微基站在网络覆盖中的应用

2020-09-07张建侠

通信电源技术 2020年11期

关键词：话务数据业务覆盖层

张建侠

（北京中网华通设计咨询有限公司，北京 100070）

1 分层网

随着无线网络的建设、优化以及调整，最终的理想网络结构为分层网。分层网包括布局层、深度覆盖层以及吸热层。不同层面站距不同，覆盖定位不同，采用的设备也不尽相同。分层网结构如图1所示。

图1 分层网结构示意

1.1 分层网各层分析

1.1.1 布局层

作为主力覆盖层，按照一定站距部署，形成运营商网络的基础覆盖层。布局层的目标是为用户提供基本通信覆盖保障。

1.1.2 深度覆盖层

在布局层基础上，针对网络局部覆盖的弱点和盲点，严格控制干扰的同时，采用多手段并举实现精准覆盖。

1.1.3 吸热层

针对实际用户话务热点的分布情况，实现话务吸收的目的。网络容量承载具有扩展弹性。

1.2 分层网规划原则

坚持布局层建设优先。布局层是网络主力覆盖层，若存在由于覆盖区域内布局层缺失导致的网络覆盖问题，如因不满足站距要求而导致覆盖空洞等，应优先予以解决。需依据实际网络需求合理部署深度覆盖层和吸热层，同时控制网络干扰。

原则上，布局层、深度覆盖层以及吸热层的建设应该分步实施，避免同步建设带来网络干扰问题。深度覆盖层和吸热层建设应优先考虑采用射频拉远、微基站以及微微基站等设备[1]，结合挂墙和灯杆等多种架设方式，控制干扰的同时，尽量控制建设成本。

目前，国内各运营商的4G网络基本完成了布局层建设，网络建设后期以深度覆盖为主。然而，完善深度覆盖离不开微基站的合理运用，下面将重点介绍微基站及其应用。

2 微基站介绍

2.1 微基站分类

目前，主流微基站分类情况如图2所示。

2.2 微基站在无线网络中的定位

无线网络中合理应用微基站技术可以提升网络覆盖面积，提高网络频谱的利用效率，发挥优势。此外，微基站还具备组网灵活和安装便利等宏基站不具备的优点，具体优势如图3所示。

图2 主流微基站的分类

图3 微基站的优势

2.2.1 补充覆盖，效果明显

无线网络中不仅仅密集城区容易出现网络弱覆盖，郊区和农村等各种场景都有可能因为不同的原因出现网络弱覆盖。由于覆盖范围较小、成本较低以及针对性较强，微基站特别适用于小范围的覆盖弱区域，有助于网络运营商在短时间内有效提高深度覆盖质量。

2.2.2 灵活安装，易于维护

目前，市面上主流微基站一般采用集成度较高的一体化设计，体积小，重量轻，利于安装和维护。在实际场景应用时，微基站可以因地制宜，在无需建设机房的情况下合理利用现场的已有条件，灵活安装在角落、抱杆以及墙体等地方。

微基站目前支持全IP网络组网，基于已有移动网络传输设备连接，也可以利用双绞线或光纤与周围的EPON设备就近连接，实现固移协同覆盖。此外，微基站同时支持内置和外置两种天线配置方式，隐蔽性强。

2.3 微基站主要应用场景

微基站组网主要用于解决局部深度覆盖和容量提升问题，同时通过宏微间协同组网提高整体的网络质量。应用场景包括数据业务需求旺盛的热点区域、重要性较高的覆盖场景以及部分难以解决的深度覆盖场景。应用场景分类如表1所示[2]。

2.3.1 室外典型场景特点和应用

（1）广场公园，拥堵路段。节假日人流量多，局部因集会或拥堵产生高密度人流，部分广场的室外数据业务需求较大。此类场景整体由宏站进行覆盖，微站解决局部容量和覆盖问题。

（2）商业街。街道上行人较多，同时有数据业务和语音业务。行走中的人员及店铺内购物人群一般以语音业务为主，咖啡馆、餐饮等店铺人群可能同时有数据业务和语音业务需求，重点需要解决低层和道路覆盖问题。

表1 应用场景分类

（3）居民区。一般以室内语音业务为主，数据业务由无线局域网承担。白天和晚上人员密度呈现潮汐效应，晚上为高峰，重点解决基本的语音覆盖和高峰期网络拥塞问题。

（4）学校和企业园区。上课和工作时间人员集中在教学楼或办公楼内，同时有数据业务和语音业务需求。休息时间，室外和室内均有人员集中，语音业务和数据业务都有较大增长。室外主要由宏站覆盖，室内存在弱覆盖区。

2.3.2 室内典型场景特点和应用

（1）写字楼和酒店。楼层高，内部结构复杂，小型房间和隔断较多。用户多，流量集中，高峰时段话务密度较大，话务在时间上呈现一定的规律性。数据业务多被无线局域网分流，需重点解决建筑结构带来的室内弱覆盖问题。

（2）交通枢纽。建筑类型丰富，占地面积大，内部结构复杂，较多的大面积空旷区域。话务密度较高，以普通语音业务为主，数据业务部分被无线局域网分流。流量分布不均衡，需重点解决部分区域突发容量需求大的问题。

（3）大型场馆。单体建筑占地面积大，空间跨度大，单层高度高，内部空旷，传播环境简单。数据业务和语音业务需求旺盛，赛事和音乐等活动期间话务密度较大，需重点解决容量问题，并考虑场馆外广场与场馆内的协同覆盖。

（4）大型商业中心。建筑类型丰富，占地面积大，内部结构复杂，较多大面积空旷区域，楼层层间距较高。周末和节假日呈现话务高峰，数据业务和语音业务需求旺盛，需重点解决周期性容量问题。

3 实际案例应用

3.1 整体规划案例

如图4所示，以某市区4G覆盖为例，介绍微基站在城区覆盖中的整体规划步骤和流程。

图4 某市区4G网络室内覆盖图

从MR测试结果可看出，城区室内深度覆盖不足的区域主要有4处（已在图4中圈示）。筛选这些区域内4G业务量高和具有高投资价值的建筑，结合室外宏站的建设规划，对这些区域进行有针对性的单点和单小区测试。对明确弱覆盖区域，优先优化调整周边宏基站，优化无法达到覆盖要求的，根据覆盖目标和周边建筑情况建设宏基站、微基站或室内微基站。拟开通的微基站站点分布如表2所示。经预测模拟，开通后可有效解决网络弱覆盖。

3.2 宏微协同规划案例

以某城市高校新区内的3所大学为例介绍宏微协调覆盖，学校整体测试情况如图5所示。

图5 整体测试结果

表2 拟开通的微基站站点分布情况

从测试图5可看出，虽然目前3所学校均已建设宏站，但由于楼宇阻挡以及其他建站限制，仍存在很多局部弱覆盖区域。如果继续采用宏站解决，不仅建站困难难以克服，而且浪费了投资，因此考虑部署微基站。

基于上述情况和实际环境，建设微基站分布情况如图6所示，圆形图标为新建站点位置。建设站点的具体信息，如表3所示。

部署微站开通后，经现场测试，3所大学区域内的平均RSRP为-84.2 dBm，满足网络覆盖要求。

3.3 单点实例分析

3.3.1 体育场馆室内覆盖

某体育场馆面积约1 500 m2，三面看台环绕。微站部署前，场馆由某宏站覆盖，室内平均RSRP为-91.5 dBm，无法满足用户使用需求。体育馆室内如图7所示。

经现场勘查和分析，部署2个微基站即可满足场馆内的覆盖需求。2部微基站分别位于主席台上方悬架的两侧，功率2×250 mW，天线采用扣板定向天线，天线水平波瓣为70°，垂直波瓣为60°，天线增益为7 dB。部署情况如图8所示。

表3 建设站点的具体信息

图6 拟部署微站位置示意

图7 体育馆室内照片

经现场测试结果显示，部署微站后，场馆平均RSRP为-83.35 dBm，平均SINR为11.04 dB，满足网络覆盖要求。

3.3.2 街道微基站应用

图8 部署情况示意图

某商贸城位于道路交叉口，周边分布有大型商场和住宅小区，人流较大，建设宏站难度大。弱覆盖区域和较近基站间的距离为360 m，基站站高较低会受到一定阻挡，仅通过调整工参无法解决商贸城弱覆盖区域现状。根据勘察周边环境发现，可在该商贸城路边灯杆上设置2台一体化集成微基站，分别覆盖道路两端，使用交流供电，隐蔽性强，方便部署安装。开通后经测试，商贸城弱覆盖区域内平均RSRP达到-82.76 dBm，满足网络覆盖要求。