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Small Cell:LTE精品网建设的关键

2015-04-30 10:49
安娜PARKER
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  我国2013年发放了TD-LTE牌照,2015年发放了LTE FDD牌照,经过几期的建设,在LTE覆盖区域内,整体上LTE网络的广度覆盖已经实现,但是还存在深度覆盖的问题,尤其是室内覆盖盲点较多。另外随着移动互联网的发展,目前以宏站为主的建设模式很难满足未来的容量需求。Small Cell采用“小覆盖、大容量”的异构网结构,更适合于LTE的深度覆盖,以满足热点区域的容量需求。Small Cell的广泛部署可以有效提升LTE网络的覆盖性能和容量性能。随着Small Cell产品的不断成熟商用,运营商可以更方便、更快捷地实现LTE异构网部署,为LTE精品网络建设提供多样化的建设手段。

  Small Cell用于室内覆盖优势明显

  Small Cell是低功率控制节点的总称,其概念由Femto Cell演进而来。Femto Forum于2007年6月在伦敦成立,随着Femto Forum的不断发展和壮大,以及Femto Cell技术的不断完善和成熟,2012年2月,Femto Forum正式更名为Small Cell Forum。2013年2月,Small Cell Forum发布了第一个版本Release 1,目前Release 4版本也已经发布。

  目前各主流设备厂商都十分重视Small Cell产品的研发,均推出了商用级别的Small Cell产品。

  在室内覆盖场景下,相比于传统的室分系统,Small Cell的优势主要表现在以下几个方面:在覆盖性能方面,由于靠近目标覆盖区部署,覆盖效果较好;在系统性能方面,支持MIMO,可以提供更高的峰值速率;在容量能力方面,单信源覆盖面积小,可以得到更大的容量;在工程难度方面,射频点少,走线短,主要是网线布放,工程难度较小。

  但由于Small Cell是单点部署,因此在覆盖效果的均匀程度上与传统的室分系统相比还存在不足,另外由于Small Cell并没有大规模商用部署,因此在网络建设成本上也高于传统的室分系统。

  由于Small Cell具有覆盖、容量、工程建设等方面的优势,受到了各主流运营商的青睐,包括中国移动、中国电信、中国联通、AT&T、和记3等都加入了Small Cell商用的阵营之中。

  早在2013年年末,世界各地就已经有46家运营商开通和部署了小基站服务,涵盖了23个国家和地区。其中家庭级Femtocell已有770万台,企业级系统已有10.8万台,另外在市区Small Cell网络中,有9.6万台室内型和3630台室外型设备,同时完成了50个郊区Small Cell商用网的部署。

  从上述统计数据来看,Small Cell在全球范围内已经开始规模商用,主要应用于解决室内覆盖问题。随着国内LTE网络建设的不断推进,覆盖重点由室外转为室内,Small Cell在LTE网络建设中将发挥更大的作用。

  Small Cell广部署是实现异构网络的关键

  随着智能终端的普及,丰富的业务驱动着移动宽带业务的蓬勃发展,网络流量呈爆发式增长。据市场咨询机构估计,就热点地区而言,2016年的总流量将超过2012年的30倍以上。同时移动宽带对数据吞吐率也提出了更高的要求。因此,如何满足热点区域的容量和数据速率需求将是未来移动宽带网络发展的关键。

  为了满足未来容量增长的需求,改变及优化网络结构,构建多频段、多制式、多形态的分层立体HetNet(异构网络),成为未来网络发展的必由之路。

  异构网可以高效地满足网络覆盖和容量需求。Small Cell具有小型化、低功率的特点,部署灵活,可以有效满足覆盖与容量新需求,弥补宏站深度覆盖的不足。因此,Small Cell的部署是实现LTE异构网的关键。

  在Small Cell应用于异构网建设的过程中,应重点考虑以下几个方面的问题:

  ——确定现网问题区域。并不是所有用户集中的区域都需要部署Small Cell,因此运营商需要利用现网数据对全网进行覆盖和容量分析,以确定在覆盖和容量方面需要提升的区域,在这些区域,根据实际情况,确定是否需要部署Small Cell。

  ——选择Small Cell的部署位置。由于在宏站视线距离之下部署会使Small Cell的覆盖范围受到宏站的极大压缩,并且会与宏站之间产生强烈的干扰,因此Small Cell部署时,应避免位于宏站视距之下。

  ——Small Cell的建设方式。在部署Small Cell时,仍然需要考虑传输、供电和天线等配套系统,Small Cell站址的获取难度虽然小于宏站,但是依然存在一些困难。Small Cell的站址选择可以选择公共基础设施、与城市景观融为一体等方式,回传方案可以根据场景选择有线、无线等多种方案。

  ——宏微协同干扰控制。在宏微同频组网中,Small Cell部署的位置、功率输出的大小、干扰协同等因素都将对深度覆盖效果影响很大。根据相关测试,在宏站近点(200米左右)增加Small Cell可进一步提高RSRP,但由于宏微之间的干扰,随着微站功率的提升SINR值下降,平均速率也会同时下降;在宏站中点(350米左右)增加Small Cell可进一步提高RSRP,随着微站功率的提升,平均SINR值有效提升,平均速率也显著提高;在宏站远点(450米左右)增加Small Cell可明显提高RSRP,随着微站功率的提升,平均SINR值大幅提升,平均速率改善明显。

  因此在宏微同频组网中,要严格控制Small Cell与宏站的距离,建议在宏站的中点和远点部署Small Cell,同时采用扇区合并、ICIC等技术控制干扰。

  Small Cell满足LTE立体和深度覆盖的需求

  在LTE网络中引入Small Cell,可以有效扩大网络的覆盖范围和提升网络的容量,Small Cell可以作为LTE宏站的有效补充,在部署时,应该做好宏基站与Small Cell的协作,通过宏微协同,提升LTE网络的室内外覆盖水平。

  ——立体覆盖。目前我国LTE网络建设仍然以宏站为主要建设形式,而宏站一般位于楼顶和铁塔等高处,波束覆盖范围大,但因受到建筑物、树木等影响,覆盖效果不一,存在盲区和弱覆盖区域,而Small Cell设备体积小、易安装,且一些产品已经和天线集成在一起,进一步降低了对站址条件的要求,可用于街道站、居民区深度覆盖、补盲补热等场景,也可灵活地安装在建筑物外墙表面,在不影响市容的情况下与宏站形成一体化的立体覆盖。

  ——深度覆盖。目前LTE多工作于2G频段,而国内TD-LTE的主要频段集中在2.6G。高频段组网必然带来室内深度覆盖的不足,而大规模建设室内分布系统,一方面对投资要求较高,另一方面在很多场景下由于业主的干预,很难进行室内分布系统的建设。在这一背景下,在室内覆盖中引入Small Cell,可以支持MIMO,能够极大地提升室内覆盖的容量。Small Cell可以直接部署在办公区内或安装在走廊,通过内置或外接天线对室内区域进行覆盖,传输可使用大楼内的五类线或运营商的DSL或光纤网络,方便灵活。

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