站距要求而導(dǎo)致覆蓋空洞等，應(yīng)優(yōu)先予以解決。需依據(jù)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)需求合理部署深度覆蓋層和吸熱層，同時(shí)控制網(wǎng)絡(luò)干擾。

原則上，布局層、深度覆蓋層以及吸熱層的建設(shè)應(yīng)該分步實(shí)施，避免同步建設(shè)帶來網(wǎng)絡(luò)干擾問題。深度覆蓋層和吸熱層建設(shè)應(yīng)優(yōu)先考慮采用射頻拉遠(yuǎn)、微基站以及微微基站等設(shè)備[1]，結(jié)合掛墻和燈桿等多種架設(shè)方式，控制干擾的同時(shí)，盡量控制建設(shè)成本。

目前，國內(nèi)各運(yùn)營商的4G網(wǎng)絡(luò)基本完成了布局層建設(shè)，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)后期以深度覆蓋為主。然而，完善深度覆蓋離不開微基站的合理運(yùn)用，下面將重點(diǎn)介紹微基站及其應(yīng)用。

2 微基站介紹

2.1 微基站分類

目前，主流微基站分類情況如圖2所示。

2.2 微基站在無線網(wǎng)絡(luò)中的定位

無線網(wǎng)絡(luò)中合理應(yīng)用微基站技術(shù)可以提升網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積，提高網(wǎng)絡(luò)頻譜的利用效率，發(fā)揮優(yōu)勢(shì)。此外，微基站還具備組網(wǎng)靈活和安裝便利等宏基站不具備的優(yōu)點(diǎn)，具體優(yōu)勢(shì)如圖3所示。

圖2 主流微基站的分類

圖3 微基站的優(yōu)勢(shì)

2.2.1 補(bǔ)充覆蓋，效果明顯

無線網(wǎng)絡(luò)中不僅僅密集城區(qū)容易出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)弱覆蓋，郊區(qū)和農(nóng)村等各種場(chǎng)景都有可能因?yàn)椴煌脑虺霈F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)弱覆蓋。由于覆蓋范圍較小、成本較低以及針對(duì)性較強(qiáng)，微基站特別適用于小范圍的覆蓋弱區(qū)域，有助于網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商在短時(shí)間內(nèi)有效提高深度覆蓋質(zhì)量。

2.2.2 靈活安裝，易于維護(hù)

目前，市面上主流微基站一般采用集成度較高的一體化設(shè)計(jì)，體積小，重量輕，利于安裝和維護(hù)。在實(shí)際場(chǎng)景應(yīng)用時(shí)，微基站可以因地制宜，在無需建設(shè)機(jī)房的情況下合理利用現(xiàn)場(chǎng)的已有條件，靈活安裝在角落、抱桿以及墻體等地方。

微基站目前支持全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)，基于已有移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備連接，也可以利用雙絞線或光纖與周圍的EPON設(shè)備就近連接，實(shí)現(xiàn)固移協(xié)同覆蓋。此外，微基站同時(shí)支持內(nèi)置和外置兩種天線配置方式，隱蔽性強(qiáng)。

2.3 微基站主要應(yīng)用場(chǎng)景

微基站組網(wǎng)主要用于解決局部深度覆蓋和容量提升問題，同時(shí)通過宏微間協(xié)同組網(wǎng)提高整體的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。應(yīng)用場(chǎng)景包括數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求旺盛的熱點(diǎn)區(qū)域、重要性較高的覆蓋場(chǎng)景以及部分難以解決的深度覆蓋場(chǎng)景。應(yīng)用場(chǎng)景分類如表1所示[2]。

2.3.1 室外典型場(chǎng)景特點(diǎn)和應(yīng)用

（1）廣場(chǎng)公園，擁堵路段。節(jié)假日人流量多，局部因集會(huì)或擁堵產(chǎn)生高密度人流，部分廣場(chǎng)的室外數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求較大。此類場(chǎng)景整體由宏站進(jìn)行覆蓋，微站解決局部容量和覆蓋問題。

（2）商業(yè)街。街道上行人較多，同時(shí)有數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和語音業(yè)務(wù)。行走中的人員及店鋪內(nèi)購物人群一般以語音業(yè)務(wù)為主，咖啡館、餐飲等店鋪人群可能同時(shí)有數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和語音業(yè)務(wù)需求，重點(diǎn)需要解決低層和道路覆蓋問題。

表1 應(yīng)用場(chǎng)景分類

（3）居民區(qū)。一般以室內(nèi)語音業(yè)務(wù)為主，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)由無線局域網(wǎng)承擔(dān)。白天和晚上人員密度呈現(xiàn)潮汐效應(yīng)，晚上為高峰，重點(diǎn)解決基本的語音覆蓋和高峰期網(wǎng)絡(luò)擁塞問題。

（4）學(xué)校和企業(yè)園區(qū)。上課和工作時(shí)間人員集中在教學(xué)樓或辦公樓內(nèi)，同時(shí)有數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和語音業(yè)務(wù)需求。休息時(shí)間，室外和室內(nèi)均有人員集中，語音業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)都有較大增長。室外主要由宏站覆蓋，室內(nèi)存在弱覆蓋區(qū)。

2.3.2 室內(nèi)典型場(chǎng)景特點(diǎn)和應(yīng)用

（1）寫字樓和酒店。樓層高，內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，小型房間和隔斷較多。用戶多，流量集中，高峰時(shí)段話務(wù)密度較大，話務(wù)在時(shí)間上呈現(xiàn)一定的規(guī)律性。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)多被無線局域網(wǎng)分流，需重點(diǎn)解決建筑結(jié)構(gòu)帶來的室內(nèi)弱覆蓋問題。

（2）交通樞紐。建筑類型豐富，占地面積大，內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，較多的大面積空曠區(qū)域。話務(wù)密度較高，以普通語音業(yè)務(wù)為主，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)部分被無線局域網(wǎng)分流。流量分布不均衡，需重點(diǎn)解決部分區(qū)域突發(fā)容量需求大的問題。

（3）大型場(chǎng)館。單體建筑占地面積大，空間跨度大，單層高度高，內(nèi)部空曠，傳播環(huán)境簡單。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和語音業(yè)務(wù)需求旺盛，賽事和音樂等活動(dòng)期間話務(wù)密度較大，需重點(diǎn)解決容量問題，并考慮場(chǎng)館外廣場(chǎng)與場(chǎng)館內(nèi)的協(xié)同覆蓋。

（4）大型商業(yè)中心。建筑類型豐富，占地面積大，內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，較多大面積空曠區(qū)域，樓層層間距較高。周末和節(jié)假日呈現(xiàn)話務(wù)高峰，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和語音業(yè)務(wù)需求旺盛，需重點(diǎn)解決周期性容量問題。

3 實(shí)際案例應(yīng)用

3.1 整體規(guī)劃案例

如圖4所示，以某市區(qū)4G覆蓋為例，介紹微基站在城區(qū)覆蓋中的整體規(guī)劃步驟和流程。

圖4 某市區(qū)4G網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)覆蓋圖

從MR測(cè)試結(jié)果可看出，城區(qū)室內(nèi)深度覆蓋不足的區(qū)域主要有4處（已在圖4中圈示）。篩選這些區(qū)域內(nèi)4G業(yè)務(wù)量高和具有高投資價(jià)值的建筑，結(jié)合室外宏站的建設(shè)規(guī)劃，對(duì)這些區(qū)域進(jìn)行有針對(duì)性的單點(diǎn)和單小區(qū)測(cè)試。對(duì)明確弱覆蓋區(qū)域，優(yōu)先優(yōu)化調(diào)整周邊宏基站，優(yōu)化無法達(dá)到覆蓋要求的，根據(jù)覆蓋目標(biāo)和周邊建筑情況建設(shè)宏基站、微基站或室內(nèi)微基站。擬開通的微基站站點(diǎn)分布如表2所示。經(jīng)預(yù)測(cè)模擬，開通后可有效解決網(wǎng)絡(luò)弱覆蓋。

3.2 宏微協(xié)同規(guī)劃案例

以某城市高校新區(qū)內(nèi)的3所大學(xué)為例介紹宏微協(xié)調(diào)覆蓋，學(xué)校整體測(cè)試情況如圖5所示。

圖5 整體測(cè)試結(jié)果

表2 擬開通的微基站站點(diǎn)分布情況

從測(cè)試圖5可看出，雖然目前3所學(xué)校均已建設(shè)宏站，但由于樓宇阻擋以及其他建站限制，仍存在很多局部弱覆蓋區(qū)域。如果繼續(xù)采用宏站解決，不僅建站困難難以克服，而且浪費(fèi)了投資，因此考慮部署微基站。

基于上述情況和實(shí)際環(huán)境，建設(shè)微基站分布情況如圖6所示，圓形圖標(biāo)為新建站點(diǎn)位置。建設(shè)站點(diǎn)的具體信息，如表3所示。

部署微站開通后，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，3所大學(xué)區(qū)域內(nèi)的平均RSRP為-84.2 dBm，滿足網(wǎng)絡(luò)覆蓋要求。

3.3 單點(diǎn)實(shí)例分析

3.3.1 體育場(chǎng)館室內(nèi)覆蓋

某體育場(chǎng)館面積約1 500 m2，三面看臺(tái)環(huán)繞。微站部署前，場(chǎng)館由某宏站覆蓋，室內(nèi)平均RSRP為-91.5 dBm，無法滿足用戶使用需求。體育館室內(nèi)如圖7所示。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘查和分析，部署2個(gè)微基站即可滿足場(chǎng)館內(nèi)的覆蓋需求。2部微基站分別位于主席臺(tái)上方懸架的兩側(cè)，功率2×250 mW，天線采用扣板定向天線，天線水平波瓣為70°，垂直波瓣為60°，天線增益為7 dB。部署情況如圖8所示。

表3 建設(shè)站點(diǎn)的具體信息

圖6 擬部署微站位置示意

圖7 體育館室內(nèi)照片

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果顯示，部署微站后，場(chǎng)館平均RSRP為-83.35 dBm，平均SINR為11.04 dB，滿足網(wǎng)絡(luò)覆蓋要求。

3.3.2 街道微基站應(yīng)用

圖8 部署情況示意圖

某商貿(mào)城位于道路交叉口，周邊分布有大型商場(chǎng)和住宅小區(qū)，人流較大，建設(shè)宏站難度大。弱覆蓋區(qū)域和較近基站間的距離為360 m，基站站高較低會(huì)受到一定阻擋，僅通過調(diào)整工參無法解決商貿(mào)城弱覆蓋區(qū)域現(xiàn)狀。根據(jù)勘察周邊環(huán)境發(fā)現(xiàn)，可在該商貿(mào)城路邊燈桿上設(shè)置2臺(tái)一體化集成微基站，分別覆蓋道路兩端，使用交流供電，隱蔽性強(qiáng)，方便部署安裝。開通后經(jīng)測(cè)試，商貿(mào)城弱覆蓋區(qū)域內(nèi)平均RSRP達(dá)到-82.76 dBm，滿足網(wǎng)絡(luò)覆蓋要求。

4 結(jié) 論

通過分析以上案例可知，在部署宏基站的同時(shí)，需合理部署建設(shè)微基站，幫助運(yùn)營商在節(jié)省投資的同時(shí)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)覆蓋和有效吸熱，并快速提升網(wǎng)絡(luò)容量和質(zhì)量，提高用戶的使用體驗(yàn)。可見，合理應(yīng)用微基站技術(shù)在大大減少維護(hù)費(fèi)用的同時(shí)，提升了網(wǎng)絡(luò)建設(shè)靈活性，增強(qiáng)了運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)的綜合性能。