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(lián)通根據校園網絡業(yè)務增長需求和趨勢,結合網絡實際情況,采用宏微協(xié)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。
統(tǒng)計陜西省聯(lián)通部分地市業(yè)務量,從2018年1月到2019年6月之間,4G網絡日均業(yè)務量從40TB增長至288TB左右,增長7倍多。根據目前業(yè)務量增長趨勢,預計到2020年底,網絡業(yè)務量將迅猛增長,網絡容量將面臨巨大挑戰(zhàn)。
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(huán)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。
中國聯(lián)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。
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(qū)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(yè)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(qū)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(yè)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。
2.3.1 小微基站概述
小微基站一般是指單通道發(fā)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(qū)別于宏基站的基站類型的統(tǒng)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(qū)域,利用傳統(tǒng)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(qū)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(wěn)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(qū)域,具有人流量密集,業(yè)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(qū)域。為滿足熱點業(yè)務吸收,保障熱點區(qū)域用戶感知,發(fā)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(yōu)點。
?小區(qū)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(qū)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(tǒng)部署、扇區(qū)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(tài)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(yōu)勢,建議只要滿足小基站最小接入門限,UE優(yōu)先駐留在小基站上。建議將小基站優(yōu)先級設置高于大網。以本文為例,小基站(2100M頻段)優(yōu)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(qū)優(yōu)先級低于鄰小區(qū),服務小區(qū)為1800M頻段大網。
情形2:服務小區(qū)優(yōu)先級高于鄰小區(qū),服務小區(qū)為2100M頻段小基站。
(4)小區(qū)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(qū)域連續(xù)的情況下,可以對關聯(lián)場景采用小區(qū)合并技術。例如:宿舍區(qū)與教學區(qū)合并小區(qū)、大型體育場館單獨小區(qū)、食堂與宿舍區(qū)合并小區(qū)、圖書館與教學區(qū)合并小區(qū)。
(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
結合校園網絡的規(guī)劃特點,根據宏微協(xié)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(qū)做為藍本開展相關改造工作。
實施安裝:
宿舍樓室內區(qū)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(qū)域規(guī)劃,空曠過道區(qū)域由PAD RRU覆蓋,密集高話務區(qū)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(qū)域,利用PAD RRU覆蓋人行通道、QCell覆蓋坐席看臺,做到無縫覆蓋。
精準規(guī)劃、施工和優(yōu)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(qū)域,以8號、12號號宿舍樓區(qū)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(yè)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。
在西安電子科技大學長安校區(qū),通過采用“異頻組網,宏微協(xié)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(qū)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(yè)務負荷高的問題,提高了校園用戶的感知。
隨著校園網絡業(yè)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(lián)通結合現網實際情況,采用“異頻組網,宏微協(xié)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(tǒng)容量,提高了用戶感知。