小基站及其在5G网络室内覆盖中的应用研究

杨丁一 庞松涛

摘  要：移动通信涉及的技术点逐个被突破，信号传输速度、效率等得到大幅度提升，5G组网试验成功，基站站点建设在不断推进。移动通信业务的需求呈现爆炸式增长，室内Wi-Fi 覆盖成为重要的业务内容。针对5G网络面临的挑战，本文针对室内网络覆盖问题，论述与研究了相应的解决方案，探讨小基站在5G网络室内覆盖中的应用策略，期望能够为提升室内网络覆盖效果提供参考。

关键词：小基站;室内覆盖;5G网络

中图分类号：TN929.5      文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2019）07-0069-02

Abstract：The technical points involved in mobile communication have been broken one by one，and the signal transmission speed and efficiency have been greatly improved. The 5G network test has been successful，and the construction of base station sites is continuously advancing. The demand for mobile communication services is exploding，and indoor Wi-Fi coverage has become an important business content. Aiming at the challenges faced by 5G networks，this paper discusses and studies the corresponding solutions for indoor coverage problems，and discusses the application strategies of small base stations in indoor coverage of 5G networks. It is expected to provide reference for improving indoor coverage.

Keywords：small base station;indoor coverage;5G network

0  引  言

随着网络与通信技术的不断发展，以及其在各个领域中的应用范围的逐渐扩大，终端设备也在不断更新与发展，在技术层面上，互联网技术与移动通信设备进行融合，二者结合为一体，产生了移动互联网技术。互联网具有较多优势，如公开性、共同分享性和开放性;移动通信终端设备从技术上看，具有时间和空间的灵活性特点，即设备的使用不受时间和空间的限制，而且设备种类繁多，技术比较成熟，运行相当稳定。综合考虑互联网和移动通信设备各自的优点，将二者整合起来，并进行一定的优化，使互联网能够为社会的发展提供更加灵活、成熟的设备应用。移动通信技术的应用给人们的生产生活带来了极大便利，使社会全面进入网络化的发展阶段。5G技术越来越成熟，网络布局的范围逐渐加大，由局部试点成熟、局部商用向普遍商用逐渐发展，在这种时代背景下，如何更好地解决5G网络室内覆盖问题，是网络通信运营商面临的重点问题之一。考虑到小基站（Small Cell）具有体积小、功耗低、方便部署、使用灵活，以及能够贴近用户进行部署的优越性，部署小基站能够使网络服务的性能和质量得到有效提高，近年来，针对5G小基站部署的研究越来越多，小基站将成为解决5G网络室内覆盖问题的重要手段之一。

1  小基站的基本特点

小基站又被称为Small Cell，最早由Femto Cell延展出来。与传统宏基站设备相比，小基站在产品形态、发射功率、覆盖范围等方面具有明显的优势。小基站比传统宏基站设备小得多，功率较低，作为无线接入热点，能够使用许可频率或者融合Wi-Fi使用非许可频率接入技术。

1.1  小基站的基本特征

小基站的总体特征可以简单概括为：型号小、发射功率低、可控性好、智能化和组网灵活。

（1）型号方面，一般情况下，小基站的质量较小，总体质量在2kg～10kg之间;（2）智能化方面，小基站能够自动配置SON功能;（3）组网方式方面，小基站的组网方式比较灵活，支持多样化的组网方式，支持多种回传技术，包括DSL/光纤/WLAN及蜂窝技术等;（4）发射功率方面，小基站的发射功率较低，通常情况下，发射功率在50mW～5W之间。

1.2  小基站的種类

从目前市场上的成品来看，可以按照设备形态和功率对小基站进行分类。

（1）按照设备形态进行划分，可以将小基站划分为：分布式小基站和一体化小基站;（2）按照功率进行划分，基站的功率决定了覆盖范围，不同功率大小对应不同覆盖范围，小基站可以划分为：皮基站、微基站、家庭基站几种类型。

2  小基站应用分析

按照频谱高低进行划分，5G移动网络通信中的频谱资源可以划分为低频、中频和高频。在不同的场景中，使用不同的频谱，其中，在一些场景中要求低功耗、高可靠性、低时延，需要进行连续性广覆盖，主要采用低频资源和中频资源，主要承载主体是宏基站;高频资源能够分配更多的带宽，因此，在高容量的热点，主要应用高频段资源。如果采用宏基站部署高频资源，由于宏基站体积较大，部署起来比较困难，难以获取站址资源，而且高频宏基站覆盖范围较小，将会带来较高的使用成本。因此，在5G通信网络中，不适合继续使用宏基站部署高频段资源，以小基站为单位，采用小基站微蜂窝的形式部署高频段资源是很好的选择，这种以小基站高密集组网部署高频资源的方式，将成为5G网络通信的主流方式。小基站的体积较小，部署起来比较灵活;小基站的功率较小，能够压低同频干扰信号距离，提升单位空间内频段密度。在5G通信网络超密集组网场景中，进行宏基站部署时，基站之间的最短间距为500米。

在4G网络中，由于升高了工作频段，导致网络覆盖能力下降，使得在一些区域4G网络信号覆盖较弱;由于居民对基站辐射比较敏感，使基站选择更加困难，信号覆盖问题难以通过增加宏基站的方式解决。这种情况下，考虑到小基站的安装便利、使用灵活的优点，成为有效补充宏基站建设的有效方式，在解决4G网络弱覆盖问题中，小基站发挥了巨大作用，使得小基站在4G网络中的应用规模较大。

3  小基站在5G网络室内覆盖中的应用

在5G网络时代，使用小基站是解决室内覆盖问题的有效方案，采用小基站进行5G网络部署，性价比较高、方便灵活。根據小基站的室内应用场景，划分为卫星小基站和家庭小基站两个形态。

3.1  5G室内覆盖应用小基站的必要性

由于5G网络业务具有高移动性、高流量和高连接的特点，要求采用智能网络建设方式，使得传统Wi-Fi覆盖技术难以适应5G网络业务的需要。移动互联网能够提供全面、灵活、高效的服务，使得社会生产和生活中的各个主体受益匪浅，随着用户数量的增加，用户需求不断提高，各类业务呈现爆炸式增长，业务规模进一步扩大。移动互联网技术存在一定弊端，主要在如下几个方面得到体现：在频谱效率提升方面，由于缺乏配套的应用技术，通信网络无法在规定频段内高速传输数据流;在配套材料方面，使承载数据无法达到有效传输的频率与效果;受各种条件的制约，导致无法大规模开展5G网络室内覆盖。

3.2  小基站室内应用场景

在室内场景中，针对局部补盲或者吸收话务热点、整体室内覆盖等问题，需要采用室内微基站进行解决;解决局部补盲或者吸收话务热点的问题，通常情况下，不需覆盖较大区域;针对解决整体室内覆盖问题，需要充分考虑室内微基站设备的容量以及其覆盖能力。具体应用场景大概包括如下几种：针对小型汽车站、小型商场、高度不超过5层的小型办公楼等，这些场景中的建筑面积中等，用于解决场景中楼宇的整体容量和覆盖需求问题;针对局部区域吸热问题，小基站能够有效解决;针对隔离楼宇的部分区域、覆盖区域目标比较独立、与建筑物内其他区域存在穿透损耗较高的墙体，小基站能够有效解决信号覆盖问题;针对一些楼宇中，各个楼层的室内面积较大，存在较多内部隔断，当采用室外覆盖时，将会产生较高的使用成本，而且容易产生同频干扰问题，采用小基站能够对这种区域进行信号深度覆盖。

在大型商场、室内工作场馆以及交通枢纽等，这些场景的室内比较空旷，主要采用Pico Cell解决室内信号覆盖问题。Pico Cell发射的信号覆盖直径大约为200m，发射功率范围为0.12W～5.5W，这种小基站与主要面向个人家庭的小基站不一样，该基站能够为企业和政府部门提供应运营商级的网络覆盖。

在酒店、高校宿舍楼以及写字楼等封闭的室内场景当中，可以广泛应用Femto Cell，这种小基站能够获得良好的网络信号覆盖效果，有效解决室外基站对室内覆盖的难题。从国内5G网络通信的发展趋势来看，将这种小基站应用在高频段、穿透损耗明显的区域，能够有效解决室内覆盖问题。在实际的网络部署应用中，105m2-205m2的室内覆盖问题，能够通过单个微型小基站得到有效解决，从而有效降低室外基站的工作负荷。

4  结  论

在经济高速发展和社会不断进步的情况下，人们的生活质量与品质逐渐提升，提高了对移动网络覆盖的质量要求。相关统计结果表明，大多数无线通信数据流量是在建筑物内部产生的，因此，建筑物室内网络信号覆盖质量，将对用户体验和运营商的形象产生直接影响。在解决建筑物室内信号覆盖问题中，与传统室内分布系统相比，小基站具有明显的优势，在5G时代下，将成为解决室内覆盖问题的主要手段。移动通信网络建设的新需求不断增加，小基站为解决室内网络覆盖提供了新手段，开启室内覆盖的新局面，为更好地完善5G网络室内覆盖提供了新方法。

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作者简介：杨丁一（1982-），男，汉族，河南林州人，本科，研究方向：无线网络规划优化;庞松涛（1985-），男，汉族，河南西华人，本科，研究方向：无线网络规划优化。