張勍++盛煜++馮毅++李福昌

【摘 要】為了解決提高室內(nèi)場景中移動網(wǎng)絡質(zhì)量和網(wǎng)絡容量分配的靈活性問題，在室內(nèi)網(wǎng)絡建設中引入了微基站。不同類型的企業(yè)級室內(nèi)微基站在網(wǎng)絡架構(gòu)、特點上又有所不同，針對微基站在室內(nèi)場景的具體規(guī)劃方法，提出了微站站型與不同類型室內(nèi)場景在不同部署目的、不同場景特點下的匹配方法，并給出了用于整體覆蓋室內(nèi)場景時的室內(nèi)微站設備數(shù)量需求估算方法。

【關(guān)鍵詞】微基站 室內(nèi)場景 匹配方法 需求估算

doi：10.3969/j.issn.1006-1010.2017.02.001 中圖分類號：TN914 文獻標志碼：A 文章編號：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)場景中的規(guī)劃方法研究[J]. 移動通信， 2017，41（2）： 3-7.

1 引言

全球范圍的創(chuàng)新浪潮和云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)以及4G/5G移動網(wǎng)絡技術(shù)的快速發(fā)展，共同推進了移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務的蓬勃發(fā)展，移動數(shù)據(jù)流量也在極速增長[1-2]。在眾多廣受關(guān)注的移動業(yè)務中，視頻無疑是核心和趨勢，高清視頻點播逐漸普及，手機直播業(yè)務用戶增速迅猛，包含監(jiān)控等企業(yè)級的大視頻業(yè)務正在嶄露頭角，虛擬現(xiàn)實、現(xiàn)實增強視頻業(yè)務也開始走入人們的生活，甚至移動視頻廣告在廣告市場中的占比也在逐漸增加，而為了達到流暢的用戶觀感，無疑對移動網(wǎng)絡的覆蓋和容量提出了更高的要求。值得關(guān)注的是，約70%的無線流量發(fā)生在室內(nèi)，就視頻業(yè)務而言這一比例更高。此外，源于智能移動設備的發(fā)展和以人為中心的新型企業(yè)組織變革，BYOD（Bring Your Own Device，攜帶自己的設備辦公）方式開始在企業(yè)中流行，這也對室內(nèi)移動網(wǎng)絡提出了新的要求。室內(nèi)網(wǎng)絡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題，甚至還要能夠為物聯(lián)網(wǎng)、本地云等多樣化的業(yè)務提供支持服務。傳統(tǒng)的室內(nèi)網(wǎng)絡建設方案無論是網(wǎng)絡質(zhì)量保障，還是建設成本和施工難度，都已經(jīng)不能充分滿足室內(nèi)網(wǎng)絡建設需求。通過部署室內(nèi)微基站[3-8]進行室內(nèi)網(wǎng)絡的數(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)務承載能力和容量分配效率。

2 室內(nèi)微基站分類

室內(nèi)微基站按照服務對象分為家庭級和企業(yè)級兩種類型。其中，家庭級微基站[9-11]單通道發(fā)射功率一般低于50 mW，小區(qū)容量較低，主要服務于用戶住宅補充網(wǎng)絡覆蓋，部署方案簡單，各運營商普遍用量較??；企業(yè)級微基站單通道發(fā)射功率通常為50 mW～250 mW，容量明顯高于家庭級微基站，主要服務于寫字樓、體育館、商業(yè)中心等場景。

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

（1）皮基站在網(wǎng)絡架構(gòu)上，可直接通過傳輸網(wǎng)接入核心網(wǎng)。皮基站同時集成了基帶、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]到部署場景的實際需求，皮基站需要服務的用戶數(shù)一般遠小于宏基站，因此皮基站單個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)絡架構(gòu)上，通常先以星形方式通過網(wǎng)線連接到匯聚設備上，匯聚設備再以星形方式通過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：一類完整集成了射頻單元和天線，匯聚設備只起射頻數(shù)據(jù)匯聚、轉(zhuǎn)接作用；另一類將射頻功能分拆，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，目前也開始出現(xiàn)少量皮基站和分布式微RRU的融合產(chǎn)品，如多個分布式微RRU可通過某些小型匯聚設備接入到皮基站上，并使用皮基站內(nèi)的基帶單元。

無論是皮基站還是分布式微RRU，都存在網(wǎng)關(guān)部署和無網(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)。在不同的應用場景下，室內(nèi)微站的網(wǎng)關(guān)作用也有所不同，有的實現(xiàn)信令匯聚和資源集中調(diào)度，如可借助網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)CoMP（Coordinated Multiple Points Transmission/Reception，多點協(xié)作傳輸）、eICIC（enhanced Inter Cell Interference Coordination，增強的小區(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)絡安全。

3 微站站型與室內(nèi)場景匹配方法

應用于室內(nèi)場景時，微基站既可作為單獨的室內(nèi)網(wǎng)絡覆蓋解決手段，較傳統(tǒng)室分實現(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)絡提供局部覆蓋或容量補充，以補丁方式釋放局部壓力。由于室內(nèi)場景類型多樣，微基站的部署目的也不盡相同，因此微站站型與室內(nèi)場景的匹配也需要分類考慮：

（1）對于建筑面積較小的場景（如營業(yè)廳、手機賣場、沿街商鋪、大型公交站等），需要根據(jù)建筑特點、室外網(wǎng)絡質(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）對于建筑面積較大的場景（如辦公樓、商場、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，需要根據(jù)建筑面積進一步細分，針對3～5層的小型辦公樓、小型商場、小型汽車站等建筑面積中等場景，與面積較小的場景類似，需要根據(jù)建筑特點、室外網(wǎng)絡質(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；而對大型辦公樓、商業(yè)中心、體育館等場景，則通常使用分布式微RRU。

◆用于解決局部覆蓋問題時，若建筑內(nèi)部已建室內(nèi)網(wǎng)絡，建議優(yōu)先通過調(diào)整天線點等方式優(yōu)化室內(nèi)網(wǎng)絡；若建筑內(nèi)部網(wǎng)絡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；若目標覆蓋區(qū)域相對獨立、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)絡同頻的室內(nèi)型微站補充覆蓋。

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

在面對建筑面積較小和中等的場景解決整體網(wǎng)絡問題時，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，當使用少量室外型微站也可滿足網(wǎng)絡質(zhì)量改善需求時，設備購置、施工、維護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，尤其是對于連片商鋪場景，使用室內(nèi)型微站需要對每個商鋪逐一獲取站址，站址獲取難度更大。因此，該類場景需要根據(jù)建筑特點、室外網(wǎng)絡質(zhì)量、站址條件和部署成本等方面綜合考慮：

（1）對于建筑面積不大、內(nèi)部隔斷較少的場景，若1～2個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)勢較為明顯；對于建筑面積較大或者內(nèi)部隔斷較多、室內(nèi)深度較深的場景，使用室外型微站不能保證覆蓋質(zhì)量或因需使用過多微站而導致成本優(yōu)勢喪失并存在較高的同頻干擾風險，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)絡需與室外網(wǎng)絡同頻時，就需要考慮使用室外微站對室外網(wǎng)絡的干擾影響問題。如果室外微站的站址條件受限，站址附近室外網(wǎng)絡質(zhì)量極高，部署室外型微站后將不可避免地對室外網(wǎng)絡造成同頻干擾，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)建筑特點和室外網(wǎng)絡質(zhì)量無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，覆蓋區(qū)域較難以實施精細化控制，因此應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大微站的覆蓋范圍；調(diào)整宏站或微站方向角來改變切換帶位置等。對于難以避免切換帶和室內(nèi)用戶業(yè)務區(qū)重疊的情況，應謹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，無源光網(wǎng)絡）等方式靈活地回傳數(shù)據(jù)，因此當不具備傳統(tǒng)光纖傳輸資源時，皮基站有明顯的部署優(yōu)勢。

（2）當目標覆蓋區(qū)存在多個覆蓋或容量需求較高的空曠空間（如會展中心、大型機場等），單個皮基站不能滿足每個空間的部署需求，此時若使用分布式微RRU，可以通過微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，因此此類場景使用分布式微RRU通常網(wǎng)絡質(zhì)量更好。

（3）當不能依據(jù)傳輸資源和建筑特點判斷使用哪種類型微基站時，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，而皮基站可以獨立工作，因此從設備購置成本角度看，當部署面積較小時，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)場景中，室內(nèi)微站主要用于解決局部補盲或吸熱、整體室內(nèi)網(wǎng)絡覆蓋兩方面的網(wǎng)絡問題。對于前者，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)絡運行情況，可較為容易地估算室內(nèi)微站部署需求；對于后者，則需要根據(jù)未來業(yè)務增長預期、整體網(wǎng)絡覆蓋質(zhì)量需求、微基站的覆蓋和容量能力進行綜合估算，尤其對于部署面積較大的場景，估算的準確度直接影響了投資成本和后期網(wǎng)絡服務能力，因此需要形成系統(tǒng)的微站需求估算方法。

同時，由于室內(nèi)型微站分為皮基站和分布式微RRU兩種類型，兩者的設備形態(tài)和組網(wǎng)架構(gòu)差異較大。對于前者，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微RRU數(shù)量外，還需進一步估算匯聚單元和基帶單元的數(shù)量。