基于社會化宏站的農(nóng)村LTE 覆蓋方案探討

曹廣山 王 建 于金展 李鳳花

1.中國聯(lián)通山東省分公司；2.山東省郵電規(guī)劃設(shè)計院有限公司；3.京信通信系統(tǒng)（中國）有限公司山東分公司

0 引言

目前山東聯(lián)通LTE 網(wǎng)絡(luò)整體覆蓋較好，基本實(shí)現(xiàn)了校園、市區(qū)、縣城、鄉(xiāng)鎮(zhèn)鎮(zhèn)區(qū)及大部分農(nóng)村地區(qū)的連續(xù)覆蓋，然而農(nóng)村場景的4G 網(wǎng)絡(luò)仍未達(dá)到全覆蓋。隨著移動終端用戶迅速增長，在流量經(jīng)營的市場策略下，農(nóng)村用戶對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求大幅度增長，現(xiàn)有的移動網(wǎng)絡(luò)無法滿足農(nóng)村區(qū)域迅速增長的業(yè)務(wù)需求。農(nóng)村場景大多以孤立的村莊為主，區(qū)域內(nèi)建筑物較少，周圍有成片的農(nóng)田和開闊地，且用戶密度、分布廣，按常規(guī)方法進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)覆蓋建設(shè)投資大、收益。但如果不做4G 網(wǎng)絡(luò)覆蓋，則嚴(yán)重影響用戶感知，引起用戶的投訴。如何低成本實(shí)現(xiàn)農(nóng)村場景的4G 網(wǎng)絡(luò)部署是運(yùn)營商目前考慮的一個重要問題。針對農(nóng)村場景的特點(diǎn)，本文提出利用低容量社會化宏站解決農(nóng)村4G 網(wǎng)絡(luò)覆蓋，并通過案例分析，驗證了此方案的可行性，為后續(xù)中國聯(lián)通在農(nóng)村場景低成本建設(shè)4G 網(wǎng)絡(luò)提供建設(shè)參考。

1 低容量社會化宏站方案

1.1 整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

低容量社會化宏站是基于室內(nèi)擴(kuò)展型微基站技術(shù)的室外延伸應(yīng)用，采用AU（主機(jī)單元）+RRH（遠(yuǎn)端單元）兩級架構(gòu)，聚焦低成本解決室外低話務(wù)流量場景覆蓋，是一種村通場景中與主設(shè)備方案場景互補(bǔ)的低成本解決方案。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 低容量社會化宏站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

該系統(tǒng)支持星型、菊花鏈混合組網(wǎng)，可實(shí)現(xiàn)面狀及鏈狀連續(xù)覆蓋，其中AU 包含室內(nèi)型、室外型兩種規(guī)格，支持交流、直流兩種供電方式，靈活適應(yīng)不同的安裝環(huán)境。單區(qū)最大支持連接12 臺遠(yuǎn)端單元RRH。

LTE 單模低容量社會化宏站，包括LTE 主機(jī)單元（AU）和LTE 單模遠(yuǎn)端單元（RRH）兩種網(wǎng)元。其中LTE 單模遠(yuǎn)端單元通過光纖接入LTE主機(jī)單元，LTE主機(jī)單元通過固網(wǎng)寬帶、PON、IP RAN 等寬帶接入方式接入到核心網(wǎng)，可適用于居民區(qū)、農(nóng)村、山區(qū)等弱信號覆蓋的應(yīng)用場景，從而實(shí)現(xiàn)FDDLTE 信號的拉遠(yuǎn)覆蓋。

1.2 網(wǎng)元主要功能

（1）支持系統(tǒng)帶寬5MHz/MHz/15MHz/20MHz 靈活配置；

（2）支持?jǐn)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)和VoLTE 業(yè)務(wù)；

（3）支持擁塞控制、UE 準(zhǔn)入控制、功率控制等無線資源管理功能；

（4）支持CPRI 接口功能；

（5）支持系統(tǒng)內(nèi)的切換、重選等移動性管理功能；

（6）接入方式簡單，以太網(wǎng)、PON、PTN 等接入；

（7）設(shè)備異常指示和系統(tǒng)主機(jī)管控功能；

（8）具備軟件遠(yuǎn)程下載升級、告警和KPI 上報等完善的網(wǎng)管操作功能；

（9）具備遠(yuǎn)程升級遠(yuǎn)端單元、配置參數(shù)、告警上報網(wǎng)管功能。

（1）支持菊花鏈組網(wǎng)；

（2）支持最大3 級級聯(lián)；

（3）支持CPRI 接口功能及光口同步功能；

（4）支持軟件遠(yuǎn)程升級、遠(yuǎn)程監(jiān)控、告警等操作維護(hù)管理功能；

（5）支持設(shè)備工作狀態(tài)指示功能。

主機(jī)單元LTE AU 提供基帶信號，與LTE 核心網(wǎng)通過S1連接，支持IPRAN/PON/互聯(lián)網(wǎng)寬帶等傳輸，提供容量覆蓋。

1.3 與傳統(tǒng)宏站方案對比

低容量社會化宏站與傳統(tǒng)宏站關(guān)鍵特性對比見表1 所示。

表1 與傳統(tǒng)宏站關(guān)鍵特性對比分析

（2）人均ARPU 值低，村通工程回報率低；

（3）IP RAN 資源不到位；

（4）光貓PON 網(wǎng)絡(luò)資源相對豐富，缺乏配套設(shè)施（機(jī)房、供電等）。

（1）容量適中，足以滿足鄉(xiāng)村場景的容量需求；

（2）施工方便，支持室內(nèi)、室外安裝環(huán)境，因地制宜；

（3）傳輸方式選擇多樣化，并不受限于IP RAN、PON資源；

（4）大功率設(shè)備，足以滿足鄉(xiāng)村場景的覆蓋需求。

2 案例分析

2.1 方案選擇

我們選取菏澤牡丹區(qū)王秀生村為本方案應(yīng)用的試點(diǎn)。此村及周邊的郭魯村、糞堆王村村內(nèi)4G 無線信號較差，周邊有3G 網(wǎng)絡(luò)U900 基站，但相距較遠(yuǎn)，間距在2 公里左右，部分村內(nèi)巷道無移動網(wǎng)絡(luò)信號覆蓋，且村民投訴嚴(yán)重，網(wǎng)絡(luò)感知差。為解決村內(nèi)用戶投訴，滿足村民的網(wǎng)絡(luò)需求，決定采用1800M LTE 社會化宏站設(shè)備對郭魯村、糞堆王村、王秀生村進(jìn)行4G網(wǎng)絡(luò)覆蓋。鑒于聯(lián)通在LTE 900MHz 頻段最多可開通10M，而在1800MHz 頻段可開通30M，因此在本案例中，我們采用1800M LTE 社會化基站配置。

通過現(xiàn)場勘測，發(fā)現(xiàn)王秀生村旁有鐵塔簡易機(jī)房及聯(lián)通光交接箱，50 米四管塔一座，塔頂沒有空閑抱桿資源，可通過新增4 通道天線替換原有2 通道天線。隨著2G/3G 網(wǎng)絡(luò)減頻退網(wǎng)，現(xiàn)網(wǎng)中騰退的多端口天線可以應(yīng)用在本方案中，進(jìn)一步降低建設(shè)成本。機(jī)房內(nèi)有交/直流電源可解決LTE 遠(yuǎn)端單元RRH 的供電需求。因此本方案決定將RRH 安裝于王秀生村基站鐵塔頂部，天線安裝高度約為48 米；LTE 主機(jī)單元AU 安裝于上聯(lián)機(jī)房東張莊機(jī)房內(nèi)。

本案例核心側(cè)組網(wǎng)架構(gòu)見圖2 所示，LTE 社會化宏站通過IP RAN 回傳接入核心網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)與核心側(cè)互通。

圖2 核心側(cè)組網(wǎng)架構(gòu)示意圖

2.2 方案效果分析

（1）覆蓋效果測試

開通前，本方案試驗點(diǎn)村內(nèi)及周邊村的4G 信號較弱，無法保證正常的基本業(yè)務(wù)，RSRP 均在-110dBm 以下。試點(diǎn)開通后現(xiàn)場測試正常，在基站的東北角方向郭魯村的東北區(qū)域最低電平值RSRP 為-101.68dBm，可通過適當(dāng)調(diào)整第一扇區(qū)天線方位角解決該區(qū)域，其他區(qū)域信號均為正常。

開通后，RSRP≥-105dBm 的占比100%，RSRP≥-95dBm的占比95.49%，SINR≥3 的占比96.70%，SINR≥9 的占比85.76%。相關(guān)測試結(jié)果如表2 所示。

表2 覆蓋測試效果表

（2）業(yè)務(wù)速率測

本方案基站開通后，我們在試點(diǎn)基站的不同的位置進(jìn)行定點(diǎn)數(shù)據(jù)速率測試，相關(guān)測試結(jié)果見表3。

表3 數(shù)據(jù)測試效果表

（3）其他指標(biāo)測試

開通后，我們對LTE 的語音CSFB 功能、VOLTE、以及與現(xiàn)網(wǎng)切換等情況進(jìn)行測試。主被叫CSFB各測試20次均正常，成功率為100%，通話質(zhì)量優(yōu)良。手機(jī)在LTE 信號主被叫均能正常進(jìn)行VOLTE 通話，主叫測試20 次，成功20 次，被叫測試20 次，成功20 次，成功率為100%。同時進(jìn)行了網(wǎng)間測試，與宏網(wǎng)間切換正常。

綜上所述，在覆蓋目標(biāo)區(qū)域內(nèi)，LTE 信號強(qiáng)度較設(shè)備開通前提升明顯；數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)上傳下載測試結(jié)果表明速率高且穩(wěn)定，下載峰值速率在145Mbps/s 左右，上傳峰值速率在35Mbps/s左右，可滿足目前農(nóng)村場景內(nèi)用戶的4G 業(yè)務(wù)需求。

2.3 綜合造價分析

本次試點(diǎn)因網(wǎng)關(guān)未搭建，利用IP RAN 做回傳直達(dá)核心網(wǎng)的方式開站，設(shè)備價格為預(yù)估。后續(xù)網(wǎng)關(guān)搭建完善后可利用PON 網(wǎng)絡(luò)回傳接核心網(wǎng)，PON 光網(wǎng)資源部署，節(jié)省傳輸投資。利用PON 網(wǎng)絡(luò)開站的LTE 社會化宏站與傳統(tǒng)BBU+RRU 的方式造價對比如表4 所示。

表4 綜合造價對比分析（單位萬元）

表4 綜合造價對比分析（單位萬元）

通過綜合造價分析，每站可節(jié)省5.4 萬元投資，是傳統(tǒng)建站方式成本投入的37%。通過分析王秀生LTE 社會化宏站的應(yīng)用效果，建議室外場景主要用在盲區(qū)或者宏網(wǎng)信號RSEP于-105dBm 且SINR區(qū)5dB 的弱覆蓋區(qū)域，以規(guī)避覆蓋區(qū)域的新增信號與周圍宏站信號造成的同頻干擾。

3 結(jié)束語

隨著LTE 網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展，農(nóng)村用戶的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求不斷提升。面對農(nóng)村場景地廣人稀、用戶分散的特點(diǎn)，本文提出利用低容量社會化宏站進(jìn)行農(nóng)村場景的LTE 覆蓋。通過本文的案例分析，低容量社會化宏站滿足農(nóng)村LTE 建設(shè)需求，相關(guān)指標(biāo)滿足網(wǎng)絡(luò)需求。LTE 社會化宏站具有投資低、部署方便、大功率輸出、組網(wǎng)靈活等特點(diǎn)，綜合考慮造價、網(wǎng)絡(luò)覆蓋效果和施工便利等多方面因素，農(nóng)村場景選用低容量LTE 社會化宏站建設(shè)能夠?qū)崿F(xiàn)LTE 網(wǎng)絡(luò)的覆蓋需求，并達(dá)到節(jié)省投資、覆蓋效果的目的。