LTE异构网技术及部署策略研究*

秦基伟，冯小江，王海峰

（江苏省邮电规划设计院有限责任公司，江苏 南京 210000）

0 引 言

随着移动用户﹑智能手机和物联网（IoT）联接的迅猛增长和网络数据速度的快速提升，将在未来5年内促使移动数据流量增长7倍。卓越的移动宽带体验，对LTE网络的覆盖范围﹑网络容量及数据速率均提出了更加严苛的要求。同构网络按照“均匀”的网络拓扑，所有基站采用相似的信号发射机制为所有用户终端提供无差别的接入策略，在加强网络覆盖﹑提升网络容量等方面表现乏力[1]。因此，拓扑结构更加复杂﹑以立体分层为标志的异构网络被提出，以期从根本上解决网络建设中存在的热点容量﹑覆盖盲区﹑站址获取等一系列难题。

1 LTE异构网概述及关键技术

广义的异构网，通俗说就是“多网协同”，是指同一区域存在多种无线接入网技术，如2G﹑3G﹑4G﹑WLAN及物联网等，同时综合多种组网架构﹑传输方式及不同发射功率的基站群。狭义的异构网，即LTE异构网，指采用分层立体的覆盖方式，在传统宏站覆盖的基础上，针对性地部署各类型微站，来解决热点﹑盲点及弱覆盖区域的覆盖及容量问题[2]。图1为LTE异构网组网方式示例。

图1 LTE异构网组网方式

LTE异构网的核心是灵活运用宏站及各类微站，构建分层立体网络，实现“宏微协同”。LTE异构网主要分为多点协同﹑内外协同﹑高低协同﹑网络和业务协同﹑运营商和业务协同等几个方面，如图2所示。宏站作为上层网络构建移动接入网络的骨架结构，实现广域连续覆盖；微站作为低层网络补充，小范围弱覆盖与盲区，加强室内深度覆盖，同时提升局部容量。

宏站的信号发射功率一般约为5～40 W，覆盖范围广；站址布局有一定的规则性，呈蜂窝结构；主要完成广域的基础覆盖，发展空间受限。微站主要指体积小﹑发射功率低﹑支持载波数少的高层﹑基带和射频一体化的无线接入节点；按照未规划规则进行部署﹑信号损耗小﹑覆盖针对性强﹑容量提升空间大﹑回传方式多样化；配套设施缺乏，可靠性差，各类型微站的特点如表1所示。

图2 LTE异构网分层覆盖模型

表1 微站的技术特点

LTE异构网的关键技术包括：

（1）小区范围扩展（CRE）。在传统服务小区选择机制的基础上，通过增加偏移量（bias）来扩展小基站的服务范围：MAX{RSRP(i)+bias(i)}，3GPP中bias的典型值取9 dB。

（3）协作多点传输（CoMP）。不同基站之间通过多点联合处理（JP）或协调调度/波束赋形（CSCB）为用户提供更高数据速率，提高网络利用率。

（4）自组织网络（SON）：通过一系列新技术实现网络的自配置﹑自优化和自愈等功能，从而达到降低网络运维成本﹑改善网络性能的目的。

2 LTE异构网组网策略

通过分层立体的组网方式，发挥宏站﹑微站及室分等各自的优势，全面解决网络覆盖的深度﹑广度及容量问题，避免使用单一站型产生的设备浪费和覆盖效果不佳等问题。

2.1 规划指标

规划指标要求需从业务需求﹑容量需求及网络能力等多方面去衡量，基于系统能力分析，“RSRP≥-113 dBm，RS-SINR≥-3 dB”是满足网络基本接入性能的门限要求，基准要求如表2所示。同时，针对广域覆盖层﹑深度覆盖层和容量覆盖层的分层规划指标，如表3所示[3]。

表2 规划指标基准

表3 分层规划指标

2.2 分析建模

需求分析的目的是明确LTE异构网内需要解决的目标建筑物情况，可分为覆盖需求分析和容量需求分析两方面。覆盖需求分析是基于DT测试﹑MR测试﹑建筑物基础数据等确定覆盖需求标准，DT数据按连续30 m低于覆盖指标要求确定需求，MR数据按80%的覆盖概率低于覆盖指标要求确定需求。对于容量需求分析，根据业务发展预测，基于小区负荷网管信息可确定容量需求。网络负荷需要结合小区级和栅格级流量分析。首先，预测场N年后的流量增长倍数，小区级结合现网负荷数据和增长预期估计载波数需求；当满配不能满足小区级需求后，考虑增加微站补充栅格级容量需求。

LTE异构网部署应综合考虑建网需求﹑无线性能﹑传输等配套成本﹑市场潜力﹑投资收益比等因素。方案建模主要分为三个方面：覆盖建模，评估各种建设方式的覆盖能力；容量建模，结合同异频策略，评估各种建设方式的频谱效率；造价建模，评估各种建设方式的建造成本。方案建模具体如图3所示。

2.3 站址选择

宏站以广域的室外覆盖为主，平均站高以高出周围建筑物的10～15 m为宜，站间距约为LTE信号覆盖半径的1.5倍。小基站以立体分层的低层覆盖为主，覆盖目标的针对性强，室外小基站站高比周围宏站要低2/3左右，室外站间距约覆盖半径的0.75倍，室内小基站覆盖每2～3层楼为一网络层。

宏站建站位置应尽量选在规划站点附近，站址分布与蜂窝结构的偏差应小于站间距的1/4，在密集覆盖区域应小于站间距的1/8，如表4所示。微站适用于宏站信号覆盖较弱的小范围成片区域或室内区域[4]。

一是要注重平等性。这里的平等性有两个方面的含义：首先，思想教育工作应着眼于推进教育者自身思想上的进步，以此启发受教育者的思维，打牢思想政治工作的理论根基。这就要求思想政治工作者必须加强学习，不断充实提高自己，成为为职工群众解惑释疑的思想引导者。其次，要尊重他人的人格和自尊，努力建立平等和谐的气氛。实践表明，只有以平等的心态与群众并肩探索真理，共同接近真理，缩短教育者与被教育者之间的距离，才能从思想上和感情上与教育对象产生共鸣，达到事半功倍的效果。在具体的教育工作中，要立足于平等沟通，注重双向交流，以朋友之间的谈心、唠家常等方式逐渐引入正题，力戒上下级式的训话方式，从而达到较好的教育引导效果。

2.4 设备选型

多样化的微站在LTE异构网中发挥着举足轻重的作用，其主要应用场景及特点如表5所示。主流的微站设备主要有：华为的EasyMacro﹑BOOK RRU﹑Atom﹑eRelay﹑Lampsite，中兴的BS8912系列﹑Femto BS8102﹑QCELL，诺西的FWHE等。

图3 LTE异构网方案建模

表4 宏站站址及偏移指标

2.5 协同组网

网络建设初期，应遵循“宏站为主﹑微站为辅”的原则。宏站实现室外广覆盖，微站实现小范围的“补盲吸热”和室内覆盖。采用同频组网的方式搭建上层网络，为同构网向异构网的平滑演进做好铺垫。

网络建设中后期，宏站﹑微站﹑室分等站型协同作业，实现优势互补。利用频率分配和资源调度，降低小区间的干扰；微站凭借其部署灵活﹑低成本等优势，提供快速覆盖与分流，提升用户业务体验，降低单一网络负载拥塞概率。

对于LTE异构网的频率规划，近﹑中期广域与深度覆盖层（室外站）采用同频组网，深度覆盖层（室内覆盖系统）﹑容量站（层）异频组网；远期采用异频组网。同时，异构网对网络优化及维护需求的技术要求如表6所示。

表5 微站的应用场景及特点

表6 异构网对网络优化及维护需求的技术要求

目前，各运营商为继续提高LTE网络性能，已开始规模部署微站。建设时，需要注意它与现网的协调：尽量不牺牲宏基站的覆盖，保证宏基站的频率和覆盖范围；在部署室外小基站时，设置在宏基站的中远点或者弱覆盖区，实现覆盖互补并减小干扰；局部建设时，可以设置连续小基站覆盖，也可以利用PCI进行分配来实现小基站间的干扰控制；要尽量对邻区﹑PCI等进行合理规划，尽量避免宏基站和小基站间的干扰，保证网络的覆盖质量；建设所用的主设备都应该配套，配套设备都应该相互匹配，便于后期进行网络优化及升级；根据链路预算，20 W宏基站与5 W微基站的覆盖半径比例为2.8∶1，覆盖面积比例达7.8∶1；宏基站覆盖能力远远高于微基站，条件允许时应优先建设宏基站。

在异构网部署的不同阶段，宏﹑微基站协同建设，将满足覆盖互补﹑负荷分担﹑切换协同等建设要求，有助于确保均衡优质的网络体验，在降低建设成本和难度﹑加快建设进度﹑提升节能减排等方面具有十分重要的意义。

3 分场景解决方案

3.1 分场景部署方案

LTE异构网的分场景覆盖原则有：立体组网建设，分层分区域破解特定场景深度覆盖难题；利用多种类型主设备﹑灵活组网，最大限度利用现有站址解决不同场景覆盖需求[3]；应用各类美化手段和方案，注重基站周边环境的协调性及和谐度；加大新技术﹑新设备的推广及应用，积极探索新的建设方案；分场景部署方案，如表7所示。

表7 LTE异构网分场景部署方案

3.2 LTE异构网部署案例

某工人体育场为综合性体育场，中心体育场地长282 m，宽208 m，最外围周长约800 m，内围周长约600 m，中间贵宾厅区域周长约700 m，总占地面积3.5×105m2，建筑面积约8×104m2。

该体育场经常举行大型体育比赛和演唱会，最大可同时容纳6.2万观众，建设方案应满足这种高容量需求。方案设计时，采用“Lampsite+传统室分+宏站技术室分化”相结合的覆盖方式。Lampsite系统采用BBU+RHUB+PRRU的组网方式，根据工体场的看台分布情况，共分59个小区（均为E频段），每个看台区域部署一个PRRU，总计部署59个PRRU。

经实际应用测试，在某场大型足球赛事中，历经90 min激战，现场球迷热切地将现场情况上传到网络及时传递给场外朋友。现场4G网络使用高峰出现在20∶00到20∶30，单小区最大用户数为407，总吞吐量为20.9 GB。如图4所示的各项KPI指标反馈情况可知，异构网的协同覆盖方式为大话务﹑大流量提供了可靠的网络保障。

图4 工人体育场的异构网络部署方案及测试结果

由此可见，LTE异构网“宏微协同”，能兼顾覆盖与容量；发挥微站部署灵活的特点，配合使用美化天线，因地制宜；多层﹑多频段组网有效加强覆盖，提升容量；采用负载均衡功能，平衡基站间的负荷，提高网络承载效率，提升用户体验；通过双载波﹑小区分裂等方式可提升网络承载能力。

4 结 语

“异”的目标是实现“大同”“协同”。部署LTE异构网时，宏站与微站协同组网能支持更多用户﹑更高速率﹑更大带宽，实现普遍的深度覆盖应用。采用微站满足热点区域的容量需求，以较低的成本提升用户感知，是一种高性价比解决方案。实际网络建设中，应针对各场景特点，科学规划，精心部署，以达到最优的网络质量，实现较高的投资回报。

[1] 戴源.TD-LTE无线网络规划与设计[M].北京:人民邮电出版社,2012.

DAI Yuan.TD-LTE Wireless Network Planning and Design[M].Beijing:People's Posts and Telecommunications Press,2012.

[2] 危峰,钟翠明.LTE-A无线异构网的部署探讨[J].江

西通信科技,2014(01):24-28.WEI Feng,ZHONG Cui-ming.Discussion on Strategy of LTE-A Wireless Heterogeneous Network[J].Jiangxi Communication Science & Technology,2014(01):24-28.

[3] 王明芬.LTE异构网络组网技术研究[J].电信快报,2014(12):26-29.

WANG Ming-fen.Research on Networking Technology of LTE Heterogeneous Network[J].Telecommunications Information,2014(12):26-29.

[4] 肖华辉.LTE异构网技术与组网研究[J].通信电源技术,2016,33(06):146-147.

XIAO Hua-hui.Research on LTE Heterogeneous Network Technology and Networking[J].Telecom Power Technology,2016,33(06):146-147.