宏微融合組網的研究成為了未來5G網的演進方式和網絡核心架構

0  前言

隨著LTE網絡建設不斷深入，進入到下半場，網際網路套餐的普及，用戶數量與流量爆發式增長，移動網際網路應用不斷改變，無線環境日趨複雜等諸多因素，LTE網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絡問題，針對這個問題，湖南聯通改變傳統單調以宏站建設來滿足網絡覆蓋的思路，積極探索宏微協同的分層立體組網模式，基於場景特點，分業務類型，從用戶實際需求出發，從網絡分層、頻率規劃、宏微協同立體建設，並結合宏微覆蓋協同，幹擾消除優化、負荷均衡等協同優化策略，打造高品質匠心網絡，低成本滿足用戶「深度覆蓋」和「熱點容量」的需求，降低網絡建設維護成本，實現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

通過大數據對本省用戶行為分析數據表明，超過70%的3G語音和80%的數據業務發生在室內，因此，深度覆蓋質量是用戶感知提升的重要因素。同時，隨著城區結構層網絡的逐步建設完善，網絡規劃及優化在向基於場景化、重深度覆蓋的精細模式轉變，然而城區建築物種類多、密集，傳統宏站建設難度大，效果不佳，這都制約著深度覆蓋的進一步提升。

1.2  移動業務爆發性增長，但業務嚴重分布不均

隨著提速降費的推進和創新性2I2C業務的發展，用戶的流量需求得以爆發性增長，湖南聯通4G業務量從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/年齡層用戶/場景對於移動業務需求存在較大差異，青少年人口聚集區域（如校園）需求旺盛，流量爆發性增長，網絡負荷持續走高，用戶感知下降。然而傳統宏站載波擴容手段受限於中國聯通可用頻譜不足，效果一般，小區分裂擴容難度大，幹擾難以控制，Massive MIMO、高階調製受限於無線環境、終端支持情況，容量提升有限，難以滿足實際用戶需求。

1.3  網絡持續演進，未來5G需要密集化部署

為了解決未來5G網絡數據流量增大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，提升無線系統容量最為有效的辦法依然是通過加密小區部署提升空間復用度，然而隨著小區覆蓋範圍的進一步縮小，小區分裂將很難進行，需要在室內外熱點區域密集部署低功率小基站，形成超密集組網。因此積極探索宏微密集立體化組網方案，將給未來向5G演進奠定基礎。

2  主要做法和成果

2.1  構建「金字塔式層級網絡提升體系」

構建金字塔式層級網絡提升體系（見圖1），基於網絡分層異構組網，結合宏微多元建設手段，實現密集化宏微立體組網，輔以覆蓋增強和幹擾抑制新技術，打造精品網絡，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。

 

2.2  搭建宏微立體組網基礎架構

核心：分層+異頻組網，從而保證網絡建設結構層的穩定性及延伸層的覆蓋靈活性；結構層與延伸層的異頻組網，減少相互幹擾，覆蓋層及結構層的網絡質量得到保障，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，也因為網絡質量良好用戶感知才不受影響。

結構層：由樓頂宏站及路面燈杆/鐵塔站（一般在20 m以上）組成，嚴控站間距和站高，用於保持基礎網絡穩定覆蓋，及吸收大部分網絡容量。3G結構層F1頻點重耕到2 130~2 135 MHz，4G結構層主頻點繼續保持1 840~1 860 MHz。

延伸層：針對深度覆蓋目標區域，通過宏微協同，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域的容量。3G延伸層頻點可採用2 135~2 140 MHz，4G延伸層新建站點採用UL SDR利用2.1 GHz（2 140~2 155 MHz）及現有站點重耕到1 830~1 840 MHz與布局層異頻錯開組網，保證網絡質量與網絡性能。

通過CQT測試驗證，布局層異頻20/10 MHz與布局層同頻組網相比，異頻組網對4G下行性能提升明顯，實際有效覆蓋（邊緣速率覆蓋範圍）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，各類典型場景用什麼信源、用什麼天線、多大增益通過試點驗證，關聯匹配後形成相對感知優效、果最好、成本精準解決方案。

2.4  協同優化技術研究，實現網絡質量提升

宏微協同是宏微立體組網中必不可少的部分，旨在解決宏微、微微之間協同問題，從宏微覆蓋協同策略、幹擾協同、宏微負載均衡等關鍵技術進行優化研究及策略使用，提升宏微融合網絡品質，保障用戶立體感知。

2.4.1  宏微覆蓋協同優化

從精準覆蓋及幹擾控制角度考慮，微基站建設將會發揮越來越大的作用，如何保證大網宏站與微基站在覆蓋區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。傳統情況下，為了考慮宏站整個小區不會因為過早的異頻測量從而引起小區速率下降，一般會把宏小區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，既保證宏小區與微小區切換性能不受影響，又確保及時順利切換。

2.4.2  宏微幹擾協同優化

通過採用功率域協調，精準功率參數優化，結合RF優化，控制重疊區域內宏站和小站的信號強度，其值相差越大，自幹擾越小。與此同時，開啟幹擾抑制算法，進一步消除幹擾，提升整體性能。

2.4.3  宏微異頻組網下負荷均衡協同

對於高業務的熱點區域，通過微站進行精準吸熱，能最大化地保證熱點區域的話務聚焦。如何保證宏微小區之間的話務達到均衡，直接影響到熱點區域的用戶感知。

諾基亞新的連接態的負載均衡算法（AMLE），可以通過X2接口和異頻鄰區進行小區之間的負載信息的交互，當異頻小區間的負載差異超過設定的deltaCac參數門限（當然還有其他幾個條件）時則進行小區間基於AMLE的LB切換，從而實現小區間的話務均衡。

當小區的負載門限低於Target Load的時候，小區會觸發和異頻鄰區的負載信息交換，當主小區和異頻鄰區負載同時滿足如下條件時觸發AMLE的LB切換，使得用戶數、PRB利用率等基本一致，達到均衡目的。

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

b） CACS （主小區的可用容量）<AMLEPR：maxCacThreshold。

c） CACT（鄰區的可用容量）≥AMLEPR：cacHeadroom。

d） UE檢測到的目標鄰區的下行RSRP大於設定的LNHOIF：thresholdRsrpIFLBFilter參數門限。

通過開啟負荷均衡並優化相關參數，兩小區間用戶數和PRB利用率趨向於均衡，效果良好。

2.5  不同場景宏微載波融合協同策略

宏微載波融合可以充分利用運營商不同制式或系統的頻譜資源，將宏站和微站的資源合併，有效提升整網容量，這也是宏微融合組網的關鍵技術之一。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，針對室內外不同場景，制定宏微載波融合的協同策略，提升用戶感知。

2.5.1  室外：宏微小區信號存在差異

策略一：宏微互配，當覆蓋場景中UE分散分布在微站覆蓋區域內，建議使用宏微互配。在該策略配置下：

a） 天線近處及中間區域UE均可佔用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集中在微站覆蓋區域近處，同時非CA區域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） 天線近處用戶佔用微站為主載波CA，在UE集中區域得到速率保證。

b） 非CA區域用戶較少或無UE長期駐留，故速率無需太多保證，分配更多資源給重點區域。

圖5示出的是室外宏微CA部署策略（策略二）。

2.5.2  室內：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，不同頻段小區覆蓋範圍相同，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從外部小區切入時，外部小區信號一般都較好，但進入場內迅速衰減，建議採用同頻切換的策略。

b） 開啟基於質量主載波選擇功能（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頻段後能繼續使用CA，保證速率。

2.6  新技術應用：降幹擾、提性能

2.6.1  下行IS技術&PRB blanking

下行IS：定義了PDSCH調度發生的優選區域，該區域可以擴大或縮小，以適應負載。如果一個高負荷小區與帶有幹擾重構的小區相鄰，eNB將會對該小區進行抑制，從而提高頻率調度增益。通過頻率選擇性調度可以為邊緣用戶分配幹擾較少的資源塊。PDSCH重構的目的是通過建立一個靜態的PDSCH 信道來降低高負荷小區的幹擾。下行幹擾重構能夠重新分配資源到最優區域。

PRB blanking功能：它可以永久地排除某些用於下行調度的 PRB來實現下行幹擾抑制，在每個子幀調度階段都需要考慮，根據現網PRB資源利用情況周期性更新優選RB數量。

2.6.2  上行多點協同（CoMP）和BBU池

在人群密集、集中的聚集區域，需採用多小區提升容量，但是不同小區之間的用戶會相互幹擾，影響用戶感知，實施上行CoMP技術成為抑制幹擾的有效方案，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對鄰近小區都是幹擾信號，開啟了CoMP 後，聯合接收技術形成一個虛擬的天線陣列，在服務小區和其他鄰近小區接收的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。

b） 接收集合：是UL CoMP 集合的子集，從6個小區中選取4個小區。包含1個服務小區和3個協助小區。上行SINR最高的3個小區被選為協助小區。

2.6.3  其他新技術

2.7  典型應用案例

2.7.1  密集景區（鳳凰古城宏微融合組網）

鳳凰古城景區前期僅靠周邊宏站覆蓋，然而古城核心區域內房屋緊湊、小巷狹窄，深度覆蓋嚴重不足。景區新建設備安裝區域協調部署困難，居民對於通信設備極為敏感，傳統建設方式難以施工部署。

針對上述問題，因地制宜，充分利用景區內等公共設施，在核心景區內10個區域，採用RRU掛牆或入箱偽裝，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，和周邊宏微異頻協同組網，同步解決核心區域內3G/4G深度覆蓋。結合基於場景異頻宏微協同參數優化設置，全面保障用戶立體感知。

通過宏微融合組網和相關優化後，景區覆蓋率從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，整體覆蓋略好於友商，SINR、上下行速率領先優勢明顯。

2.7.2  高流量聚集場景（賀龍體育館宏微融合組網）

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，用戶對於數據和語音需求巨大。

2.7.2.1  宏微融合組網和協同優化方案

密集宏微融合組網方案：採用分區域/活動配置，精準覆蓋不同區域，並保障容量需求。

VIP區域（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區域覆蓋，並控制好覆蓋範圍，避免對看臺產生幹擾；舞臺右下側通過手推車配置小基站+Relay回傳來對VIP區域進行覆蓋。

看臺區域：看臺區域採用3個基站、12臺RRU配置，配合定向天線精準覆蓋各看臺區域，室內包廂區域採用1個基站、4臺RRU配置。

同時採用CoMP+BBU池技術，抑制上行幹擾；採用IS和PRB blanking技術，抑制下行幹擾。

2.7.2.2  網絡質量提升效果

賀龍體育館整改優化前後指標對比如下：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%，遠高於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，單小區最大接入用戶數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於超高人流量、超高密度、超高駐留用戶數的場景。原有2個室分站點，3G、4G覆蓋良好。因學生潮和冰雪天滯留的旅客，導致流量暴漲的情況，現有網絡無法滿足，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小區分裂，以現網30 MHz帶寬的1.8 GHz室分小區打底，將現網2.1 GHz室分的30 MHz帶寬清退，這30 MHz分為前後15 MHz分別用於8個mRRU，相鄰mRRU錯頻，採用垂直波瓣角較小的天線，有效控制波瓣範圍，精確覆蓋目標區域，同時結合基於RSRP&RSRQ切換策略，保障微站同室分微微之間切換，確保良好協同，形成精準擴容方案。

實施完成後，SINR提升5.86 dB至15 dB，區域日均流量從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

湖南聯通從現網實際問題和挑戰出發，改變傳統以宏基站和傳統室分建設來滿足網絡覆蓋的思路，通過構建宏基站與微基站的融合組網模式，結合宏微緊密協同和宏微幹擾消除技術優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、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，宏微協同的分層異構密集組網成為了未來5G網的一個可預見的演進方式和網絡核心架構，湖南聯通基於宏微融合組網的研究，為未來5G網絡快速部署打下了堅定的基礎。

打開APP閱讀更多精彩內容

聲明：本文內容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網站授權轉載。文章觀點僅代表作者本人，不代表電子發燒友網立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用，如有內容圖片侵權或者其他問題，請聯繫本站作侵刪。 侵權投訴