HetNet：未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的必由之路

隨著智能終端的普及，豐富的業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)MBB（Mobile Broadband，移動(dòng)寬帶）的蓬勃發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)流量呈爆發(fā)性增長(zhǎng)。據(jù)市場(chǎng)咨詢機(jī)構(gòu)估計(jì)，就熱點(diǎn)地區(qū)而言，2016年的總流量將超過(guò)2012年的30倍以上。同時(shí)，MBB對(duì)數(shù)據(jù)吞吐率也提出了更高的要求。因此，如何滿足熱點(diǎn)區(qū)域的容量和數(shù)據(jù)速率需求將是未來(lái)MBB網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的關(guān)鍵。

通過(guò)對(duì)現(xiàn)有宏站擴(kuò)容，如開(kāi)通提升頻譜效率的特性（MIMO（Multiple-Input Multiple-Output，多輸入多輸出）、DC（Dual Carrier，雙載波）等）、增加載頻、分扇區(qū)等，可以進(jìn)一步提升現(xiàn)網(wǎng)容量。在站點(diǎn)易獲得的區(qū)域，通過(guò)增加宏站的數(shù)量，合理調(diào)整宏站的布局，也可以帶來(lái)用戶體驗(yàn)的進(jìn)一步提升。在宏站無(wú)法擴(kuò)容時(shí)，還可以采用小基站來(lái)提升網(wǎng)絡(luò)容量。

為了滿足未來(lái)容量增長(zhǎng)需求，改變及優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，構(gòu)建多頻段、多制式、多形態(tài)的分層立體HetNet（Heterogeneous Network，異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)），成為未來(lái)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的必由之路。

HetNet網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)

在HetNet網(wǎng)絡(luò)部署之前，運(yùn)營(yíng)商應(yīng)首先識(shí)別出話務(wù)熱點(diǎn)區(qū)域，對(duì)于大面積的高話務(wù)區(qū)域，可以通過(guò)增加宏站載波數(shù)或者增加宏站分扇區(qū)來(lái)解決容量需求，對(duì)于小面積的話務(wù)熱點(diǎn)，需要部署小基站。當(dāng)前，宏網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容方式的技術(shù)已經(jīng)基本成熟，而HetNet解決方案主要面臨的是小基站引入后帶來(lái)的新問(wèn)題。

通常小基站的引入，將對(duì)已有網(wǎng)絡(luò)的KPI（Key Performance Indicator，關(guān)鍵性能指標(biāo)）帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn)，但可以通過(guò)合適的宏微協(xié)同方案，在提升網(wǎng)絡(luò)容量和用戶體驗(yàn)的基礎(chǔ)上，最大限度降低對(duì)已有網(wǎng)絡(luò)KPI的影響。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中話務(wù)熱點(diǎn)較多時(shí)，需要部署大量的小基站吸收網(wǎng)絡(luò)話務(wù)。靈活的站點(diǎn)回傳，集成供電、天饋、防雷的一體化站點(diǎn)方案可以降低對(duì)小基站站點(diǎn)的要求和部署成本。當(dāng)海量小基站部署后，HetNet網(wǎng)絡(luò)中宏站和小基站單元需要統(tǒng)一的運(yùn)維管理。易部署、易維護(hù)特性的采用，將進(jìn)一步以降低網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維成本。

精準(zhǔn)熱點(diǎn)發(fā)現(xiàn)

為了保證小基站能有效地分流宏網(wǎng)絡(luò)話務(wù)，必須保證小基站能夠部署在熱點(diǎn)區(qū)域，同時(shí)通過(guò)采集現(xiàn)網(wǎng)UE（User Equipment, 用戶設(shè)備）話務(wù)信息、對(duì)應(yīng)的位置以及柵格地圖，從而獲取現(xiàn)網(wǎng)話務(wù)地圖。

下圖是話務(wù)地圖的一個(gè)例子。圖中，顏色越深表示該區(qū)域話務(wù)量越高，紅色為話務(wù)熱點(diǎn)，黃色為次熱點(diǎn)。

考慮到小基站的覆蓋范圍，建議話務(wù)地圖的精度達(dá)到50m，以方便獲取網(wǎng)絡(luò)的熱點(diǎn)位置，確定需要部署小基站的地點(diǎn)。精準(zhǔn)的部署，可以充分發(fā)揮小基站的作用，吸收更多的話務(wù)。

當(dāng)小基站完成部署后，通過(guò)對(duì)比小基站部署前、后的話務(wù)地圖，便可以評(píng)估小基站部署的效果，并得出下一步小基站的優(yōu)化建議。

一體化小基站

隨著環(huán)保及大眾防輻射意識(shí)的增強(qiáng)，站點(diǎn)越來(lái)越難以獲取。據(jù)分析，未來(lái)運(yùn)營(yíng)商將更多地考慮路燈桿、掛墻等方式部署基站。安裝簡(jiǎn)單及站點(diǎn)簡(jiǎn)潔，成為小基站部署的基本要求。

根據(jù)部署場(chǎng)景的要求，小基站可以集成傳輸、供電、防雷等功能，也可以將傳輸、供電、防雷功能拉遠(yuǎn)，小基站單獨(dú)部署。小基站的外觀可采用方形或球形，方便與周圍環(huán)境融合。另外，為了支持單人安裝，降低人工安裝成本，建議小基站重量小于8kg。

靈活的基站回傳

對(duì)于小基站部署而言，傳輸最具挑戰(zhàn)性。原因在于小基站部署靈活，大多數(shù)小基站站點(diǎn)尚不具備傳輸條件，因此，傳輸解決方案需要具備靈活、低成本、易部署、高QoS（Quality of Service，服務(wù)質(zhì)量）等特點(diǎn)。

小基站最后一公里解決方案包括有線回傳和無(wú)線回傳。當(dāng)站點(diǎn)具備有線回傳時(shí)，優(yōu)先選擇有線回傳。有線回傳主要包括光纖、以太網(wǎng)線、雙絞線、電纜。

光纖作為基站傳輸?shù)闹髁鞣绞剑�建議優(yōu)先選擇光纖。光纖可以直接選擇P2P（Point-to-Point，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)）光纖到站，也可以采用xPON（Passive Optical Network，無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)）實(shí)現(xiàn)光纖到站，同時(shí)在站點(diǎn)部署ONU(Optical Network Unit，光網(wǎng)絡(luò)單元)。根據(jù)當(dāng)前小基站部署要求滿足室內(nèi)覆蓋、室外補(bǔ)盲、容量提升，建議小基站選擇室外型ONU和室內(nèi)型ONU。

無(wú)線回傳部署靈活，但是可靠性較有線回傳低。無(wú)線回傳解決方案主要包括60G、微波、LTE TDD、eBand微波、Wi-Fi（Wireless Fidelity，無(wú)線保真）等。60G作為非授權(quán)頻譜微波，在短距高帶寬小基站部署場(chǎng)景下，有突出的成本優(yōu)勢(shì)。在有2.6G/3.5G TDD頻譜，NLOS （Non Line of Sight，非視距）P2MP（Point-to-Multipoint，一點(diǎn)到多點(diǎn)）的情況下，可考慮LTE TDD回傳方式實(shí)現(xiàn)非視距回傳。在以數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主的低成本部署場(chǎng)景中，可采用Wi-FI回傳。

SON特性

為了滿足MBB的需要，預(yù)計(jì)未來(lái)5年內(nèi)小基站的數(shù)量將會(huì)超過(guò)宏站。易部署、易運(yùn)維等SON特性是降低未來(lái)海量小基站端到端成本的關(guān)鍵：

首先，小基站能夠自動(dòng)感知周圍無(wú)線環(huán)境，自動(dòng)完成頻點(diǎn)、擾碼、鄰區(qū)、功率等無(wú)線參數(shù)的規(guī)劃和配置。與不能進(jìn)行無(wú)線參數(shù)自動(dòng)規(guī)劃的傳統(tǒng)基站相比，小基站的自動(dòng)規(guī)劃和配置能力將使網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃人工投入降低15%。

其次，與宏站相比，小基站開(kāi)站更加容易，只需安裝人員在現(xiàn)場(chǎng)打開(kāi)電源即可，無(wú)需任何配置工作。通過(guò)測(cè)試證明，采用自開(kāi)站、自規(guī)劃、自配置等SON特性后，一個(gè)無(wú)任何經(jīng)驗(yàn)的人員，從小基站安裝到業(yè)務(wù)開(kāi)通，1個(gè)小時(shí)之內(nèi)即可完成。

小基站能夠自動(dòng)感知周圍無(wú)線環(huán)境的變化，如周邊增加新基站；會(huì)自動(dòng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，如自動(dòng)調(diào)整擾碼、鄰區(qū)、功率、切換參數(shù)等，保證網(wǎng)絡(luò)KPI目標(biāo)的達(dá)成。在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化是網(wǎng)絡(luò)維護(hù)工作中投入較大的一部分，通過(guò)自動(dòng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，使這部分人工投入較傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)相比降低10－30%。

宏微協(xié)同

用戶對(duì)MBB流量的需求是逐漸增加的，運(yùn)營(yíng)商可通過(guò)HetNet來(lái)逐漸提升網(wǎng)絡(luò)容量。當(dāng)話務(wù)熱點(diǎn)只是一些零星的區(qū)域時(shí)，通過(guò)少量增加小基站即可。這時(shí)，宏基站和小基站可以采用同頻部署。為了控制同頻部署下宏小基站之間的干擾，需要在宏基站和小基站之間采用協(xié)同方案。在Cloud BB架構(gòu)下，宏小基站通過(guò)緊密的協(xié)同，可以進(jìn)一步提升HetNet網(wǎng)絡(luò)容量和用戶體驗(yàn)。當(dāng)話務(wù)熱點(diǎn)增多，需要在宏站覆蓋范圍內(nèi)部署的小基站數(shù)目增加到一定數(shù)量時(shí)，建議動(dòng)態(tài)分配部分專門(mén)的載頻給小基站，以獲取更大的系統(tǒng)容量。

仿真數(shù)據(jù)表明，一個(gè)宏站加三個(gè)小站（micro BTS或micro RRU）后，該宏站覆蓋區(qū)域內(nèi)網(wǎng)絡(luò)容量和邊緣吞吐量均有明顯提升。HetNet對(duì)容量的提升性能如下圖所示。

每增加一個(gè)微BTS， 宏網(wǎng)絡(luò)協(xié)同容量增益約為80% - 130%；每增加一個(gè)微RRU （Remote Radio Unit，射頻拉遠(yuǎn)單元）, 宏網(wǎng)絡(luò)協(xié)同容量增益約90% - 150%。HetNet對(duì)邊緣吞吐率的提升性能如下圖所示。

1宏站 +3 微 RRU方式對(duì)于邊緣用戶的吞吐率改善明顯，相對(duì)于1宏站 +3微 BTS方式，5%邊緣用戶的增益為400%。 

AAS技術(shù)

MIMO作為無(wú)線網(wǎng)絡(luò)提升頻譜效率、單站點(diǎn)容量關(guān)鍵技術(shù)，規(guī)模商用漸行漸近。MIMO存在多種方式，基本要求基站收發(fā)多通道化、天線陣列化，特別是HO-MIMO （Higher-Order Multiple-input Multiple-output，高階多輸入多輸出），系統(tǒng)根據(jù)空口信道情況自適應(yīng)選擇收發(fā)模式和天線端口。

對(duì)于小基站來(lái)說(shuō)，不同的MIMO技術(shù)帶來(lái)的容量增長(zhǎng)潛力非�？捎^。小基站的無(wú)線環(huán)境客觀上能更有效發(fā)揮MIMO技術(shù)的容量潛力，結(jié)合小基站的站點(diǎn)體積訴求，導(dǎo)致運(yùn)營(yíng)商對(duì)AAS小基站產(chǎn)品的商用需求更為迫切。

支撐MIMO的多流天線陣元同時(shí)具有多個(gè)容量和性能增長(zhǎng)的附加潛力：小區(qū)級(jí)別BF、用戶級(jí)別BF、虛擬波束劈裂扇區(qū)、虛擬波束STSR（Sectorized Transmission Sectorized Receive，定向發(fā)射定向接收），為提升頻譜效率和小基站硬件利用率提供了可能，如小區(qū)級(jí)別BF為就能為小基站提供靈活選站提供可能性，不同場(chǎng)景組網(wǎng)提供10％平均吞吐率和邊緣吞吐率提升。

AAS小基站為未來(lái)網(wǎng)絡(luò)SON提供了硬件支撐。結(jié)合SON功能后，小基站可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀況進(jìn)行自適應(yīng)地覆蓋調(diào)整，進(jìn)一步提升運(yùn)維效率，降低運(yùn)維成本，使小基站高效地分流。

下一代室內(nèi)解決方案

考慮到70－80%的MBB業(yè)務(wù)流量發(fā)生在室內(nèi)，運(yùn)營(yíng)商需要重點(diǎn)解決室內(nèi)容量問(wèn)題。對(duì)于小型熱點(diǎn)，運(yùn)營(yíng)商可以采用小基站室外覆蓋室內(nèi)方案，室內(nèi)直接部署Pico基站等方案。對(duì)于大型建筑的室內(nèi)覆蓋，現(xiàn)在運(yùn)營(yíng)商通常采用DAS （Distributed Antenna System，分布式天線系統(tǒng)）。DAS可以提供比較好的覆蓋及KPI，但DAS的部署很困難，容量增長(zhǎng)能力有限，未來(lái)關(guān)鍵技術(shù)能力（如MIMO等）演進(jìn)受限。同時(shí)，DAS室內(nèi)無(wú)法管控，難定位問(wèn)題，降低了用戶滿意度，并增加了網(wǎng)絡(luò)TCO （Total Cost of Ownership，總體擁有成本）。

隨著大面積室內(nèi)熱點(diǎn)容量增長(zhǎng)，下一代室內(nèi)解決方案在分布式基站的基礎(chǔ)上，通過(guò)引入遠(yuǎn)端射頻單元，簡(jiǎn)化了部署難度。

同時(shí)，通過(guò)軟件對(duì)遠(yuǎn)端單元進(jìn)行配置，可以實(shí)現(xiàn)容量的靈活擴(kuò)容。更重要的是，下一代室內(nèi)解決方案全程可管可控，在集中維護(hù)中心就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)所有遠(yuǎn)端單元的故障定位和修復(fù)。

綜上所述，MBB時(shí)代對(duì)未來(lái)蜂窩網(wǎng)絡(luò)在容量和用戶體驗(yàn)上提出了前所未有的要求，HetNet網(wǎng)絡(luò)是滿足這些要求的必由之路。通過(guò)采用高精度的話務(wù)地圖，能夠?qū)⑿』�站精�?zhǔn)部署在話務(wù)熱點(diǎn)，是保證小基站分流宏站容量的前提；通過(guò)合適的宏微協(xié)同方案，在提升網(wǎng)絡(luò)容量和用戶體驗(yàn)的基礎(chǔ)上，最大限度降低對(duì)已有網(wǎng)絡(luò)KPI的影響；一體化小基站集成了靈活的站點(diǎn)回傳、供電、天饋、防雷等方案，能夠最大限度降低對(duì)小基站站點(diǎn)的要求和部署成本；室內(nèi)是未來(lái)MBB業(yè)務(wù)發(fā)生的重點(diǎn)區(qū)域，下一代室內(nèi)解決方案，在部署靈活性、容量平滑演進(jìn)、遠(yuǎn)端故障定位及修復(fù)上優(yōu)勢(shì)明顯。

典型場(chǎng)景及解決方案  

在MBB時(shí)代，以下典型場(chǎng)景最容易產(chǎn)生容量需求，也是HetNet需要重點(diǎn)覆蓋的場(chǎng)景。根據(jù)形狀室外熱點(diǎn)可以劃分為離散孤立小型熱點(diǎn)HotSpot、連續(xù)街道熱點(diǎn)HotLine、大型空間熱點(diǎn)HotZone。

HotSpot（如星巴克）

覆蓋范圍一般不大，人的移動(dòng)性也不大，但是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求會(huì)比較高；

 HotLine（如上海南京路）

具有人流量大、話務(wù)高的特點(diǎn)。受街道狹長(zhǎng)特點(diǎn)的約束，話務(wù)呈帶狀分布，而且商業(yè)街邊的店鋪也是產(chǎn)生話務(wù)的一部分，因此，對(duì)于商業(yè)街的熱點(diǎn)覆蓋，最好同時(shí)兼顧街邊的店鋪。

 HotZone（如莫斯科紅場(chǎng)）

包括城市中的商業(yè)廣場(chǎng)、旅游休閑廣場(chǎng)等。特點(diǎn)是人流量比較大，具有比較大的話務(wù)需求；話務(wù)需求具有時(shí)效性，如節(jié)假日或周末話務(wù)量會(huì)更大；隨著智能終端的發(fā)展，對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)會(huì)有更大的需求。

根據(jù)室內(nèi)熱點(diǎn)的面積和隔斷分布，熱點(diǎn)可以劃分成室內(nèi)中小型多隔斷、室內(nèi)中小型無(wú)隔斷、室內(nèi)大型多隔斷、室內(nèi)大型空曠。

 室內(nèi)中小型多隔斷（如居民區(qū)）

隨著智能終端的發(fā)展，人們會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)產(chǎn)生較高的需求。一些居民區(qū)（尤其像集體性居住，或者租房者），直接采用移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行語(yǔ)音通信和上網(wǎng)，從而產(chǎn)生較高的話務(wù)需求。

 室內(nèi)中小型無(wú)隔斷 （如中小型商場(chǎng) ）

包括中小型商場(chǎng)、超市、地鐵、活動(dòng)中心等。該場(chǎng)景特點(diǎn)是樓層不高，有移動(dòng)性、容量訴求。

室內(nèi)大型多隔斷（如金茂大廈）

包括大型辦公樓宇、大型高檔酒店等，有覆蓋需求的同時(shí)，還要考慮容量需求。其特點(diǎn)是人員密集，語(yǔ)音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求都很大。由于穿透損耗，使得室內(nèi)部分區(qū)域，如電梯井等，覆蓋不好，而且由于樓層較高，高層部分宏站覆蓋不好。

 室內(nèi)大型空曠（如火車站）

如火車站、地鐵站、汽車站、機(jī)場(chǎng)、大型超市等。該場(chǎng)景具有明顯的人流量大、集中的特點(diǎn)，會(huì)產(chǎn)生比較高的語(yǔ)音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求；具有一定的時(shí)效性，比如周末人的流量比較大。

對(duì)于以上典型的熱點(diǎn)場(chǎng)景，建議采用如下的擴(kuò)容方案：

HotSpot、HotLine、HotZone場(chǎng)景可以采用小基站室外部署方案；室內(nèi)中小型多隔斷場(chǎng)景采用小基站室外覆蓋室內(nèi)方案；室內(nèi)中小型無(wú)隔斷場(chǎng)景可以采用小基站室內(nèi)部署或者小基站+DAS方案；室內(nèi)大型多隔斷場(chǎng)景，室外大型空曠場(chǎng)景可以采用下一代室內(nèi)解決方案。