城市密集居民區(qū)4G LTE網(wǎng)絡(luò)協(xié)同覆蓋解決方案

吳有曉

(廣東省電信規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，廣東 廣州 510630)

城市密集居民區(qū)4G LTE網(wǎng)絡(luò)協(xié)同覆蓋解決方案

吳有曉

(廣東省電信規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，廣東 廣州 510630)

針對城市密集城區(qū)的信號覆蓋存在薄弱、宏站無法完全覆蓋、規(guī)劃建站樓宇業(yè)主的強(qiáng)烈反對等主客觀原因，致使密集市區(qū)的弱覆蓋成為運(yùn)營商一直未解決的難題。為解決末端補(bǔ)盲這一短板，本文提出采用微站對主干道及小區(qū)邊緣進(jìn)行靈活協(xié)同覆蓋方案。實(shí)測結(jié)果表明：覆蓋的道路及小區(qū)邊緣較以前RSRP、SINR值有明顯的提升；同時MR的提取驗(yàn)證了該覆蓋區(qū)域的弱覆蓋比例明顯降低。協(xié)同覆蓋的解決方案對城市密集區(qū)域深度補(bǔ)盲具有深遠(yuǎn)意義。

深度覆蓋；場景；小基站；MR；RSRP；RS-SINR

1 引言

近年來，隨著光網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)以及多媒體等業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，為滿足對移動用戶、移動技術(shù)以及移動多媒體的需求，第四代移動通信得到用戶的普遍應(yīng)用，同時，截止2017年移動用戶已突破8.7億。針對移動用戶業(yè)務(wù)的迅猛增長以及接下來的4G的深度延伸，室內(nèi)業(yè)務(wù)增長的同時，室外數(shù)據(jù)用量更加集中；據(jù)電信運(yùn)營商統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)70%的用戶流量發(fā)生在室外基站。目前，運(yùn)營商也存在一些困局：盡管移動網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，但用戶高密度區(qū)域、居民區(qū)域、城中村等區(qū)域，傳統(tǒng)的室分方案對運(yùn)營商無力承擔(dān)，投資回報率過低，同時用戶投訴較多，流量需求受到壓抑；如今，對于運(yùn)營商來說，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)是當(dāng)前形勢下新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，為滿足室外數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求，同時高質(zhì)量地保證用戶的體驗(yàn)，運(yùn)營商需要更快、更高效的室內(nèi)外深度覆蓋解決方案[1-3]。

2 4G深度覆蓋分析

2.1 4G客戶投訴分析

根據(jù)國內(nèi)某一線城市電信運(yùn)營商2016年1-5月份用戶4G移動上網(wǎng)及通話質(zhì)量投訴分類統(tǒng)計(jì)進(jìn)行分析。實(shí)際發(fā)現(xiàn)由于信號覆蓋不足問題引發(fā)的投訴高達(dá)35%，從一定程度上說明城市密集居民區(qū)4G深度覆蓋嚴(yán)重影響用戶感知和體驗(yàn)。

表1 2016年某一線城市電信運(yùn)營商1～5月4G投訴情況統(tǒng)計(jì)

2.2 4G覆蓋網(wǎng)絡(luò)側(cè)分析

據(jù)國內(nèi)某一線城市電信運(yùn)營商為例，截止2016年底，該電信運(yùn)營商規(guī)劃3G/4G基站共計(jì)5663個，其中接入現(xiàn)網(wǎng)個數(shù)為4998個，開通率達(dá)到了88.26%，對關(guān)內(nèi)核心城區(qū)及關(guān)外區(qū)域?qū)崿F(xiàn)了連續(xù)覆蓋。然而通過對現(xiàn)網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的收集仿真，MR數(shù)據(jù)分析以及相應(yīng)的DT測試，顯示仍有部分區(qū)域處于弱覆蓋；同時對于單一室內(nèi)進(jìn)行網(wǎng)管數(shù)據(jù)提取分析，數(shù)據(jù)顯示室內(nèi)弱覆蓋率為30%。本文結(jié)合用戶的直接反饋（用戶投訴）情況、網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀分析、高話務(wù)區(qū)域等多維度數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析發(fā)現(xiàn)，弱覆蓋區(qū)域主要聚集于城市密集居民區(qū)場景。因此，能否有效地對城市居民區(qū)域進(jìn)行高品質(zhì)的覆蓋是網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中所面臨的一個重要問題。為解決城市密集居民區(qū)的4G信號的完全覆蓋，在工程建設(shè)中常采用宏站、傳統(tǒng)室分以及l(fā)ampsite等方案，但由于業(yè)主的種種情況，例如對天線敏感、阻礙建設(shè)等因素，使得用戶投訴與信號的覆蓋呈現(xiàn)死鎖的境地。所以，在快速發(fā)展的現(xiàn)代化城市，急需考慮采用一種低成本、靈活性高、易實(shí)施的解決方案[4-5]。

3 一體化微站介紹

3.1 微站介紹

微站，顧名思義，就是基帶處理單元與射頻單元封裝于同一設(shè)備中，內(nèi)置集成天線。具有適應(yīng)性強(qiáng)、靈活性高、施工方便等突出優(yōu)點(diǎn)，可配合相應(yīng)的市政工程進(jìn)行同步施工，有效解決居民區(qū)周邊的弱覆蓋死鎖難題。同時，由于微站的一體化特點(diǎn)使得其可以適應(yīng)不同的安裝環(huán)境，支持掛墻、燈桿、天花等區(qū)域；可支持360度全方位的調(diào)整，不需要建設(shè)機(jī)柜。這樣微站的建設(shè)既保證了建設(shè)的工程進(jìn)度，又在一定程度解決了深度覆蓋，相比于分布式宏站來說，微站不管在站址、設(shè)備維護(hù)以及功耗等方面都具有顯著的優(yōu)勢，其維護(hù)成本可比宏站降低45%左右，由于微站的建設(shè)僅僅利用原有市政基礎(chǔ)設(shè)施等配套設(shè)備，與宏站相比，單站的投資可節(jié)省36%左右。例如RRU3630E/3930E微站，該微站可提供高話務(wù)熱點(diǎn)區(qū)域的連續(xù)組網(wǎng)，易獲取、部署，同時支持小區(qū)合并避免鄰區(qū)干擾。由于其模塊化的機(jī)構(gòu)，極大節(jié)省了其安裝和維護(hù)的時間開銷。

3.2 場景分析

根據(jù)微站的物理特性，具備一系列的補(bǔ)盲優(yōu)勢，就其應(yīng)用而言，具備室外居民密集區(qū)域補(bǔ)盲、室外補(bǔ)熱、路邊打小區(qū)等應(yīng)用。據(jù)部署開通后實(shí)測結(jié)果表明，微站在三種場景中能夠有效解決弱覆蓋區(qū)域問題。

(1)室外居民密集區(qū)域補(bǔ)盲

在此場景中，分為同頻與異頻補(bǔ)盲類型，由于是密集的居民區(qū)，樓宇高度一般處于6—8層左右，由于密集宏站損耗過大，使得信號有效性降低，通過路邊和小區(qū)協(xié)同的方式，一方面解決道路的弱覆蓋，有效提升小區(qū)的覆蓋，RSRP、SINR及吞吐量較以前具有明顯改善。

(2)路邊補(bǔ)熱

對熱點(diǎn)區(qū)域，宏站區(qū)域之間數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的高密集區(qū)域（加之宏站的談點(diǎn)壓力無法保證開通率），僅僅依靠現(xiàn)網(wǎng)的宏站無法實(shí)現(xiàn)冗余，從而影響對電信品牌的宣傳，為實(shí)現(xiàn)路邊補(bǔ)熱，在宏站之間添加微站，有效針對熱點(diǎn)區(qū)域容量進(jìn)行彌補(bǔ)。經(jīng)部署實(shí)測結(jié)果顯示，添加微站之后，該區(qū)域的吞吐量較以前相比提高了2倍左右。在工程建設(shè)中，考慮到微站與宏站之間的同頻干擾情況，建議采用異頻進(jìn)行補(bǔ)熱。

(3)室外打室內(nèi)

針對此場景，一般情況是由于室內(nèi)分布無法建設(shè)的場景（業(yè)主對宏站天線敏感），周邊宏站無法有效覆蓋，信號路損較為嚴(yán)重，一般采用微站覆蓋室內(nèi)，利用位置的機(jī)械方位角的靈活性特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對建筑的有效覆蓋。一般情況下，微站的內(nèi)置天線可以外置，在條件允許或特定需求的情況下，外置天線盡量選用增益相對較高的天線，實(shí)現(xiàn)小區(qū)室內(nèi)的覆蓋；對施工難度大的站址，可降低天線要求；微站在實(shí)際應(yīng)用中，常常采用2*5W的發(fā)送功率。

4 規(guī)劃建設(shè)方案

根據(jù)長期的規(guī)劃設(shè)計(jì)以及相應(yīng)的工程建設(shè)經(jīng)歷，根據(jù)本文中所涉及的具體弱覆蓋區(qū)域，進(jìn)行實(shí)地勘察測試分析，結(jié)合小區(qū)周邊的市政基礎(chǔ)設(shè)施情況，對該典型的城市密集區(qū)域提出了一種協(xié)同覆蓋（雙兼顧）的解決方案。

本文提出覆蓋道路兼顧覆蓋小區(qū)邊緣，覆蓋小區(qū)內(nèi)部兼顧覆蓋小區(qū)周邊道路的協(xié)同覆蓋方式，充分利用市政的基礎(chǔ)設(shè)施（例如監(jiān)控、路燈桿等），采用微站形式進(jìn)行規(guī)劃部署，具體解決方案如下：

(1)覆蓋道路兼顧覆蓋小區(qū)邊緣

小區(qū)周邊道路，通過市政部門協(xié)商，征求使用美化路燈桿或公安監(jiān)控桿，報批后，采用分布式設(shè)備+路燈桿/監(jiān)控桿的模式進(jìn)行建設(shè)，同時為防止宏站小區(qū)干擾，采用2.1GHz的頻段，在路口處兼顧小區(qū)與道路時，采用小區(qū)合并的形式進(jìn)行覆蓋，雖在一定程度上限制容量，但有效提升深度覆蓋。具體如圖1、2所示。

圖1 安裝實(shí)施圖

圖2 工程施工圖

(2)覆蓋小區(qū)內(nèi)部兼顧覆蓋小區(qū)周邊道路

小區(qū)業(yè)主對宏站天線敏感，為解決投訴與信號之間的死鎖問題，采用微站對打小區(qū)居民區(qū)域，在小區(qū)樓宇的外墻掛墻安裝微站，滿足小區(qū)邊緣的覆蓋[6-7]，同時兼顧周邊道路。通過這種靈活部署，一改傳統(tǒng)的組網(wǎng)方式，對信號的覆蓋的深度和廣度都有質(zhì)的提升。

針對城市密集居民區(qū)的協(xié)同覆蓋的雙兼顧方案，其自身存在一些顯著的特點(diǎn)：

(1)在覆蓋方面，波瓣較寬，有效覆蓋道路，兼顧毗鄰路邊的居民小區(qū)的覆蓋，有效解決由于樓宇阻擋的道路盲區(qū)；

(2)在資金方面，單站的投資估算在2萬元左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于宏站的投資成本，當(dāng)然在覆蓋范圍上微站還具有一定的局限性。

(3)在工程進(jìn)度方面，施工周期較短，部署靈活，有效及時對宏站盲區(qū)或不利于建設(shè)宏站的區(qū)域進(jìn)行快速部署補(bǔ)盲。

所以，微站的部署具有易施工、工程投資低、覆蓋范圍靈活等優(yōu)點(diǎn)，針對其自身固有的特點(diǎn)，再結(jié)合運(yùn)營商自身弱覆蓋場景，從而有效解決密集居民區(qū)的弱覆蓋的需求問題；同時，在熱點(diǎn)區(qū)域、待擴(kuò)容區(qū)域等，宏站無法有效保證的情況下，微站可以在此場景中大大發(fā)揮其優(yōu)勢。在本文中，結(jié)合電信的需求及相應(yīng)微站的物理特性，實(shí)際參考密集居民區(qū)的場景及周邊宏站的分布開通情況，提出雙兼顧的深度覆蓋解決方案，充分發(fā)揮微站的靈活性、施工快等特點(diǎn)，完成城市密集居民區(qū)4G系統(tǒng)覆蓋的應(yīng)用[8-9]。

5 建設(shè)前后效果驗(yàn)證

愛榕園小區(qū)位于某城市蛇口區(qū)域，區(qū)域處于較為密集的居民區(qū)，周邊毗鄰后海大道、工業(yè)八路、工業(yè)九路等主要路段，由于小區(qū)居民對信號覆蓋感知要求較高，同時，區(qū)分進(jìn)行多次與周邊規(guī)劃樓面業(yè)主商談建立宏基站，都遭到業(yè)主及用戶的投訴、阻撓等主客觀意見，兩者形成對立矛盾，導(dǎo)致基站建設(shè)一度拖延，長達(dá)2年之久，致使4G信號覆蓋較差，直接影響用戶感知。

為解決此類典型密集小區(qū)的4G信號覆蓋問題，充分利用周邊資源，采用“BOOK RRU+視頻監(jiān)控桿”的解決方案進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)施工，起到了很好的覆蓋效果，提升了該小區(qū)及周邊居民的滿意度。

5.1 DT對比測試

初期宏站的規(guī)劃為3個，覆蓋該小區(qū)及周邊道路，由于長期的業(yè)主反對，導(dǎo)致無法建設(shè)。采用一體化微站協(xié)同覆蓋的替代方案，15天左右完成部署開通。利用Probe v3.5路測軟件，對規(guī)劃實(shí)施方案進(jìn)行驗(yàn)證，對該小區(qū)邊緣主干道及小區(qū)內(nèi)道路進(jìn)行測試信號的覆蓋。

圖3 DRIVER TEST測試（開通前）

圖4 DRIVER TEST測試（開通后）

由圖3、4得知，通過采用“監(jiān)控桿+RRU”的方式，借助現(xiàn)有城市規(guī)劃的基礎(chǔ)設(shè)施，減少成本投入；開通前后根據(jù)圖中RSRP值可以表明某城市蛇口愛榕園小區(qū)周邊的道路覆蓋具有較大的提升（統(tǒng)計(jì)平均RSRP值為-80 dBm），同時對主干道邊緣樓宇樓道內(nèi)信號也有了明顯的增強(qiáng)。

5.2 MR對比測試

根據(jù)部署前后，電信用戶的使用情況，后臺網(wǎng)管統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)上報情況對比MR的分布情況如下：

圖5 部署規(guī)劃（開通前）

圖6 部署規(guī)劃（開通后）

通過圖5、6分析得知，通過規(guī)劃開通前后專題圖層MR分析表明，該小區(qū)覆蓋達(dá)標(biāo)的柵格數(shù)目由上一季度的7882（弱覆蓋占比區(qū)間[0,5%]），增長至當(dāng)前季度的10663（弱覆蓋占比區(qū)間[0,10%]），達(dá)標(biāo)柵格數(shù)目明顯增長，通過專題圖層顯示弱覆蓋柵格明顯減少，電信用戶手機(jī)上報的弱覆蓋區(qū)域顯著降低；同時，圖6表明，該區(qū)域小區(qū)[0,10%]區(qū)間的弱覆蓋占比占據(jù)絕對優(yōu)勢，從一定程度上解決了電信用戶投訴比例較高的問題，靈活解決了宏基站無法在該區(qū)域樓宇建設(shè)的主客觀原因，提升了電信用戶體驗(yàn)。

通過MR用戶上報數(shù)據(jù)分析，根據(jù)RSRP區(qū)間全區(qū)域及RSRP區(qū)間室外弱覆蓋柵格統(tǒng)計(jì)，對該市蛇口全區(qū)域RSRP區(qū)間(dBm)的提升比例RSRP>=-105,RSRP>=-115分別為：13.17%，-0.32%；室外RSRP區(qū)間(dBm)的提升比例RSRP>=-105,RSRP>=-115分別為：2.6%，0.5%。全區(qū)域蛇口RSRP>=-105的提升比例為13.17%，從MR的數(shù)據(jù)分析看出，比前一季度相比，采用小基站區(qū)域覆蓋提升效果明顯；同時，單獨(dú)的室外蛇口全區(qū)域RSRP>=-105的提升比例為2.6%，通過對小區(qū)周邊道路及小區(qū)邊緣覆蓋，直接對整體區(qū)域MR的弱覆蓋柵格數(shù)目的減少影響顯著，在一定程度上提升了4G信號的覆蓋占比。

5.3 用戶體驗(yàn)對比測試

在開通前后隨機(jī)對該部署區(qū)域的小區(qū)內(nèi)居民及該小區(qū)邊緣的主干道的行人隨機(jī)調(diào)研67人，對深度覆蓋滿意度進(jìn)行調(diào)研統(tǒng)計(jì)。統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果如圖7所示。

圖7 部署規(guī)劃（開通對比）

通過工程實(shí)施后，對電信用戶調(diào)查得知，電信用戶體驗(yàn)4G下載速率滿意度82%，通話質(zhì)量滿意度91%，用戶投訴減少，對該市蛇口愛榕園小區(qū)邊緣居民樓及小區(qū)周邊主干道的覆蓋提升比例效果明顯；同時，在投資、施工進(jìn)度、靈活度等方面具有宏站無法比擬的優(yōu)勢，在一定程度上對電信業(yè)務(wù)推廣宣傳起到積極的作用。

6 結(jié)論

在城市密集居住區(qū)域特殊環(huán)境中，保證主干道、小區(qū)邊緣及小區(qū)內(nèi)部道路的信號覆蓋，對部署協(xié)同、降低成本、提升城市密集區(qū)域信號深度補(bǔ)盲具有深遠(yuǎn)意義。針對城市密集城區(qū)的信號覆蓋存在薄弱、宏站無法完全覆蓋、規(guī)劃建站樓宇業(yè)主的強(qiáng)烈反對等主客原因，本文提出采用“BOOK RRU+視頻監(jiān)控桿”的建設(shè)方案對小區(qū)邊緣樓宇及道路弱覆蓋區(qū)域靈活規(guī)劃布點(diǎn)，采用雙兼顧方式，即覆蓋小區(qū)兼顧覆蓋道路，覆蓋道路兼顧覆蓋小區(qū)邊緣，具有投資少、覆蓋靈活、施工快捷、用戶體驗(yàn)好等優(yōu)點(diǎn)。最后通過Probe v3.5對小區(qū)內(nèi)及邊緣道路進(jìn)行實(shí)際測試，同時使用信號測試APP對邊緣樓宇進(jìn)行樓道內(nèi)測試。通過測試結(jié)果對比：實(shí)施后，DT方面小區(qū)周邊主干道及小區(qū)邊緣的RSRP值處于-80dBm～-95dBm區(qū)間（RSRP提升了10～20dBm）；MR弱覆蓋比例占比為2%，同比減少5個百分點(diǎn)；對小區(qū)周邊及小區(qū)居民需求調(diào)研，居民滿意度占比達(dá)85%。該方案實(shí)現(xiàn)了城市密集城區(qū)的快速補(bǔ)盲，對全面推進(jìn)VoLTE具有深遠(yuǎn)的應(yīng)用價值。

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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

吳有曉(1987－)，男，廣東廣州人，碩士研究生，信息系統(tǒng)集成項(xiàng)目管理工程師、二級通信設(shè)計(jì)師，研究方向?yàn)闊o線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全、入侵檢測等領(lǐng)域。