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0? 前言
隨著LTE網(wǎng)絡建設不斷深入，進入到下半場，互聯(lián)網(wǎng)套餐的普及，用戶數(shù)量與流量爆發(fā)式增長，移動互聯(lián)網(wǎng)應用不斷改變，無線環(huán)境日趨復雜等諸多因素，LTE網(wǎng)絡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)絡問題，針對這個問題，湖南聯(lián)通改變傳統(tǒng)單調(diào)以宏站建設來滿足網(wǎng)絡覆蓋的思路，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，分業(yè)務類型，從用戶實際需求出發(fā)，從網(wǎng)絡分層、頻率規(guī)劃、宏微協(xié)同立體建設，并結合宏微覆蓋協(xié)同，干擾消除優(yōu)化、負荷均衡等協(xié)同優(yōu)化策略，打造高品質(zhì)匠心網(wǎng)絡，低成本滿足用戶“深度覆蓋”和“熱點容量”的需求，降低網(wǎng)絡建設維護成本，實現(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，隨著城區(qū)結構層網(wǎng)絡的逐步建設完善，網(wǎng)絡規(guī)劃及優(yōu)化在向基于場景化、重深度覆蓋的精細模式轉(zhuǎn)變，然而城區(qū)建筑物種類多、密集，傳統(tǒng)宏站建設難度大，效果不佳，這都制約著深度覆蓋的進一步提升。
1.2??移動業(yè)務爆發(fā)性增長，但業(yè)務嚴重分布不均
隨著提速降費的推進和創(chuàng)新性2I2C業(yè)務的發(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，不同地區(qū)/年齡層用戶/場景對于移動業(yè)務需求存在較大差異，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)絡負荷持續(xù)走高，用戶感知下降。然而傳統(tǒng)宏站載波擴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，難以滿足實際用戶需求。
1.3? 網(wǎng)絡持續(xù)演進，未來5G需要密集化部署
為了解決未來5G網(wǎng)絡數(shù)據(jù)流量增大1 000倍以及用戶體驗速率提升10~100倍的需求，除了增加頻譜帶寬和利用先進的無線傳輸技術提高頻譜利用率外，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)部署提升空間復用度，然而隨著小區(qū)覆蓋范圍的進一步縮小，小區(qū)分裂將很難進行，需要在室內(nèi)外熱點區(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演進奠定基礎。
2? 主要做法和成果
2.1? 構建“金字塔式層級網(wǎng)絡提升體系”
構建金字塔式層級網(wǎng)絡提升體系（見圖1），基于網(wǎng)絡分層異構組網(wǎng)，結合宏微多元建設手段，實現(xiàn)密集化宏微立體組網(wǎng)，輔以覆蓋增強和干擾抑制新技術，打造精品網(wǎng)絡，精準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)基礎架構
核心：分層+異頻組網(wǎng)，從而保證網(wǎng)絡建設結構層的穩(wěn)定性及延伸層的覆蓋靈活性；結構層與延伸層的異頻組網(wǎng)，減少相互干擾，覆蓋層及結構層的網(wǎng)絡質(zhì)量得到保障，即便延伸層的覆蓋過強也不會干擾到宏觀的結構層，即便延伸層的覆蓋弱化一些，也因為網(wǎng)絡質(zhì)量良好用戶感知才不受影響。
結構層：由樓頂宏站及路面燈桿/鐵塔站（一般在20 m以上）組成，嚴控站間距和站高，用于保持基礎網(wǎng)絡穩(wěn)定覆蓋，及吸收大部分網(wǎng)絡容量。3G結構層F1頻點重耕到2 130~2 135 MHz，4G結構層主頻點繼續(xù)保持1 840~1 860 MHz。
延伸層：針對深度覆蓋目標區(qū)域，通過宏微協(xié)同，靈活覆蓋，與結構層形成互補，定向增強深度覆蓋盲點及局部區(qū)域的容量。3G延伸層頻點可采用2 135~2 140 MHz，4G延伸層新建站點采用UL?SDR利用2.1 GHz（2 140~2 155 MHz）及現(xiàn)有站點重耕到1 830~1 840 MHz與布局層異頻錯開組網(wǎng)，保證網(wǎng)絡質(zhì)量與網(wǎng)絡性能。
通過CQT測試驗證，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4G下行性能提升明顯，實際有效覆蓋（邊緣速率覆蓋范圍）得以增強。
2.3? 打造場景化精準解決方案
構建積木式精準解決方案庫（見圖3），各類細分場景建設標準化，各類典型場景用什么信源、用什么天線、多大增益通過試點驗證，關聯(lián)匹配后形成相對感知優(yōu)效、果最好、成本精準解決方案。
2.4? 協(xié)同優(yōu)化技術研究，實現(xiàn)網(wǎng)絡質(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、宏微負載均衡等關鍵技術進行優(yōu)化研究及策略使用，提升宏微融合網(wǎng)絡品質(zhì)，保障用戶立體感知。
2.4.1? 宏微覆蓋協(xié)同優(yōu)化
從精準覆蓋及干擾控制角度考慮，微基站建設將會發(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)域能夠及時合理進行無縫的重選與切換，這是一個新的課題。傳統(tǒng)情況下，為了考慮宏站整個小區(qū)不會因為過早的異頻測量從而引起小區(qū)速率下降，一般會把宏小區(qū)的異頻啟動測量門限開啟得比較晚，但是這會影響切換到微小區(qū)上的及時性。為解決這個問題，在原有RSRP的異頻測量啟動門限的基礎上，新引入RSRQ的異頻測量啟動門限，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)，精準功率參數(shù)優(yōu)化，結合RF優(yōu)化，控制重疊區(qū)域內(nèi)宏站和小站的信號強度，其值相差越大，自干擾越小。與此同時，開啟干擾抑制算法，進一步消除干擾，提升整體性能。
2.4.3? 宏微異頻組網(wǎng)下負荷均衡協(xié)同
對于高業(yè)務的熱點區(qū)域，通過微站進行精準吸熱，能最大化地保證熱點區(qū)域的話務聚焦。如何保證宏微小區(qū)之間的話務達到均衡，直接影響到熱點區(qū)域的用戶感知。
諾基亞新的連接態(tài)的負載均衡算法（AMLE），可以通過X2接口和異頻鄰區(qū)進行小區(qū)之間的負載信息的交互，當異頻小區(qū)間的負載差異超過設定的deltaCac參數(shù)門限（當然還有其他幾個條件）時則進行小區(qū)間基于AMLE的LB切換，從而實現(xiàn)小區(qū)間的話務均衡。
當小區(qū)的負載門限低于Target Load的時候，小區(qū)會觸發(fā)和異頻鄰區(qū)的負載信息交換，當主小區(qū)和異頻鄰區(qū)負載同時滿足如下條件時觸發(fā)AMLE的LB切換，使得用戶數(shù)、PRB利用率等基本一致，達到均衡目的。
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）
c） CACT（鄰區(qū)的可用容量）≥AMLEPR：cacHeadroom。
d） UE檢測到的目標鄰區(qū)的下行RSRP大于設定的LNHOIF：thresholdRsrpIFLBFilter參數(shù)門限。
通過開啟負荷均衡并優(yōu)化相關參數(shù)，兩小區(qū)間用戶數(shù)和PRB利用率趨向于均衡，效果良好。
2.5? 不同場景宏微載波融合協(xié)同策略
宏微載波融合可以充分利用運營商不同制式或系統(tǒng)的頻譜資源，將宏站和微站的資源合并，有效提升整網(wǎng)容量，這也是宏微融合組網(wǎng)的關鍵技術之一。在不同場景下，如何讓用戶更好地體驗宏微融合效果，是研究的重要方向，通過大量測試和研究，針對室內(nèi)外不同場景，制定宏微載波融合的協(xié)同策略，提升用戶感知。
2.5.1? 室外：宏微小區(qū)信號存在差異
策略一：宏微互配，當覆蓋場景中UE分散分布在微站覆蓋區(qū)域內(nèi)，建議使用宏微互配。在該策略配置下：
a） 天線近處及中間區(qū)域UE均可占用CA，更多的用戶可以得到速率保證。
b） 在天線近處切換到微站上，可以分擔宏站的下行控制信道及上行負荷。
c） 該場景下對非CA用戶，在天線近處切換至微站，可以使用較好的信號。
策略二：微站為主載波，當覆蓋場景中UE集中在微站覆蓋區(qū)域近處，同時非CA區(qū)域UE較少或基本無駐留，例如集會，建議配置微站為主載波。在該策略配置下：
a） 天線近處用戶占用微站為主載波CA，在UE集中區(qū)域得到速率保證。
b） 非CA區(qū)域用戶較少或無UE長期駐留，故速率無需太多保證，分配更多資源給重點區(qū)域。
圖5示出的是室外宏微CA部署策略（策略二）。
2.5.2? 室內(nèi)：不同頻段信號強度基本一致
策略：互配主輔，當覆蓋場景為室內(nèi)，不同頻段小區(qū)覆蓋范圍相同，且強度基本一致時，建議使用互配主輔的方式。在該策略配置下：
a） 當UE從外部小區(qū)切入時，外部小區(qū)信號一般都較好，但進入場內(nèi)迅速衰減，建議采用同頻切換的策略。
b） 開啟基于質(zhì)量主載波選擇功能（PCELL_ SWAP），將大部分CA用戶均衡到2.1 GHz頻段上使用CA。既保證了1.8 GHz頻段的負荷，也使得UE到2.1 GHz頻段后能繼續(xù)使用CA，保證速率。
2.6? 新技術應用：降干擾、提性能
2.6.1? 下行IS技術&PRB blanking
下行IS：定義了PDSCH調(diào)度發(fā)生的優(yōu)選區(qū)域，該區(qū)域可以擴大或縮小，以適應負載。如果一個高負荷小區(qū)與帶有干擾重構的小區(qū)相鄰，eNB將會對該小區(qū)進行抑制，從而提高頻率調(diào)度增益。通過頻率選擇性調(diào)度可以為邊緣用戶分配干擾較少的資源塊。PDSCH重構的目的是通過建立一個靜態(tài)的PDSCH 信道來降低高負荷小區(qū)的干擾。下行干擾重構能夠重新分配資源到最優(yōu)區(qū)域。
PRB blanking功能：它可以永久地排除某些用于下行調(diào)度的 PRB來實現(xiàn)下行干擾抑制，在每個子幀調(diào)度階段都需要考慮，根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)PRB資源利用情況周期性更新優(yōu)選RB數(shù)量。
2.6.2? 上行多點協(xié)同（CoMP）和BBU池
在人群密集、集中的聚集區(qū)域，需采用多小區(qū)提升容量，但是不同小區(qū)之間的用戶會相互干擾，影響用戶感知，實施上行CoMP技術成為抑制干擾的有效方案，同時結合BBU 池的技術，可有效解決上行CoMP中對X2接口帶寬的高時延要求。
未開啟CoMP時，UE1對鄰近小區(qū)都是干擾信號，開啟了CoMP 后，聯(lián)合接收技術形成一個虛擬的天線陣列，在服務小區(qū)和其他鄰近小區(qū)接收的UE1的信號都成了有用信號。在該方案中，定義了2種集合。
a） UL CoMP 集合：可定義6個小區(qū)。
b） 接收集合：是UL CoMP 集合的子集，從6個小區(qū)中選取4個小區(qū)。包含1個服務小區(qū)和3個協(xié)助小區(qū)。上行SINR最高的3個小區(qū)被選為協(xié)助小區(qū)。
2.6.3? 其他新技術
2.7? 典型應用案例
2.7.1? 密集景區(qū)（鳳凰古城宏微融合組網(wǎng)）
鳳凰古城景區(qū)前期僅靠周邊宏站覆蓋，然而古城核心區(qū)域內(nèi)房屋緊湊、小巷狹窄，深度覆蓋嚴重不足。景區(qū)新建設備安裝區(qū)域協(xié)調(diào)部署困難，居民對于通信設備極為敏感，傳統(tǒng)建設方式難以施工部署。
針對上述問題，因地制宜，充分利用景區(qū)內(nèi)等公共設施，在核心景區(qū)內(nèi)10個區(qū)域，采用RRU掛墻或入箱偽裝，部署20面新型雙通道射燈天線/微型天線，延伸層多點密集部署，結合U&L SDR技術，和周邊宏微異頻協(xié)同組網(wǎng)，同步解決核心區(qū)域內(nèi)3G/4G深度覆蓋。結合基于場景異頻宏微協(xié)同參數(shù)優(yōu)化設置，全面保障用戶立體感知。
通過宏微融合組網(wǎng)和相關優(yōu)化后，景區(qū)覆蓋率從87.92%提升至97.76%，下行速率從32.6 Mbit/s提升至54.5 Mbit/s，日均流量由21.5 GB提升至95.5 GB，用戶感知明顯提升，整體覆蓋略好于友商，SINR、上下行速率領先優(yōu)勢明顯。
2.7.2? 高流量聚集場景（賀龍體育館宏微融合組網(wǎng)）
賀龍體育館多次舉辦大型體育比賽、演唱會等大型活動，滿員的情況下4G用戶將在12 000人以上，而3G/2G語音用戶預計在10 000人左右，用戶對于數(shù)據(jù)和語音需求巨大。
2.7.2.1? 宏微融合組網(wǎng)和協(xié)同優(yōu)化方案
密集宏微融合組網(wǎng)方案：采用分區(qū)域/活動配置，精準覆蓋不同區(qū)域，并保障容量需求。
VIP區(qū)域（演唱會）：通過北面頂棚的基站，使用窄波束、高增益的天線來往VIP區(qū)域覆蓋，并控制好覆蓋范圍，避免對看臺產(chǎn)生干擾；舞臺右下側(cè)通過手推車配置小基站+Relay回傳來對VIP區(qū)域進行覆蓋。
看臺區(qū)域：看臺區(qū)域采用3個基站、12臺RRU配置，配合定向天線精準覆蓋各看臺區(qū)域，室內(nèi)包廂區(qū)域采用1個基站、4臺RRU配置。
同時采用CoMP+BBU池技術，抑制上行干擾；采用IS和PRB blanking技術，抑制下行干擾。
2.7.2.2? 網(wǎng)絡質(zhì)量提升效果
賀龍體育館整改優(yōu)化前后指標對比如下：SINR從3.96 dB提升至13.03 dB，平均下載速率從32 Mbit/s提升至42 Mbit/s。
2017年3月23日中韓十二強足球賽保障情況：
3G：峰值用戶數(shù)1 192個，話務量高達347 Erl，流量高達13.8 GB；RRC建立成功率達到了99.65%，遠高于改造前孫燕姿演唱會的93%，也是歷次活動保障最高的。
4G：4G峰值總用戶高達8 477個，單小區(qū)最大接入用戶數(shù)673個，峰值流量160.3 GB；無線接通率維持在99.7%以上。
2.7.3? 高流量聚集場景（長沙南站候車廳）
長沙高鐵站候車室屬于超高人流量、超高密度、超高駐留用戶數(shù)的場景。原有2個室分站點，3G、4G覆蓋良好。因?qū)W生潮和冰雪天滯留的旅客，導致流量暴漲的情況，現(xiàn)有網(wǎng)絡無法滿足，急需加強厚度，快速改善用戶感知。
因存量室分站點無法實現(xiàn)小區(qū)分裂，以現(xiàn)網(wǎng)30 MHz帶寬的1.8 GHz室分小區(qū)打底，將現(xiàn)網(wǎng)2.1 GHz室分的30 MHz帶寬清退，這30 MHz分為前后15 MHz分別用于8個mRRU，相鄰mRRU錯頻，采用垂直波瓣角較小的天線，有效控制波瓣范圍，精確覆蓋目標區(qū)域，同時結合基于RSRP&RSRQ切換策略，保障微站同室分微微之間切換，確保良好協(xié)同，形成精準擴容方案。
實施完成后，SINR提升5.86 dB至15 dB，區(qū)域日均流量從541 GB增長到732 GB，日均流量增幅35%，整體PRB利用率從72.7%降至47.5%。整體容量有效提升，用戶體驗明顯改善。
3? 結束語
湖南聯(lián)通從現(xiàn)網(wǎng)實際問題和挑戰(zhàn)出發(fā)，改變傳統(tǒng)以宏基站和傳統(tǒng)室分建設來滿足網(wǎng)絡覆蓋的思路，通過構建宏基站與微基站的融合組網(wǎng)模式，結合宏微緊密協(xié)同和宏微干擾消除技術優(yōu)化解決價值場景用戶深度覆蓋和熱點容量的需求，用戶立體感知明顯提升。
該模式已在景區(qū)、大型交通樞紐、校園、體育場館等重要場景應用，效果顯著，具備很強的推廣價值。同時，宏微協(xié)同的分層異構密集組網(wǎng)成為了未來5G網(wǎng)的一個可預見的演進方式和網(wǎng)絡核心架構，湖南聯(lián)通基于宏微融合組網(wǎng)的研究，為未來5G網(wǎng)絡快速部署打下了堅定的基礎。
工商網(wǎng)監(jiān)
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