城市密集居民區4G LTE網絡協同覆蓋解決方案

吳有曉

(廣東省電信規劃設計院有限公司，廣東 廣州 510630)

城市密集居民區4G LTE網絡協同覆蓋解決方案

吳有曉

(廣東省電信規劃設計院有限公司，廣東 廣州 510630)

針對城市密集城區的信號覆蓋存在薄弱、宏站無法完全覆蓋、規劃建站樓宇業主的強烈反對等主客觀原因，致使密集市區的弱覆蓋成為運營商一直未解決的難題。為解決末端補盲這一短板，本文提出采用微站對主干道及小區邊緣進行靈活協同覆蓋方案。實測結果表明：覆蓋的道路及小區邊緣較以前RSRP、SINR值有明顯的提升；同時MR的提取驗證了該覆蓋區域的弱覆蓋比例明顯降低。協同覆蓋的解決方案對城市密集區域深度補盲具有深遠意義。

深度覆蓋；場景；小基站；MR；RSRP；RS-SINR

1 引言

近年來，隨著光網傳輸數據以及多媒體等業務的快速發展，為滿足對移動用戶、移動技術以及移動多媒體的需求，第四代移動通信得到用戶的普遍應用，同時，截止2017年移動用戶已突破8.7億。針對移動用戶業務的迅猛增長以及接下來的4G的深度延伸，室內業務增長的同時，室外數據用量更加集中；據電信運營商統計發現70%的用戶流量發生在室外基站。目前，運營商也存在一些困局：盡管移動網絡的快速發展，但用戶高密度區域、居民區域、城中村等區域，傳統的室分方案對運營商無力承擔，投資回報率過低，同時用戶投訴較多，流量需求受到壓抑；如今，對于運營商來說，數據業務是當前形勢下新的機遇與挑戰，為滿足室外數據業務需求，同時高質量地保證用戶的體驗，運營商需要更快、更高效的室內外深度覆蓋解決方案[1-3]。

2 4G深度覆蓋分析

2.1 4G客戶投訴分析

根據國內某一線城市電信運營商2016年1-5月份用戶4G移動上網及通話質量投訴分類統計進行分析。實際發現由于信號覆蓋不足問題引發的投訴高達35%，從一定程度上說明城市密集居民區4G深度覆蓋嚴重影響用戶感知和體驗。

表1 2016年某一線城市電信運營商1～5月4G投訴情況統計

2.2 4G覆蓋網絡側分析

據國內某一線城市電信運營商為例，截止2016年底，該電信運營商規劃3G/4G基站共計5663個，其中接入現網個數為4998個，開通率達到了88.26%，對關內核心城區及關外區域實現了連續覆蓋。然而通過對現網基礎數據的收集仿真，MR數據分析以及相應的DT測試，顯示仍有部分區域處于弱覆蓋；同時對于單一室內進行網管數據提取分析，數據顯示室內弱覆蓋率為30%。本文結合用戶的直接反饋（用戶投訴）情況、網絡現狀分析、高話務區域等多維度數據進行綜合分析發現，弱覆蓋區域主要聚集于城市密集居民區場景。因此，能否有效地對城市居民區域進行高品質的覆蓋是網絡建設中所面臨的一個重要問題。為解決城市密集居民區的4G信號的完全覆蓋，在工程建設中常采用宏站、傳統室分以及lampsite等方案，但由于業主的種種情況，例如對天線敏感、阻礙建設等因素，使得用戶投訴與信號的覆蓋呈現死鎖的境地。所以，在快速發展的現代化城市，急需考慮采用一種低成本、靈活性高、易實施的解決方案[4-5]。

3 一體化微站介紹

3.1 微站介紹

微站，顧名思義，就是基帶處理單元與射頻單元封裝于同一設備中，內置集成天線。具有適應性強、靈活性高、施工方便等突出優點，可配合相應的市政工程進行同步施工，有效解決居民區周邊的弱覆蓋死鎖難題。同時，由于微站的一體化特點使得其可以適應不同的安裝環境，支持掛墻、燈桿、天花等區域；可支持360度全方位的調整，不需要建設機柜。這樣微站的建設既保證了建設的工程進度，又在一定程度解決了深度覆蓋，相比于分布式宏站來說，微站不管在站址、設備維護以及功耗等方面都具有顯著的優勢，其維護成本可比宏站降低45%左右，由于微站的建設僅僅利用原有市政基礎設施等配套設備，與宏站相比，單站的投資可節省36%左右。例如RRU3630E/3930E微站，該微站可提供高話務熱點區域的連續組網，易獲取、部署，同時支持小區合并避免鄰區干擾。由于其模塊化的機構，極大節省了其安裝和維護的時間開銷。

3.2 場景分析

根據微站的物理特性，具備一系列的補盲優勢，就其應用而言，具備室外居民密集區域補盲、室外補熱、路邊打小區等應用。據部署開通后實測結果表明，微站在三種場景中能夠有效解決弱覆蓋區域問題。

(1)室外居民密集區域補盲

在此場景中，分為同頻與異頻補盲類型，由于是密集的居民區，樓宇高度一般處于6—8層左右，由于密集宏站損耗過大，使得信號有效性降低，通過路邊和小區協同的方式，一方面解決道路的弱覆蓋，有效提升小區的覆蓋，RSRP、SINR及吞吐量較以前具有明顯改善。

(2)路邊補熱

對熱點區域，宏站區域之間數據業務的高密集區域（加之宏站的談點壓力無法保證開通率），僅僅依靠現網的宏站無法實現冗余，從而影響對電信品牌的宣傳，為實現路邊補熱，在宏站之間添加微站，有效針對熱點區域容量進行彌補。經部署實測結果顯示，添加微站之后，該區域的吞吐量較以前相比提高了2倍左右。在工程建設中，考慮到微站與宏站之間的同頻干擾情況，建議采用異頻進行補熱。

(3)室外打室內

針對此場景，一般情況是由于室內分布無法建設的場景（業主對宏站天線敏感），周邊宏站無法有效覆蓋，信號路損較為嚴重，一般采用微站覆蓋室內，利用位置的機械方位角的靈活性特點，實現對建筑的有效覆蓋。一般情況下，微站的內置天線可以外置，在條件允許或特定需求的情況下，外置天線盡量選用增益相對較高的天線，實現小區室內的覆蓋；對施工難度大的站址，可降低天線要求；微站在實際應用中，常常采用2*5W的發送功率。

4 規劃建設方案

根據長期的規劃設計以及相應的工程建設經歷，根據本文中所涉及的具體弱覆蓋區域，進行實地勘察測試分析，結合小區周邊的市政基礎設施情況，對該典型的城市密集區域提出了一種協同覆蓋（雙兼顧）的解決方案。

本文提出覆蓋道路兼顧覆蓋小區邊緣，覆蓋小區內部兼顧覆蓋小區周邊道路的協同覆蓋方式，充分利用市政的基礎設施（例如監控、路燈桿等），采用微站形式進行規劃部署，具體解決方案如下：

(1)覆蓋道路兼顧覆蓋小區邊緣

小區周邊道路，通過市政部門協商，征求使用美化路燈桿或公安監控桿，報批后，采用分布式設備+路燈桿/監控桿的模式進行建設，同時為防止宏站小區干擾，采用2.1GHz的頻段，在路口處兼顧小區與道路時，采用小區合并的形式進行覆蓋，雖在一定程度上限制容量，但有效提升深度覆蓋。具體如圖1、2所示。

圖1 安裝實施圖

圖2 工程施工圖

(2)覆蓋小區內部兼顧覆蓋小區周邊道路

小區業主對宏站天線敏感，為解決投訴與信號之間的死鎖問題，采用微站對打小區居民區域，在小區樓宇的外墻掛墻安裝微站，滿足小區邊緣的覆蓋[6-7]，同時兼顧周邊道路。通過這種靈活部署，一改傳統的組網方式，對信號的覆蓋的深度和廣度都有質的提升。

針對城市密集居民區的協同覆蓋的雙兼顧方案，其自身存在一些顯著的特點：

(1)在覆蓋方面，波瓣較寬，有效覆蓋道路，兼顧毗鄰路邊的居民小區的覆蓋，有效解決由于樓宇阻擋的道路盲區；

(2)在資金方面，單站的投資估算在2萬元左右，遠遠低于宏站的投資成本，當然在覆蓋范圍上微站還具有一定的局限性。

(3)在工程進度方面，施工周期較短，部署靈活，有效及時對宏站盲區或不利于建設宏站的區域進行快速部署補盲。

所以，微站的部署具有易施工、工程投資低、覆蓋范圍靈活等優點，針對其自身固有的特點，再結合運營商自身弱覆蓋場景，從而有效解決密集居民區的弱覆蓋的需求問題；同時，在熱點區域、待擴容區域等，宏站無法有效保證的情況下，微站可以在此場景中大大發揮其優勢。在本文中，結合電信的需求及相應微站的物理特性，實際參考密集居民區的場景及周邊宏站的分布開通情況，提出雙兼顧的深度覆蓋解決方案，充分發揮微站的靈活性、施工快等特點，完成城市密集居民區4G系統覆蓋的應用[8-9]。

5 建設前后效果驗證

愛榕園小區位于某城市蛇口區域，區域處于較為密集的居民區，周邊毗鄰后海大道、工業八路、工業九路等主要路段，由于小區居民對信號覆蓋感知要求較高，同時，區分進行多次與周邊規劃樓面業主商談建立宏基站，都遭到業主及用戶的投訴、阻撓等主客觀意見，兩者形成對立矛盾，導致基站建設一度拖延，長達2年之久，致使4G信號覆蓋較差，直接影響用戶感知。

為解決此類典型密集小區的4G信號覆蓋問題，充分利用周邊資源，采用“BOOK RRU+視頻監控桿”的解決方案進行規劃設計施工，起到了很好的覆蓋效果，提升了該小區及周邊居民的滿意度。

5.1 DT對比測試

初期宏站的規劃為3個，覆蓋該小區及周邊道路，由于長期的業主反對，導致無法建設。采用一體化微站協同覆蓋的替代方案，15天左右完成部署開通。利用Probe v3.5路測軟件，對規劃實施方案進行驗證，對該小區邊緣主干道及小區內道路進行測試信號的覆蓋。

圖3 DRIVER TEST測試（開通前）

圖4 DRIVER TEST測試（開通后）

由圖3、4得知，通過采用“監控桿+RRU”的方式，借助現有城市規劃的基礎設施，減少成本投入；開通前后根據圖中RSRP值可以表明某城市蛇口愛榕園小區周邊的道路覆蓋具有較大的提升（統計平均RSRP值為-80 dBm），同時對主干道邊緣樓宇樓道內信號也有了明顯的增強。

5.2 MR對比測試

根據部署前后，電信用戶的使用情況，后臺網管統計數據上報情況對比MR的分布情況如下：

圖5 部署規劃（開通前）

圖6 部署規劃（開通后）

通過圖5、6分析得知，通過規劃開通前后專題圖層MR分析表明，該小區覆蓋達標的柵格數目由上一季度的7882（弱覆蓋占比區間[0,5%]），增長至當前季度的10663（弱覆蓋占比區間[0,10%]），達標柵格數目明顯增長，通過專題圖層顯示弱覆蓋柵格明顯減少，電信用戶手機上報的弱覆蓋區域顯著降低；同時，圖6表明，該區域小區[0,10%]區間的弱覆蓋占比占據絕對優勢，從一定程度上解決了電信用戶投訴比例較高的問題，靈活解決了宏基站無法在該區域樓宇建設的主客觀原因，提升了電信用戶體驗。

通過MR用戶上報數據分析，根據RSRP區間全區域及RSRP區間室外弱覆蓋柵格統計，對該市蛇口全區域RSRP區間(dBm)的提升比例RSRP>=-105,RSRP>=-115分別為：13.17%，-0.32%；室外RSRP區間(dBm)的提升比例RSRP>=-105,RSRP>=-115分別為：2.6%，0.5%。全區域蛇口RSRP>=-105的提升比例為13.17%，從MR的數據分析看出，比前一季度相比，采用小基站區域覆蓋提升效果明顯；同時，單獨的室外蛇口全區域RSRP>=-105的提升比例為2.6%，通過對小區周邊道路及小區邊緣覆蓋，直接對整體區域MR的弱覆蓋柵格數目的減少影響顯著，在一定程度上提升了4G信號的覆蓋占比。

5.3 用戶體驗對比測試

在開通前后隨機對該部署區域的小區內居民及該小區邊緣的主干道的行人隨機調研67人，對深度覆蓋滿意度進行調研統計。統計分析結果如圖7所示。

圖7 部署規劃（開通對比）

通過工程實施后，對電信用戶調查得知，電信用戶體驗4G下載速率滿意度82%，通話質量滿意度91%，用戶投訴減少，對該市蛇口愛榕園小區邊緣居民樓及小區周邊主干道的覆蓋提升比例效果明顯；同時，在投資、施工進度、靈活度等方面具有宏站無法比擬的優勢，在一定程度上對電信業務推廣宣傳起到積極的作用。

6 結論

在城市密集居住區域特殊環境中，保證主干道、小區邊緣及小區內部道路的信號覆蓋，對部署協同、降低成本、提升城市密集區域信號深度補盲具有深遠意義。針對城市密集城區的信號覆蓋存在薄弱、宏站無法完全覆蓋、規劃建站樓宇業主的強烈反對等主客原因，本文提出采用“BOOK RRU+視頻監控桿”的建設方案對小區邊緣樓宇及道路弱覆蓋區域靈活規劃布點，采用雙兼顧方式，即覆蓋小區兼顧覆蓋道路，覆蓋道路兼顧覆蓋小區邊緣，具有投資少、覆蓋靈活、施工快捷、用戶體驗好等優點。最后通過Probe v3.5對小區內及邊緣道路進行實際測試，同時使用信號測試APP對邊緣樓宇進行樓道內測試。通過測試結果對比：實施后，DT方面小區周邊主干道及小區邊緣的RSRP值處于-80dBm～-95dBm區間（RSRP提升了10～20dBm）；MR弱覆蓋比例占比為2%，同比減少5個百分點；對小區周邊及小區居民需求調研，居民滿意度占比達85%。該方案實現了城市密集城區的快速補盲，對全面推進VoLTE具有深遠的應用價值。

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Solution of 4G LTE Network Collaborative Coverage in Urban ResidentialArea

Wu Youxiao
(Guangdong Planning and Designing Institute of Telecommunications Co,Ltd,Guangzhou 510630,Guangdong)

For the reasons that the signal coverage of the urban residential area is weak,macro eNB does not completely cover the area,and building owners strongly oppose the planning of the building site,the weak coverage has become an unsolved puzzle for operators in densely urban areas.In order to solve the problems,a new solution is proposed,which can cover the roads and residential district edge.Finally,the experiment results show that the coverage rates of roads and residential district edge are higher than those of previous RSRP and SINR.The proportion of weak coverage is obviously reduced through MR analysis in this region.So,the collaborative solution has great significance to enhance the signal coverage in in densely urban areas.

depth coverage;scene;small cell;MR;RSRP;RS-SINR

TN929.5

A

1008-6609(2017)08-0039-04

吳有曉(1987－)，男，廣東廣州人，碩士研究生，信息系統集成項目管理工程師、二級通信設計師，研究方向為無線網絡規劃設計、計算機網絡安全、入侵檢測等領域。