張勍++盛煜++馮毅++李福昌

【摘 要】為了解決提高室內(nèi)場(chǎng)景中移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和網(wǎng)絡(luò)容量分配的靈活性問(wèn)題，在室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中引入了微基站。不同類(lèi)型的企業(yè)級(jí)室內(nèi)微基站在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、特點(diǎn)上又有所不同，針對(duì)微基站在室內(nèi)場(chǎng)景的具體規(guī)劃方法，提出了微站站型與不同類(lèi)型室內(nèi)場(chǎng)景在不同部署目的、不同場(chǎng)景特點(diǎn)下的匹配方法，并給出了用于整體覆蓋室內(nèi)場(chǎng)景時(shí)的室內(nèi)微站設(shè)備數(shù)量需求估算方法。

【關(guān)鍵詞】微基站 室內(nèi)場(chǎng)景 匹配方法 需求估算

doi：10.3969/j.issn.1006-1010.2017.02.001 中圖分類(lèi)號(hào)：TN914 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1006-1010（2017）02-0003-05

引用格式：張勍，盛煜，馮毅，等. LTE微基站在室內(nèi)場(chǎng)景中的規(guī)劃方法研究[J]. 移動(dòng)通信， 2017，41（2）： 3-7.

1 引言

全球范圍的創(chuàng)新浪潮和云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)以及4G/5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，共同推進(jìn)了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的蓬勃發(fā)展，移動(dòng)數(shù)據(jù)流量也在極速增長(zhǎng)[1-2]。在眾多廣受關(guān)注的移動(dòng)業(yè)務(wù)中，視頻無(wú)疑是核心和趨勢(shì)，高清視頻點(diǎn)播逐漸普及，手機(jī)直播業(yè)務(wù)用戶增速迅猛，包含監(jiān)控等企業(yè)級(jí)的大視頻業(yè)務(wù)正在嶄露頭角，虛擬現(xiàn)實(shí)、現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)視頻業(yè)務(wù)也開(kāi)始走入人們的生活，甚至移動(dòng)視頻廣告在廣告市場(chǎng)中的占比也在逐漸增加，而為了達(dá)到流暢的用戶觀感，無(wú)疑對(duì)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋和容量提出了更高的要求。值得關(guān)注的是，約70%的無(wú)線流量發(fā)生在室內(nèi)，就視頻業(yè)務(wù)而言這一比例更高。此外，源于智能移動(dòng)設(shè)備的發(fā)展和以人為中心的新型企業(yè)組織變革，BYOD（Bring Your Own Device，攜帶自己的設(shè)備辦公）方式開(kāi)始在企業(yè)中流行，這也對(duì)室內(nèi)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)提出了新的要求。室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)不僅需要更完整的覆蓋、更高的容量，而且需要解決不同區(qū)塊間的流量冷熱不均問(wèn)題，甚至還要能夠?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)、本地云等多樣化的業(yè)務(wù)提供支持服務(wù)。傳統(tǒng)的室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案無(wú)論是網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量保障，還是建設(shè)成本和施工難度，都已經(jīng)不能充分滿足室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)需求。通過(guò)部署室內(nèi)微基站[3-8]進(jìn)行室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化改造，相較傳統(tǒng)的室外宏站照射和室內(nèi)分布系統(tǒng)的室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)解決方案，將不僅提高部署靈活性和降低施工難度，還能夠顯著提升業(yè)務(wù)承載能力和容量分配效率。

2 室內(nèi)微基站分類(lèi)

室內(nèi)微基站按照服務(wù)對(duì)象分為家庭級(jí)和企業(yè)級(jí)兩種類(lèi)型。其中，家庭級(jí)微基站[9-11]單通道發(fā)射功率一般低于50 mW，小區(qū)容量較低，主要服務(wù)于用戶住宅補(bǔ)充網(wǎng)絡(luò)覆蓋，部署方案簡(jiǎn)單，各運(yùn)營(yíng)商普遍用量較??；企業(yè)級(jí)微基站單通道發(fā)射功率通常為50 mW～250 mW，容量明顯高于家庭級(jí)微基站，主要服務(wù)于寫(xiě)字樓、體育館、商業(yè)中心等場(chǎng)景。

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的差異，企業(yè)級(jí)室內(nèi)微基站又分為皮基站和分布式微RRU（Radio Remote Unit，射頻拉遠(yuǎn)單元）兩類(lèi)。

（1）皮基站在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上，可直接通過(guò)傳輸網(wǎng)接入核心網(wǎng)。皮基站同時(shí)集成了基帶、射頻和天線部分，部分皮基站還支持PoE（Power over Ethernet，有源以太網(wǎng)）供電和局域網(wǎng)數(shù)據(jù)回傳，即只需一根寬帶接入網(wǎng)線即可完成部署，極大地提高了部署便利性。皮基站的體積一般為2 L～3 L，部分具備外置天線接口?？紤]到部署場(chǎng)景的實(shí)際需求，皮基站需要服務(wù)的用戶數(shù)一般遠(yuǎn)小于宏基站，因此皮基站單個(gè)載扇的用戶承載能力通常也低于宏基站。

（2）分布式微RRU在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上，通常先以星形方式通過(guò)網(wǎng)線連接到匯聚設(shè)備上，匯聚設(shè)備再以星形方式通過(guò)光纖接入宏基站基帶單元。在集成方式上，分布式微RRU又分為兩類(lèi)：一類(lèi)完整集成了射頻單元和天線，匯聚設(shè)備只起射頻數(shù)據(jù)匯聚、轉(zhuǎn)接作用；另一類(lèi)將射頻功能分拆，微RRU上集成了天線和部分射頻模塊，匯聚設(shè)備上集成了其余的射頻模塊。微RRU的體積一般為1 L～3 L，大多不具備外置天線接口，且通常直接部署于天花板上，而匯聚設(shè)備或與宏基站基帶單元一起集中部署，或分散部署于弱電井等區(qū)域。

此外，目前也開(kāi)始出現(xiàn)少量皮基站和分布式微RRU的融合產(chǎn)品，如多個(gè)分布式微RRU可通過(guò)某些小型匯聚設(shè)備接入到皮基站上，并使用皮基站內(nèi)的基帶單元。

無(wú)論是皮基站還是分布式微RRU，都存在網(wǎng)關(guān)部署和無(wú)網(wǎng)關(guān)部署兩種方案，差別在于微基站是否先接入網(wǎng)關(guān)，再由網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)接入核心網(wǎng)。在不同的應(yīng)用場(chǎng)景下，室內(nèi)微站的網(wǎng)關(guān)作用也有所不同，有的實(shí)現(xiàn)信令匯聚和資源集中調(diào)度，如可借助網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)CoMP（Coordinated Multiple Points Transmission/Reception，多點(diǎn)協(xié)作傳輸）、eICIC（enhanced Inter Cell Interference Coordination，增強(qiáng)的小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)）[12-13]等功能，以解決微站間的同頻干擾問(wèn)題[14-15]；有的用于在微站和網(wǎng)關(guān)間建立安全隧道，以保障數(shù)據(jù)安全和網(wǎng)絡(luò)安全。

3 微站站型與室內(nèi)場(chǎng)景匹配方法

應(yīng)用于室內(nèi)場(chǎng)景時(shí)，微基站既可作為單獨(dú)的室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)覆蓋解決手段，較傳統(tǒng)室分實(shí)現(xiàn)更靈活的容量分配和更快捷、美觀的安裝方案；也可為已建室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)提供局部覆蓋或容量補(bǔ)充，以補(bǔ)丁方式釋放局部壓力。由于室內(nèi)場(chǎng)景類(lèi)型多樣，微基站的部署目的也不盡相同，因此微站站型與室內(nèi)場(chǎng)景的匹配也需要分類(lèi)考慮：

（1）對(duì)于建筑面積較小的場(chǎng)景（如營(yíng)業(yè)廳、手機(jī)賣(mài)場(chǎng)、沿街商鋪、大型公交站等），需要根據(jù)建筑特點(diǎn)、室外網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量、站址條件和部署成本綜合考慮選取室外型微站或皮基站。

（2）對(duì)于建筑面積較大的場(chǎng)景（如辦公樓、商場(chǎng)、交通樞紐、體育館等），需要根據(jù)使用微站的目的不同而選擇微站站型，具體如下：

◆用于解決整體覆蓋或容量需求時(shí)，需要根據(jù)建筑面積進(jìn)一步細(xì)分，針對(duì)3～5層的小型辦公樓、小型商場(chǎng)、小型汽車(chē)站等建筑面積中等場(chǎng)景，與面積較小的場(chǎng)景類(lèi)似，需要根據(jù)建筑特點(diǎn)、室外網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量、站址條件和部署成本情況選取室外型微站或室內(nèi)型微站；而對(duì)大型辦公樓、商業(yè)中心、體育館等場(chǎng)景，則通常使用分布式微RRU。

◆用于解決局部覆蓋問(wèn)題時(shí)，若建筑內(nèi)部已建室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)，建議優(yōu)先通過(guò)調(diào)整天線點(diǎn)等方式優(yōu)化室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)；若建筑內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)由室外宏站照射提供，可選用與室外宏站同頻的室外微RRU型微站，并采用宏微小區(qū)合并方式減少宏微切換；若目標(biāo)覆蓋區(qū)域相對(duì)獨(dú)立、與建筑物內(nèi)其他區(qū)域存在穿透損耗較高的墻體隔離，可根據(jù)部署成本選擇與已存室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)同頻的室內(nèi)型微站補(bǔ)充覆蓋。

◆用于對(duì)局部區(qū)域吸熱時(shí)，可根據(jù)部署成本選擇與已存室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)異頻的室內(nèi)型微站。

在面對(duì)建筑面積較小和中等的場(chǎng)景解決整體網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題時(shí)，考慮使用室外型微站主要基于部署成本和施工難易度兩方面因素。從成本角度看，當(dāng)使用少量室外型微站也可滿足網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量改善需求時(shí)，設(shè)備購(gòu)置、施工、維護(hù)等方面的綜合成本很有可能低于室內(nèi)型微站；從施工難度角度看，室內(nèi)型微站的站址往往具有唯一性，尤其是對(duì)于連片商鋪場(chǎng)景，使用室內(nèi)型微站需要對(duì)每個(gè)商鋪逐一獲取站址，站址獲取難度更大。因此，該類(lèi)場(chǎng)景需要根據(jù)建筑特點(diǎn)、室外網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量、站址條件和部署成本等方面綜合考慮：

（1）對(duì)于建筑面積不大、內(nèi)部隔斷較少的場(chǎng)景，若1～2個(gè)室外型微站即可滿足覆蓋和容量需求，可采用室外型微站照射的方案，如外墻以玻璃為主，室內(nèi)深度一般多家商鋪連片覆蓋，使用室外型微站照射室內(nèi)的方式，成本和施工優(yōu)勢(shì)較為明顯；對(duì)于建筑面積較大或者內(nèi)部隔斷較多、室內(nèi)深度較深的場(chǎng)景，使用室外型微站不能保證覆蓋質(zhì)量或因需使用過(guò)多微站而導(dǎo)致成本優(yōu)勢(shì)喪失并存在較高的同頻干擾風(fēng)險(xiǎn)，因此更適合選用室內(nèi)型微站。

（2）若根據(jù)頻率規(guī)劃策略，即將部署的室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)需與室外網(wǎng)絡(luò)同頻時(shí)，就需要考慮使用室外微站對(duì)室外網(wǎng)絡(luò)的干擾影響問(wèn)題。如果室外微站的站址條件受限，站址附近室外網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量極高，部署室外型微站后將不可避免地對(duì)室外網(wǎng)絡(luò)造成同頻干擾，而若恰巧同頻干擾處人流較多或覆蓋保障要求較高，則并不適宜部署室外型微站。

（3）若根據(jù)建筑特點(diǎn)和室外網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量無(wú)法判定非常適合或非常不適合使用室外型微站，則可根據(jù)微站站址獲取難易度和部署成本對(duì)比選擇微站站型。

值得注意的是，使用室外型微站照射室內(nèi)時(shí)，覆蓋區(qū)域較難以實(shí)施精細(xì)化控制，因此應(yīng)盡量避免宏站和室外微站的切換帶出現(xiàn)在室內(nèi)用戶停留區(qū)，可采用的手段包括：對(duì)同頻部署的微站采用宏微和微微小區(qū)合并；為微基站配置外接的高增益天線以擴(kuò)大微站的覆蓋范圍；調(diào)整宏站或微站方向角來(lái)改變切換帶位置等。對(duì)于難以避免切換帶和室內(nèi)用戶業(yè)務(wù)區(qū)重疊的情況，應(yīng)謹(jǐn)慎使用室外微站解決室內(nèi)覆蓋。

兩種室內(nèi)型微站的選取通常根據(jù)傳輸資源、建筑特點(diǎn)和部署成本等方面因素，具體如下：

（1）由于皮基站可以借助xPON（Passive Optical Network，無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)）等方式靈活地回傳數(shù)據(jù)，因此當(dāng)不具備傳統(tǒng)光纖傳輸資源時(shí)，皮基站有明顯的部署優(yōu)勢(shì)。

（2）當(dāng)目標(biāo)覆蓋區(qū)存在多個(gè)覆蓋或容量需求較高的空曠空間（如會(huì)展中心、大型機(jī)場(chǎng)等），單個(gè)皮基站不能滿足每個(gè)空間的部署需求，此時(shí)若使用分布式微RRU，可以通過(guò)微RRU之間的小區(qū)合并方式避免空間內(nèi)的微微間同頻干擾，因此此類(lèi)場(chǎng)景使用分布式微RRU通常網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量更好。

（3）當(dāng)不能依據(jù)傳輸資源和建筑特點(diǎn)判斷使用哪種類(lèi)型微基站時(shí)，可根據(jù)部署成本選擇。分布式微RRU必須配置匯聚單元和基帶單元才能工作，而皮基站可以獨(dú)立工作，因此從設(shè)備購(gòu)置成本角度看，當(dāng)部署面積較小時(shí)，使用分布式微RRU的成本很可能高于皮基站。

4 室內(nèi)微站需求估算方法

在室內(nèi)場(chǎng)景中，室內(nèi)微站主要用于解決局部補(bǔ)盲或吸熱、整體室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)覆蓋兩方面的網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題。對(duì)于前者，通常待部署區(qū)域不大，且根據(jù)已經(jīng)部署的室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行情況，可較為容易地估算室內(nèi)微站部署需求；對(duì)于后者，則需要根據(jù)未來(lái)業(yè)務(wù)增長(zhǎng)預(yù)期、整體網(wǎng)絡(luò)覆蓋質(zhì)量需求、微基站的覆蓋和容量能力進(jìn)行綜合估算，尤其對(duì)于部署面積較大的場(chǎng)景，估算的準(zhǔn)確度直接影響了投資成本和后期網(wǎng)絡(luò)服務(wù)能力，因此需要形成系統(tǒng)的微站需求估算方法。

同時(shí)，由于室內(nèi)型微站分為皮基站和分布式微RRU兩種類(lèi)型，兩者的設(shè)備形態(tài)和組網(wǎng)架構(gòu)差異較大。對(duì)于前者，僅需根據(jù)覆蓋和容量需求估算微站數(shù)量；而后者除了估算端點(diǎn)微RRU數(shù)量外，還需進(jìn)一步估算匯聚單元和基帶單元的數(shù)量。