校園網絡結構優化與一體化微站應用

西安匯龍科技股份有限公司 劉建勛

4G網絡中，校園做為一個重要的場景，擁有大量的學生用戶，品牌忠誠度高，是未來高端用戶的潛在群體。

陜西聯通根據校園網絡業務增長需求和趨勢，結合網絡實際情況，采用宏微協同、異頻組網、一體化微站部署的方案，對校園網絡開展結構改造工作。有效解決了校園場景深度覆蓋和容量不足的問題。

1 研究背景

1.1 容量負荷增長

統計陜西省聯通部分地市業務量，從2018年1月到2019年6月之間，4G網絡日均業務量從40TB增長至288TB左右，增長7倍多。根據目前業務量增長趨勢，預計到2020年底，網絡業務量將迅猛增長，網絡容量將面臨巨大挑戰。

1.2 校園深度覆蓋問題

校園場景用戶主要集中在室內，教學及宿舍樓等主要由混凝土建成，造成對無線網絡信號的損耗。

條件：穿一層混凝土墻和穿一層混凝土樓板情況：

LS自由空間損耗=32.45+20lgf+20lgd

L鏈路總損耗=Ls自由空間損耗+墻體損耗（混凝土樓板+混凝土墻）+衰落余量

=（32.45+20lg2100+20lg0.05）+10+13+8=103.87dbm

天線輸出功率+天線增益

=34-10lg1200+7=10.21dbm

滿足深度覆蓋需求：

RSRP=10.21-103.87=-93.66dbm

假設穿透一層混凝土墻和一層混凝土樓板情況下，采用L2100MHz頻段，計算出理想環境下距離、路徑損耗、及接收到功率關系。從以上計算結果得出結論，隨著路徑距離增加，路徑損耗和接收到功率成明顯下降趨勢

在校園場景中，宏站間距一般在400～500m，由于自由空間的損耗及房屋的阻擋，室內無線信號RSRP一般在-110～-113dBm左右，和日常測試結果基本吻合。集團對4G網絡良好覆蓋門限要求RSRP大于等于-110dBm，因此在部分校園的室內場景中，存在深度覆蓋不足問題。

2 異頻組網&宏微協同解決方案

2.1 現網頻率規劃

中國聯通現網頻率總計61M，其中900MHz頻段占用6M，1800MHz頻段占用30M，2100MHz頻段占用25M。其中WCDMA使用2100M頻段中的5M，GSM使用6M，剩余50M頻率用于LTE網絡，除過1800MHz的20M做第一載波外，僅剩余30M帶寬可做第二第三載波擴容，出現頻率資源緊缺問題。

2.2 異頻組網頻率方案

針對校園網絡存在的同頻干擾問題，我們提出異頻組網的方案。宏站采用L1.8G，對室內深度覆蓋區域采用2.1G頻段。

具體頻率使用如下：

（1）LTE宏站建議采用1840-1860MHz和1830-1840MHz進行整體覆蓋。

（2）LTE室內小基站，建議采用2135-2155MHz、2555-2575MHz進行深度覆蓋。

（3）針對WCDMA網絡建議采用2130-2135MHz覆蓋。

小微站異頻組網特點：

（1）隨著校園網絡業務量劇增，可對現網宏站進行第二載波擴容。

（2）預留10M、20M分配給小基站使用，進行靈活擴容。

（3）小基站與宏小區容量相同，但是功率小、相互之間干擾小，布放靈活。

（4）微站異頻組網，可通過參數控制業務承載，范圍可大可小，有效吸收話務。

基于網絡分層概念，將覆蓋層與吸熱層用頻率分開，異頻組網后，通過異頻切換，功率調整等參數有效控制小基站覆蓋范圍。

2.3 宏微協同一體化微站部署

2.3.1 小微基站概述

小微基站一般是指單通道發射功率等級≤10w的系列產品，具有體積小、低功率和低功耗等特點，目前為區別于宏基站的基站類型的統稱。

小微站根據其安裝的位置可以分為室內型和室外型。根據其是否包含基帶又可以分為一體化微基站和一體化微RRU。

2.3.2 網絡分層部署方案

（1）網絡分層

根據覆蓋范圍和功能不同，校園網絡可劃分為布局層、補盲層、吸熱層，達到精細化分層管理目的。

布局層：主要指在校園道路、綠地、廣場、足球場等開放區域，利用傳統宏蜂窩組網方式，在滿足一定站距、站高及覆蓋指標要求下，對其進行有效整體覆蓋。

補盲層：主要在校園的部分小道，小區域局部存在覆蓋不足情況的，為了補充解決布局層站點的室內外局部無覆蓋或弱覆蓋問題，保證網絡結構的合理與穩定，可選用室外一體化微站、室外一體化微RRU設備靈活組網。

吸熱層：主要針對校園的宿舍、食堂、匯報廳、室內體育場等區域，具有人流量密集，業務量需求大，明顯的潮汐效應等特點，是校園網絡覆蓋的重點區域。為滿足熱點業務吸收，保障熱點區域用戶感知，發展和儲備承載能力，主要采用室內/外一體化微站、室內/外一體化微RRU設備。當小微站用于吸熱時，可采用異頻組網，減少同頻干擾。

（2）小微站部署特點

?對安裝位置要求低，部署位置選擇靈活，可在燈桿、墻面等上安裝。

?設備靈巧美觀，集成度高，采用POE供電，便于施工部署等優點。

?小區容量與宏站相同，功率較小，相互干擾小，有利于在人流量大區域的吸熱。

?多種技術靈活運用，采用多載波（聚合）技術、異頻異系統部署、扇區分裂/合并、微站外打（對打）等手段，針對不同場景需求進行部署。

（3）異頻組網參數配置策略

?空閑態異頻重選策略

小基站為吸熱層，異頻組網，小基站信號相對做基礎覆蓋層的大網信號質量占絕對優勢，建議只要滿足小基站最小接入門限，UE優先駐留在小基站上。建議將小基站優先級設置高于大網。以本文為例，小基站（2100M頻段）優先級設置高于大網（1800M頻段）（廠家不同，有所差異）。

情形1：服務小區優先級低于鄰小區，服務小區為1800M頻段大網。

情形2：服務小區優先級高于鄰小區，服務小區為2100M頻段小基站。

（4）小區合并策略

為了解決校園場景的潮汐效應，充分利用載頻資源，在場景區域連續的情況下，可以對關聯場景采用小區合并技術。例如：宿舍區與教學區合并小區、大型體育場館單獨小區、食堂與宿舍區合并小區、圖書館與教學區合并小區。

（5）設備選型策略

針對校園不同場景選用不同的實施方案，見表1校園小微站解決方案。

表1 校園小微站解決方案

3 西安電子科技大學長安校區實例

3.1 整體改造方案

結合校園網絡的規劃特點，根據宏微協調組網的原則，實現高密度場景，解決深度覆蓋和吸熱的方案，我們以西安電子科技大學新校區做為藍本開展相關改造工作。

實施安裝：

宿舍樓室內區域主要由PAD RRU樓頂對打方式進行覆蓋；重要樓宇主要依據其結構特點分區域規劃，空曠過道區域由PAD RRU覆蓋，密集高話務區域由QCell覆蓋。

遠望谷體育館由于體量較大，內部結構復雜，是典型的點域覆蓋場景，按照人員活動方向劃分區域，利用PAD RRU覆蓋人行通道、QCell覆蓋坐席看臺，做到無縫覆蓋。

3.2 網絡效果評估

精準規劃、施工和優化調整后，校園內RSRP>-105的采樣點占比從80.72%提升到96.53%，提升了15.8%，校園整體RSRP基本大于-105dBm，覆蓋得到明顯改善。

CQI>6的采樣點占比由83.97%提升到93.6%，提升了10.6%，質量得到明顯改善。

室內區域，以8號、12號號宿舍樓區域，微站開通后宿舍樓內平均RSRP覆蓋在-82.5dBm左右，SINR質量在18dB左右，業務下載速率在43Mbps，整體覆蓋和質量相對開通前得到明顯改善。

3.3 經驗推廣

在西安電子科技大學長安校區，通過采用“異頻組網，宏微協同，一體化微站立體覆蓋”的方案實施。通過分層組網，宏站采用L1.8G整體覆蓋，微站采用L2.1G覆蓋熱點區域的方式，能夠有效地解決校園網的深度覆蓋不足、同頻干擾、業務負荷高的問題，提高了校園用戶的感知。

隨著校園網絡業務量的不斷增長，為了解決4G網絡存在的深度覆蓋和容量不足的問題。陜西聯通結合現網實際情況，采用“異頻組網，宏微協同，一體化微站立體覆蓋”的校園網綜合解決方案，有效解決LTE網絡室內深度覆蓋不足及容量不足問題，增加了系統容量，提高了用戶感知。