城市密集居民区4G LTE网络协同覆盖解决方案

吴有晓

(广东省电信规划设计院有限公司，广东 广州 510630)

城市密集居民区4G LTE网络协同覆盖解决方案

吴有晓

(广东省电信规划设计院有限公司，广东 广州 510630)

针对城市密集城区的信号覆盖存在薄弱、宏站无法完全覆盖、规划建站楼宇业主的强烈反对等主客观原因，致使密集市区的弱覆盖成为运营商一直未解决的难题。为解决末端补盲这一短板，本文提出采用微站对主干道及小区边缘进行灵活协同覆盖方案。实测结果表明：覆盖的道路及小区边缘较以前RSRP、SINR值有明显的提升；同时MR的提取验证了该覆盖区域的弱覆盖比例明显降低。协同覆盖的解决方案对城市密集区域深度补盲具有深远意义。

深度覆盖；场景；小基站；MR；RSRP；RS-SINR

1 引言

近年来，随着光网传输数据以及多媒体等业务的快速发展，为满足对移动用户、移动技术以及移动多媒体的需求，第四代移动通信得到用户的普遍应用，同时，截止2017年移动用户已突破8.7亿。针对移动用户业务的迅猛增长以及接下来的4G的深度延伸，室内业务增长的同时，室外数据用量更加集中；据电信运营商统计发现70%的用户流量发生在室外基站。目前，运营商也存在一些困局：尽管移动网络的快速发展，但用户高密度区域、居民区域、城中村等区域，传统的室分方案对运营商无力承担，投资回报率过低，同时用户投诉较多，流量需求受到压抑；如今，对于运营商来说，数据业务是当前形势下新的机遇与挑战，为满足室外数据业务需求，同时高质量地保证用户的体验，运营商需要更快、更高效的室内外深度覆盖解决方案[1-3]。

2 4G深度覆盖分析

2.1 4G客户投诉分析

根据国内某一线城市电信运营商2016年1-5月份用户4G移动上网及通话质量投诉分类统计进行分析。实际发现由于信号覆盖不足问题引发的投诉高达35%，从一定程度上说明城市密集居民区4G深度覆盖严重影响用户感知和体验。

表1 2016年某一线城市电信运营商1～5月4G投诉情况统计

2.2 4G覆盖网络侧分析

据国内某一线城市电信运营商为例，截止2016年底，该电信运营商规划3G/4G基站共计5663个，其中接入现网个数为4998个，开通率达到了88.26%，对关内核心城区及关外区域实现了连续覆盖。然而通过对现网基础数据的收集仿真，MR数据分析以及相应的DT测试，显示仍有部分区域处于弱覆盖；同时对于单一室内进行网管数据提取分析，数据显示室内弱覆盖率为30%。本文结合用户的直接反馈（用户投诉）情况、网络现状分析、高话务区域等多维度数据进行综合分析发现，弱覆盖区域主要聚集于城市密集居民区场景。因此，能否有效地对城市居民区域进行高品质的覆盖是网络建设中所面临的一个重要问题。为解决城市密集居民区的4G信号的完全覆盖，在工程建设中常采用宏站、传统室分以及lampsite等方案，但由于业主的种种情况，例如对天线敏感、阻碍建设等因素，使得用户投诉与信号的覆盖呈现死锁的境地。所以，在快速发展的现代化城市，急需考虑采用一种低成本、灵活性高、易实施的解决方案[4-5]。

3 一体化微站介绍

3.1 微站介绍

微站，顾名思义，就是基带处理单元与射频单元封装于同一设备中，内置集成天线。具有适应性强、灵活性高、施工方便等突出优点，可配合相应的市政工程进行同步施工，有效解决居民区周边的弱覆盖死锁难题。同时，由于微站的一体化特点使得其可以适应不同的安装环境，支持挂墙、灯杆、天花等区域；可支持360度全方位的调整，不需要建设机柜。这样微站的建设既保证了建设的工程进度，又在一定程度解决了深度覆盖，相比于分布式宏站来说，微站不管在站址、设备维护以及功耗等方面都具有显著的优势，其维护成本可比宏站降低45%左右，由于微站的建设仅仅利用原有市政基础设施等配套设备，与宏站相比，单站的投资可节省36%左右。例如RRU3630E/3930E微站，该微站可提供高话务热点区域的连续组网，易获取、部署，同时支持小区合并避免邻区干扰。由于其模块化的机构，极大节省了其安装和维护的时间开销。

3.2 场景分析

根据微站的物理特性，具备一系列的补盲优势，就其应用而言，具备室外居民密集区域补盲、室外补热、路边打小区等应用。据部署开通后实测结果表明，微站在三种场景中能够有效解决弱覆盖区域问题。

(1)室外居民密集区域补盲

在此场景中，分为同频与异频补盲类型，由于是密集的居民区，楼宇高度一般处于6—8层左右，由于密集宏站损耗过大，使得信号有效性降低，通过路边和小区协同的方式，一方面解决道路的弱覆盖，有效提升小区的覆盖，RSRP、SINR及吞吐量较以前具有明显改善。

(2)路边补热

对热点区域，宏站区域之间数据业务的高密集区域（加之宏站的谈点压力无法保证开通率），仅仅依靠现网的宏站无法实现冗余，从而影响对电信品牌的宣传，为实现路边补热，在宏站之间添加微站，有效针对热点区域容量进行弥补。经部署实测结果显示，添加微站之后，该区域的吞吐量较以前相比提高了2倍左右。在工程建设中，考虑到微站与宏站之间的同频干扰情况，建议采用异频进行补热。

(3)室外打室内

针对此场景，一般情况是由于室内分布无法建设的场景（业主对宏站天线敏感），周边宏站无法有效覆盖，信号路损较为严重，一般采用微站覆盖室内，利用位置的机械方位角的灵活性特点，实现对建筑的有效覆盖。一般情况下，微站的内置天线可以外置，在条件允许或特定需求的情况下，外置天线尽量选用增益相对较高的天线，实现小区室内的覆盖；对施工难度大的站址，可降低天线要求；微站在实际应用中，常常采用2*5W的发送功率。

4 规划建设方案

根据长期的规划设计以及相应的工程建设经历，根据本文中所涉及的具体弱覆盖区域，进行实地勘察测试分析，结合小区周边的市政基础设施情况，对该典型的城市密集区域提出了一种协同覆盖（双兼顾）的解决方案。

本文提出覆盖道路兼顾覆盖小区边缘，覆盖小区内部兼顾覆盖小区周边道路的协同覆盖方式，充分利用市政的基础设施（例如监控、路灯杆等），采用微站形式进行规划部署，具体解决方案如下：

(1)覆盖道路兼顾覆盖小区边缘

小区周边道路，通过市政部门协商，征求使用美化路灯杆或公安监控杆，报批后，采用分布式设备+路灯杆/监控杆的模式进行建设，同时为防止宏站小区干扰，采用2.1GHz的频段，在路口处兼顾小区与道路时，采用小区合并的形式进行覆盖，虽在一定程度上限制容量，但有效提升深度覆盖。具体如图1、2所示。

图1 安装实施图

图2 工程施工图

(2)覆盖小区内部兼顾覆盖小区周边道路

小区业主对宏站天线敏感，为解决投诉与信号之间的死锁问题，采用微站对打小区居民区域，在小区楼宇的外墙挂墙安装微站，满足小区边缘的覆盖[6-7]，同时兼顾周边道路。通过这种灵活部署，一改传统的组网方式，对信号的覆盖的深度和广度都有质的提升。

针对城市密集居民区的协同覆盖的双兼顾方案，其自身存在一些显著的特点：

(1)在覆盖方面，波瓣较宽，有效覆盖道路，兼顾毗邻路边的居民小区的覆盖，有效解决由于楼宇阻挡的道路盲区；

(2)在资金方面，单站的投资估算在2万元左右，远远低于宏站的投资成本，当然在覆盖范围上微站还具有一定的局限性。

(3)在工程进度方面，施工周期较短，部署灵活，有效及时对宏站盲区或不利于建设宏站的区域进行快速部署补盲。

所以，微站的部署具有易施工、工程投资低、覆盖范围灵活等优点，针对其自身固有的特点，再结合运营商自身弱覆盖场景，从而有效解决密集居民区的弱覆盖的需求问题；同时，在热点区域、待扩容区域等，宏站无法有效保证的情况下，微站可以在此场景中大大发挥其优势。在本文中，结合电信的需求及相应微站的物理特性，实际参考密集居民区的场景及周边宏站的分布开通情况，提出双兼顾的深度覆盖解决方案，充分发挥微站的灵活性、施工快等特点，完成城市密集居民区4G系统覆盖的应用[8-9]。

5 建设前后效果验证

爱榕园小区位于某城市蛇口区域，区域处于较为密集的居民区，周边毗邻后海大道、工业八路、工业九路等主要路段，由于小区居民对信号覆盖感知要求较高，同时，区分进行多次与周边规划楼面业主商谈建立宏基站，都遭到业主及用户的投诉、阻挠等主客观意见，两者形成对立矛盾，导致基站建设一度拖延，长达2年之久，致使4G信号覆盖较差，直接影响用户感知。

为解决此类典型密集小区的4G信号覆盖问题，充分利用周边资源，采用“BOOK RRU+视频监控杆”的解决方案进行规划设计施工，起到了很好的覆盖效果，提升了该小区及周边居民的满意度。

5.1 DT对比测试

初期宏站的规划为3个，覆盖该小区及周边道路，由于长期的业主反对，导致无法建设。采用一体化微站协同覆盖的替代方案，15天左右完成部署开通。利用Probe v3.5路测软件，对规划实施方案进行验证，对该小区边缘主干道及小区内道路进行测试信号的覆盖。

图3 DRIVER TEST测试（开通前）

图4 DRIVER TEST测试（开通后）

由图3、4得知，通过采用“监控杆+RRU”的方式，借助现有城市规划的基础设施，减少成本投入；开通前后根据图中RSRP值可以表明某城市蛇口爱榕园小区周边的道路覆盖具有较大的提升（统计平均RSRP值为-80 dBm），同时对主干道边缘楼宇楼道内信号也有了明显的增强。

5.2 MR对比测试

根据部署前后，电信用户的使用情况，后台网管统计数据上报情况对比MR的分布情况如下：

图5 部署规划（开通前）

图6 部署规划（开通后）

通过图5、6分析得知，通过规划开通前后专题图层MR分析表明，该小区覆盖达标的栅格数目由上一季度的7882（弱覆盖占比区间[0,5%]），增长至当前季度的10663（弱覆盖占比区间[0,10%]），达标栅格数目明显增长，通过专题图层显示弱覆盖栅格明显减少，电信用户手机上报的弱覆盖区域显著降低；同时，图6表明，该区域小区[0,10%]区间的弱覆盖占比占据绝对优势，从一定程度上解决了电信用户投诉比例较高的问题，灵活解决了宏基站无法在该区域楼宇建设的主客观原因，提升了电信用户体验。

通过MR用户上报数据分析，根据RSRP区间全区域及RSRP区间室外弱覆盖栅格统计，对该市蛇口全区域RSRP区间(dBm)的提升比例RSRP>=-105,RSRP>=-115分别为：13.17%，-0.32%；室外RSRP区间(dBm)的提升比例RSRP>=-105,RSRP>=-115分别为：2.6%，0.5%。全区域蛇口RSRP>=-105的提升比例为13.17%，从MR的数据分析看出，比前一季度相比，采用小基站区域覆盖提升效果明显；同时，单独的室外蛇口全区域RSRP>=-105的提升比例为2.6%，通过对小区周边道路及小区边缘覆盖，直接对整体区域MR的弱覆盖栅格数目的减少影响显著，在一定程度上提升了4G信号的覆盖占比。

5.3 用户体验对比测试

在开通前后随机对该部署区域的小区内居民及该小区边缘的主干道的行人随机调研67人，对深度覆盖满意度进行调研统计。统计分析结果如图7所示。

图7 部署规划（开通对比）

通过工程实施后，对电信用户调查得知，电信用户体验4G下载速率满意度82%，通话质量满意度91%，用户投诉减少，对该市蛇口爱榕园小区边缘居民楼及小区周边主干道的覆盖提升比例效果明显；同时，在投资、施工进度、灵活度等方面具有宏站无法比拟的优势，在一定程度上对电信业务推广宣传起到积极的作用。

6 结论

在城市密集居住区域特殊环境中，保证主干道、小区边缘及小区内部道路的信号覆盖，对部署协同、降低成本、提升城市密集区域信号深度补盲具有深远意义。针对城市密集城区的信号覆盖存在薄弱、宏站无法完全覆盖、规划建站楼宇业主的强烈反对等主客原因，本文提出采用“BOOK RRU+视频监控杆”的建设方案对小区边缘楼宇及道路弱覆盖区域灵活规划布点，采用双兼顾方式，即覆盖小区兼顾覆盖道路，覆盖道路兼顾覆盖小区边缘，具有投资少、覆盖灵活、施工快捷、用户体验好等优点。最后通过Probe v3.5对小区内及边缘道路进行实际测试，同时使用信号测试APP对边缘楼宇进行楼道内测试。通过测试结果对比：实施后，DT方面小区周边主干道及小区边缘的RSRP值处于-80dBm～-95dBm区间（RSRP提升了10～20dBm）；MR弱覆盖比例占比为2%，同比减少5个百分点；对小区周边及小区居民需求调研，居民满意度占比达85%。该方案实现了城市密集城区的快速补盲，对全面推进VoLTE具有深远的应用价值。

[1]华志超．一体化小基站在移动通信网络中的应用探讨[J]．移动通信，2015(19)：69-72．

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[4]董海涛．分布式皮基站解决室内深度覆盖探讨[J]．电信技术，2015(7)：81-84．

[5]孙小兵．LampSite室内覆盖解决方案研究[J]．邮电设计技术，2015(7)：26-30．

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[10]丁明玲，孙震，王志中．LTE MIMO室分建设策略研究[J]．移动通信，2015(6)：13-19．

Solution of 4G LTE Network Collaborative Coverage in Urban ResidentialArea

Wu Youxiao
(Guangdong Planning and Designing Institute of Telecommunications Co,Ltd,Guangzhou 510630,Guangdong)

For the reasons that the signal coverage of the urban residential area is weak,macro eNB does not completely cover the area,and building owners strongly oppose the planning of the building site,the weak coverage has become an unsolved puzzle for operators in densely urban areas.In order to solve the problems,a new solution is proposed,which can cover the roads and residential district edge.Finally,the experiment results show that the coverage rates of roads and residential district edge are higher than those of previous RSRP and SINR.The proportion of weak coverage is obviously reduced through MR analysis in this region.So,the collaborative solution has great significance to enhance the signal coverage in in densely urban areas.

depth coverage;scene;small cell;MR;RSRP;RS-SINR

TN929.5

A

1008-6609(2017)08-0039-04

吴有晓(1987－)，男，广东广州人，硕士研究生，信息系统集成项目管理工程师、二级通信设计师，研究方向为无线网络规划设计、计算机网络安全、入侵检测等领域。