LTE网络建设中微基站的应用探讨

　　【摘要】针对密集城区中传统宏基站组网的覆盖深度不足的问题，介绍了微基站的特点和微基站在深度覆盖方面的优势，给出了微基站在室外覆盖和室内覆盖的应用策略和建议，针对微基站这种高度集成化基站所带来的供电需求、传输光纤需求的挑战，均给出了相应的解决方案，对于微基站引入后的网络优化进一步复杂化也作了分析，最后将微基站组网和宏站组网的投资做了比较详细的对比，证明了微基站应用于LTE组网对于节约投资的重大意义。
　　【关键词】微基站组网集成化节约投资LTE网络覆盖
　　doi：10。3969j。issn。10061010。2016。05。012中图分类号：TN929。5文献标识码：A文章编号：10061010（2016）05005505
　　引用格式：殷哲，马哲锐，山笑磊。LTE网络建设中微基站的应用探讨〔J〕。移动通信，2016，40（5）：5559。
　　1绪论
　　在4G建设中，由于信号频段较高，绕射能力差，网络覆盖会出现覆盖不足的问题。因此有必要利用站址要求低、安装快捷方便的瓦级微型基站进行LTE覆盖补盲。同时微基站建设方式灵活多变，给组网带来了便利。
　　1。1微基站简介
　　微基站的微是相对于现网传统的宏基站而言的，它指的是低功率的无线接入节点，一般是瓦级，工作在授权的频谱范围内，覆盖距离10200m，小于宏基站覆盖范围。
　　现阶段LTE微基站主要有两种设备形态：一体化微站和微RRU。一体化微站通过S1接口接入EPC，对传输要求相对简单，便于部署；微RRU通过CPRI接口接入BBU，对传输要求较高，但可与宏基站共BBU，有利于未来应用CoMP等干扰协调技术。
　　1。2微基站发展现状及优势
　　（1）微基站发展现状
　　随着电信LTE网络的快速部署及发展，微基站已经被广泛应用于城区热点区域的吸热和弱覆盖区域的补盲。在补盲场景下，微基站主要应用于成片宏站中小范围弱覆盖区，兼顾区域内的室内覆盖。由于其自身内在优势的存在，可以预见，微基站的使用将逐渐在城区热点区域取代宏基站。
　　（2）微基站优势
　　1）安装方便、灵活
　　以往的网络建设方式对于天面和机房的要求比较严格，大量的投资和时间被浪费在了机房和天面的租赁上，并且大量站点因为物业协调难度大等原因而无法在规划位置获取站址，拖慢了LTE网络的建设进程。微基站采用高度集成化设计，体积小、重量轻，安装方式多种多样，可以抱杆、挂壁、塔放、吊顶等，适合于室内外多种应用场景。
　　2）利旧原有小灵通站址，释放现有资源
　　与原有CDMA站址1：1建站的弱覆盖区域（如室外街道、高密度住宅楼）无法获取宏站站址，可以考虑在原规划宏基站位置附近（小于200m处）找原小灵通站址，利旧成微站。
　　3）节能减排，减少能源消耗
　　微基站与传统基站相比结构紧凑、设备功耗小，典型机型的峰值功耗在100W左右。内置防雷，达到IP65防护。
　　4）组网方式灵活
　　微站可以有以下几种组网方式：星型组网、链型组网以及混合组网，不仅支持传统方式接入S1接口，还可通过级联方式接入，组网方式十分灵活。
　　2微基站应用
　　面对规模巨大的LTE建设工程和有限的建设周期，传统的建网方式显得力不从心。以中国电信LTE一期为例，一期城市平均有20的站址难以获取。而如果应用室内、室外微站与宏站结合，即可快速补盲，打造商用网络。
　　微基站按覆盖面大小和应用场景分为以下几类：
　　（1）Femtocell
　　（2）Picocell
　　（3）MicrocellMetrocell
　　根据各种场景的覆盖要求的不同，均有相应的微基站可以满足覆盖，当前微基站的应用还主要集中在补盲和补热。微站应用场景示意图如图1所示。
　　2。1微基站应用于室外覆盖
　　现阶段，微基站适用于宏站覆盖信号较弱的小范围成片区域（前期实验网，开展小基站补盲方案测试的弱覆盖区约为100200m）。
　　LTE微基站的天线挂高应低于周围楼宇的平均高度，可以利用建筑物的阻隔，并通过调整天线下倾角和方位角等手段控制与周边宏站间的干扰。例如，利用较低矮的天面站实现密集居民区的覆盖，利用美化灯杆站实现高架桥底部阴影区域、小街道两侧的补充覆盖等。
　　（1）密集城区增加容量
　　城市密集城区的繁华巷道和广场人群较集中，容量需求大。可以考虑借助街道两旁或广场上的路灯杆、广告牌的立杆安装微基站，安装简单、取电便捷。
　　（2）微站用于居民区补盲
　　居民区部分楼宇距离宏站较远，信号差，增加宏基站物业协调困难。可以考虑利用居民区的电线杆安装微站，现阶段GPON（GigabitPassiveOpticalNetwork，吉比特无源光网络）已经基本到小区，传输资源获取容易。
　　2。2微基站应用于室内覆盖
　　随着城市规模的不断扩大，有良好信号覆盖需求的区域逐渐增加，同时在一些急需覆盖的重点区域选址难度也在逐渐增加，很多高层楼宇和大型小区依然存在有弱覆盖现象。而考虑到建设双路LTE室分系统的难度和投资较大，因此利用微基站进行室内覆盖成为一种性价比极高的选择。
　　例如某商场位于某大型城市街边，内部存在弱覆盖区域。解决方案是：室内微站挂墙安装，解决覆盖盲点；在不能入场的情况下，利用门口灯杆安装微站，调整天线方位角和下倾角，信号由室外打向室内。
　　3微基站建设中的挑战
　　3。1微基站的保障需求及解决方案
　　由于微基站组网具有灵活多变性，则尤其需要对放置室外的微站实时工作信息进行收集，给予设备安全运行保障。（1）微基站的电源保障需求及解决方案
　　由于客户对于设备工作稳定的要求不断提高，设备的电源保障需求提升到了一个新的高度。
　　当站点旁边有持续的交流电可用时，可以直接取电。交流电源具有间歇性，则建议采用其他电源保证微站持续运行，例如可采用壁挂电源。
　　（2）微基站的传输保障需求及解决方案
　　微型基站到网络传输设备的回传方式有两种：有线回传和无线回传。有线回传可以采用PON回传方案、P2P光纤直驱等；无线回传可采用WiFi、微波等。
　　1）P2P光纤直驱方案
　　采用光纤直驱方案，光纤可以支持几十公里，传输质量稳定，无丢包、时延小，但新部署光纤成本较高。该方案适用于利旧光纤场景和短距离工程布放成本低的场景。
　　2）PON回传
　　采用PON回传方案，最长传输距离可达20km，要求局方端部署OLT，用户侧部署ONU，传输质量稳定、时延小。适用于纤芯资源丰富或新建光纤难度小的场景。
　　3）无线回传
　　无线回传方案可采用微波和WiFi两种。
　　微波回传是带宽和性能完全满足要求的无线回传方案，成本较高，在部分场景应用会受到限制。
　　WiFi回传是最满足微基站低成本、易部署的核心要求的无线回传方案，风险主要在于频率干扰引入的QoS问题。
　　3。2微基站的应用给网络优化带来的新要求
　　随着宏微协同组网的进一步深入，网络势必会变得更加复杂化，这也对网络优化人员提出了新的要求。
　　（1）参数优化
　　宏微小区之间的邻区、PCI、PRACH需要重新测试优化。
　　（2）切换和重选策略优化
　　宏微小区之间的切换和重选关系较复杂，且不同场景有不同的设置准则。
　　（3）干扰规避优化
　　宏微小区同频时宏微间的干扰需要精细优化。
　　4微基站能力分析及测试验证
　　4。1微基站发射功率对网络覆盖的影响测试分析
　　本次测试区域选择洛阳浅井南路的一段道路，附近宏站信号被高层住宅楼阻挡，整段道路覆盖较差：平均RSRP约为109dBm，平均SINR约为5dB，下行速率不足5Mbps。在本次测试中微基站功率分别设置为1W、3W、5W时，测试结果如下：
　　从图2不难发现，在1W、3W、5W功率情况下网络的RSRP和SINR均得到了改善。功率由1W提升为3W时，性能改善效果明显；由3W提升为5W时，性能改善效果放缓。当功率为5W时，平均RSRP提升至80dBm，平均SINR提升至18。8dB，平均下载速率提升至42Mbps。
　　4。2微基站对网络性能提升能力案例测试分析
　　洛阳西下池属于九都中路和滨河路之间的城中村，城中村北侧为君悦龙豪大酒店和广电家属院等小高层和高层建筑，距离该路段最近的基站为长线局基站，距离该路段263m，且被君悦龙豪大酒店和东方联智大厦遮挡。需覆盖目标区域实景图如图3所示：
　　西下池属于城中村，被周围高层楼体遮挡，其城中村整体结构中RSRP平均为115dBm，SINR平均为3dB，下行平均吞吐量为22。92Mbps，主服小区区分不清晰，切换频繁。
　　在本次测试中，将微基站安装于路口一栋楼的外墙面，对街道进行覆盖。微基站位置示意图和安装位置图如图4所示。
　　西下池微基站开通后，有效改善了西下池城中村主干部分弱覆盖情况，RSRP整体提升至84dBm，SINR平均提升至19dB，下行平均吞吐量提升至40。56Mbps（提升比例177），且主服小区清晰。西下池微基站（PCI：243）主覆盖为城中村主干道，有效覆盖城中村主干道至拐角，有效覆盖距离为197m。
　　微基站开通前后RSRP对比图、微基站开通前后PCI对比图如图5、图6所示：
　　5宏站和微站建设投资对比分析
　　选取MINI机柜美化塔、MINI机柜美化天线、租用机房抱杆、微基站等四种建设方式投资，经过计算，MINI机柜美化塔投资39。5万元，MINI机柜美化天线投资28。4万元，租用机房抱杆投资27。5万元，微基站投资10。7万元。
　　从图7对比可以看出，租用机房抱杆投资是微基站的2。6倍，MINI机柜美化天线投资是微基站的2。7倍，MINI机柜美化塔投资是微基站的3。7倍。宏站与微站配套建设投资对比如表1所示：
　　6结论
　　微基站和传统宏基站相比，具有更集成化、部署更灵活、更节能、覆盖范围精确性高等优点，根据不同网络制式的应用需求，微基站必将在未来的网络建设中大放异彩。因此在网络建设中要加大微基站的实际应用，结合实地建设环境，充分发挥其设备的内在优势，同时要关注制约其发展的因素，充分考虑其可能出现问题点的解决方式。因地制宜、合理规划、灵活思变，将宏基站和微基站协同规划建设，共同打造具有广度和深度的无线覆盖网络。
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