宏微融合組網(wǎng)的研究成為了未來5G網(wǎng)的演進(jìn)方式和網(wǎng)絡(luò)核心架構(gòu)

0? 前言

隨著LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)不斷深入，進(jìn)入到下半場，互聯(lián)網(wǎng)套餐的普及，用戶數(shù)量與流量爆發(fā)式增長，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用不斷改變，無線環(huán)境日趨復(fù)雜等諸多因素，LTE網(wǎng)絡(luò)面臨著深度覆蓋不足、容量和用戶速率不斷下降等一系列網(wǎng)絡(luò)問題，針對(duì)這個(gè)問題，湖南聯(lián)通改變傳統(tǒng)單調(diào)以宏站建設(shè)來滿足網(wǎng)絡(luò)覆蓋的思路，積極探索宏微協(xié)同的分層立體組網(wǎng)模式，基于場景特點(diǎn)，分業(yè)務(wù)類型，從用戶實(shí)際需求出發(fā)，從網(wǎng)絡(luò)分層、頻率規(guī)劃、宏微協(xié)同立體建設(shè)，并結(jié)合宏微覆蓋協(xié)同，干擾消除優(yōu)化、負(fù)荷均衡等協(xié)同優(yōu)化策略，打造高品質(zhì)匠心網(wǎng)絡(luò)，低成本滿足用戶“深度覆蓋”和“熱點(diǎn)容量”的需求，降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)維護(hù)成本，實(shí)現(xiàn)用戶立體感知和投資效益雙提升。

1? 研究背景

1.1? 深度覆蓋不足，制約用戶感知的提升

通過大數(shù)據(jù)對(duì)本省用戶行為分析數(shù)據(jù)表明，超過70%的3G語音和80%的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)生在室內(nèi)，因此，深度覆蓋質(zhì)量是用戶感知提升的重要因素。同時(shí)，隨著城區(qū)結(jié)構(gòu)層網(wǎng)絡(luò)的逐步建設(shè)完善，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃及優(yōu)化在向基于場景化、重深度覆蓋的精細(xì)模式轉(zhuǎn)變，然而城區(qū)建筑物種類多、密集，傳統(tǒng)宏站建設(shè)難度大，效果不佳，這都制約著深度覆蓋的進(jìn)一步提升。

1.2??移動(dòng)業(yè)務(wù)爆發(fā)性增長，但業(yè)務(wù)嚴(yán)重分布不均

隨著提速降費(fèi)的推進(jìn)和創(chuàng)新性2I2C業(yè)務(wù)的發(fā)展，用戶的流量需求得以爆發(fā)性增長，湖南聯(lián)通4G業(yè)務(wù)量從2017年6月的600 TB/天快速增長到2018年2月的2 400 TB/天。同時(shí)，不同地區(qū)/年齡層用戶/場景對(duì)于移動(dòng)業(yè)務(wù)需求存在較大差異，青少年人口聚集區(qū)域（如校園）需求旺盛，流量爆發(fā)性增長，網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷持續(xù)走高，用戶感知下降。然而傳統(tǒng)宏站載波擴(kuò)容手段受限于中國聯(lián)通可用頻譜不足，效果一般，小區(qū)分裂擴(kuò)容難度大，干擾難以控制，Massive?MIMO、高階調(diào)制受限于無線環(huán)境、終端支持情況，容量提升有限，難以滿足實(shí)際用戶需求。

1.3? 網(wǎng)絡(luò)持續(xù)演進(jìn)，未來5G需要密集化部署

為了解決未來5G網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量增大1 000倍以及用戶體驗(yàn)速率提升10~100倍的需求，除了增加頻譜帶寬和利用先進(jìn)的無線傳輸技術(shù)提高頻譜利用率外，提升無線系統(tǒng)容量最為有效的辦法依然是通過加密小區(qū)部署提升空間復(fù)用度，然而隨著小區(qū)覆蓋范圍的進(jìn)一步縮小，小區(qū)分裂將很難進(jìn)行，需要在室內(nèi)外熱點(diǎn)區(qū)域密集部署低功率小基站，形成超密集組網(wǎng)。因此積極探索宏微密集立體化組網(wǎng)方案，將給未來向5G演進(jìn)奠定基礎(chǔ)。

2? 主要做法和成果

2.1? 構(gòu)建“金字塔式層級(jí)網(wǎng)絡(luò)提升體系”

構(gòu)建金字塔式層級(jí)網(wǎng)絡(luò)提升體系（見圖1），基于網(wǎng)絡(luò)分層異構(gòu)組網(wǎng)，結(jié)合宏微多元建設(shè)手段，實(shí)現(xiàn)密集化宏微立體組網(wǎng)，輔以覆蓋增強(qiáng)和干擾抑制新技術(shù)，打造精品網(wǎng)絡(luò)，精準(zhǔn)解決用戶不斷增長的覆蓋和容量需求，提升用戶立體感知。

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2.2? 搭建宏微立體組網(wǎng)基礎(chǔ)架構(gòu)

核心：分層+異頻組網(wǎng)，從而保證網(wǎng)絡(luò)建設(shè)結(jié)構(gòu)層的穩(wěn)定性及延伸層的覆蓋靈活性；結(jié)構(gòu)層與延伸層的異頻組網(wǎng)，減少相互干擾，覆蓋層及結(jié)構(gòu)層的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量得到保障，即便延伸層的覆蓋過強(qiáng)也不會(huì)干擾到宏觀的結(jié)構(gòu)層，即便延伸層的覆蓋弱化一些，也因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)質(zhì)量良好用戶感知才不受影響。

結(jié)構(gòu)層：由樓頂宏站及路面燈桿/鐵塔站（一般在20 m以上）組成，嚴(yán)控站間距和站高，用于保持基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定覆蓋，及吸收大部分網(wǎng)絡(luò)容量。3G結(jié)構(gòu)層F1頻點(diǎn)重耕到2 130~2 135 MHz，4G結(jié)構(gòu)層主頻點(diǎn)繼續(xù)保持1 840~1 860 MHz。

延伸層：針對(duì)深度覆蓋目標(biāo)區(qū)域，通過宏微協(xié)同，靈活覆蓋，與結(jié)構(gòu)層形成互補(bǔ)，定向增強(qiáng)深度覆蓋盲點(diǎn)及局部區(qū)域的容量。3G延伸層頻點(diǎn)可采用2 135~2 140 MHz，4G延伸層新建站點(diǎn)采用UL?SDR利用2.1 GHz（2 140~2 155 MHz）及現(xiàn)有站點(diǎn)重耕到1 830~1 840 MHz與布局層異頻錯(cuò)開組網(wǎng)，保證網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量與網(wǎng)絡(luò)性能。

通過CQT測試驗(yàn)證，布局層異頻20/10 MHz與布局層同頻組網(wǎng)相比，異頻組網(wǎng)對(duì)4G下行性能提升明顯，實(shí)際有效覆蓋（邊緣速率覆蓋范圍）得以增強(qiáng)。

2.3? 打造場景化精準(zhǔn)解決方案

構(gòu)建積木式精準(zhǔn)解決方案庫（見圖3），各類細(xì)分場景建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化，各類典型場景用什么信源、用什么天線、多大增益通過試點(diǎn)驗(yàn)證，關(guān)聯(lián)匹配后形成相對(duì)感知優(yōu)效、果最好、成本精準(zhǔn)解決方案。

2.4? 協(xié)同優(yōu)化技術(shù)研究，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量提升

宏微協(xié)同是宏微立體組網(wǎng)中必不可少的部分，旨在解決宏微、微微之間協(xié)同問題，從宏微覆蓋協(xié)同策略、干擾協(xié)同、宏微負(fù)載均衡等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化研究及策略使用，提升宏微融合網(wǎng)絡(luò)品質(zhì)，保障用戶立體感知。

2.4.1? 宏微覆蓋協(xié)同優(yōu)化

從精準(zhǔn)覆蓋及干擾控制角度考慮，微基站建設(shè)將會(huì)發(fā)揮越來越大的作用，如何保證大網(wǎng)宏站與微基站在覆蓋區(qū)域能夠及時(shí)合理進(jìn)行無縫的重選與切換，這是一個(gè)新的課題。傳統(tǒng)情況下，為了考慮宏站整個(gè)小區(qū)不會(huì)因?yàn)檫^早的異頻測量從而引起小區(qū)速率下降，一般會(huì)把宏小區(qū)的異頻啟動(dòng)測量門限開啟得比較晚，但是這會(huì)影響切換到微小區(qū)上的及時(shí)性。為解決這個(gè)問題，在原有RSRP的異頻測量啟動(dòng)門限的基礎(chǔ)上，新引入RSRQ的異頻測量啟動(dòng)門限，既保證宏小區(qū)與微小區(qū)切換性能不受影響，又確保及時(shí)順利切換。

2.4.2? 宏微干擾協(xié)同優(yōu)化

通過采用功率域協(xié)調(diào)，精準(zhǔn)功率參數(shù)優(yōu)化，結(jié)合RF優(yōu)化，控制重疊區(qū)域內(nèi)宏站和小站的信號(hào)強(qiáng)度，其值相差越大，自干擾越小。與此同時(shí)，開啟干擾抑制算法，進(jìn)一步消除干擾，提升整體性能。

2.4.3? 宏微異頻組網(wǎng)下負(fù)荷均衡協(xié)同

對(duì)于高業(yè)務(wù)的熱點(diǎn)區(qū)域，通過微站進(jìn)行精準(zhǔn)吸熱，能最大化地保證熱點(diǎn)區(qū)域的話務(wù)聚焦。如何保證宏微小區(qū)之間的話務(wù)達(dá)到均衡，直接影響到熱點(diǎn)區(qū)域的用戶感知。

諾基亞新的連接態(tài)的負(fù)載均衡算法（AMLE），可以通過X2接口和異頻鄰區(qū)進(jìn)行小區(qū)之間的負(fù)載信息的交互，當(dāng)異頻小區(qū)間的負(fù)載差異超過設(shè)定的deltaCac參數(shù)門限（當(dāng)然還有其他幾個(gè)條件）時(shí)則進(jìn)行小區(qū)間基于AMLE的LB切換，從而實(shí)現(xiàn)小區(qū)間的話務(wù)均衡。

當(dāng)小區(qū)的負(fù)載門限低于Target Load的時(shí)候，小區(qū)會(huì)觸發(fā)和異頻鄰區(qū)的負(fù)載信息交換，當(dāng)主小區(qū)和異頻鄰區(qū)負(fù)載同時(shí)滿足如下條件時(shí)觸發(fā)AMLE的LB切換，使得用戶數(shù)、PRB利用率等基本一致，達(dá)到均衡目的。

a） CACS［CACT （鄰區(qū)的可用容量） - CACS （主小區(qū)的可用容量）］ > AMLEPR：deltaCac。

b） CACS （主小區(qū)的可用容量）