HetNet：未來網(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MBB（Mobile Broadband，移動寬帶）的蓬勃發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)流量呈爆發(fā)性增長。據(jù)市場咨詢機構(gòu)估計，就熱點地區(qū)而言，2016年的總流量將超過2012年的30倍以上。同時，MBB對數(shù)據(jù)吞吐率也提出了更高的要求。因此，如何滿足熱點區(qū)域的容量和數(shù)據(jù)速率需求將是未來MBB網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的關(guān)鍵。

通過對現(xiàn)有宏站擴容，如開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，可以進一步提升現(xiàn)網(wǎng)容量。在站點易獲得的區(qū)域，通過增加宏站的數(shù)量，合理調(diào)整宏站的布局，也可以帶來用戶體驗的進一步提升。在宏站無法擴容時，還可以采用小基站來提升網(wǎng)絡(luò)容量。

為了滿足未來容量增長需求，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，運營商應(yīng)首先識別出話務(wù)熱點區(qū)域，對于大面積的高話務(wù)區(qū)域，可以通過增加宏站載波數(shù)或者增加宏站分扇區(qū)來解決容量需求，對于小面積的話務(wù)熱點，需要部署小基站。當(dāng)前，宏網(wǎng)絡(luò)擴容方式的技術(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的新問題。

通常小基站的引入，將對已有網(wǎng)絡(luò)的KPI（Key Performance Indicator，關(guān)鍵性能指標）帶來風(fēng)險，但可以通過合適的宏微協(xié)同方案，在提升網(wǎng)絡(luò)容量和用戶體驗的基礎(chǔ)上，最大限度降低對已有網(wǎng)絡(luò)KPI的影響。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中話務(wù)熱點較多時，需要部署大量的小基站吸收網(wǎng)絡(luò)話務(wù)。靈活的站點回傳，集成供電、天饋、防雷的一體化站點方案可以降低對小基站站點的要求和部署成本。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)一的運維管理。易部署、易維護特性的采用，將進一步以降低網(wǎng)絡(luò)運維成本。

精準熱點發(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區(qū)域，同時通過采集現(xiàn)網(wǎng)UE（User Equipment, 用戶設(shè)備）話務(wù)信息、對應(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，黃色為次熱點。

考慮到小基站的覆蓋范圍，建議話務(wù)地圖的精度達到50m，以方便獲取網(wǎng)絡(luò)的熱點位置，確定需要部署小基站的地點。精準的部署，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，通過對比小基站部署前、后的話務(wù)地圖，便可以評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的增強，站點越來越難以獲取。據(jù)分析，未來運營商將更多地考慮路燈桿、掛墻等方式部署基站。安裝簡單及站點簡潔，成為小基站部署的基本要求。

根據(jù)部署場景的要求，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，小基站單獨部署。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。

小基站最后一公里解決方案包括有線回傳和無線回傳。當(dāng)站點具備有線回傳時，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，點對點）光纖到站，也可以采用xPON（Passive Optical Network，無源光網(wǎng)絡(luò)）實現(xiàn)光纖到站，同時在站點部署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、室外補盲、容量提升，建議小基站選擇室外型ONU和室內(nèi)型ONU。

無線回傳部署靈活，但是可靠性較有線回傳低。無線回傳解決方案主要包括60G、微波、LTE TDD、eBand微波、Wi-Fi（Wireless Fidelity，無線保真）等。60G作為非授權(quán)頻譜微波，在短距高帶寬小基站部署場景下，有突出的成本優(yōu)勢。在有2.6G/3.5G TDD頻譜，NLOS （Non Line of Sight，非視距）P2MP（Point-to-Multipoint，一點到多點）的情況下，可考慮LTE TDD回傳方式實現(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景中，可采用Wi-FI回傳。

SON特性

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

首先，小基站能夠自動感知周圍無線環(huán)境，自動完成頻點、擾碼、鄰區(qū)、功率等無線參數(shù)的規(guī)劃和配置。與不能進行無線參數(shù)自動規(guī)劃的傳統(tǒng)基站相比，小基站的自動規(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，小基站開站更加容易，只需安裝人員在現(xiàn)場打開電源即可，無需任何配置工作。通過測試證明，采用自開站、自規(guī)劃、自配置等SON特性后，一個無任何經(jīng)驗的人員，從小基站安裝到業(yè)務(wù)開通，1個小時之內(nèi)即可完成。

小基站能夠自動感知周圍無線環(huán)境的變化，如周邊增加新基站；會自動進行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，如自動調(diào)整擾碼、鄰區(qū)、功率、切換參數(shù)等，保證網(wǎng)絡(luò)KPI目標的達成。在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化是網(wǎng)絡(luò)維護工作中投入較大的一部分，通過自動網(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MBB流量的需求是逐漸增加的，運營商可通過HetNet來逐漸提升網(wǎng)絡(luò)容量。當(dāng)話務(wù)熱點只是一些零星的區(qū)域時，通過少量增加小基站即可。這時，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，宏小基站通過緊密的協(xié)同，可以進一步提升HetNet網(wǎng)絡(luò)容量和用戶體驗。當(dāng)話務(wù)熱點增多，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，建議動態(tài)分配部分專門的載頻給小基站，以獲取更大的系統(tǒng)容量。

仿真數(shù)據(jù)表明，一個宏站加三個小站（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對容量的提升性能如下圖所示。

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

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

AAS技術(shù)

MIMO作為無線網(wǎng)絡(luò)提升頻譜效率、單站點容量關(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。

對于小基站來說，不同的MIMO技術(shù)帶來的容量增長潛力非�？捎^。小基站的無線環(huán)境客觀上能更有效發(fā)揮MIMO技術(shù)的容量潛力，結(jié)合小基站的站點體積訴求，導(dǎo)致運營商對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具有多個容量和性能增長的附加潛力：小區(qū)級別BF、用戶級別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)級別BF為就能為小基站提供靈活選站提供可能性，不同場景組網(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)狀況進行自適應(yīng)地覆蓋調(diào)整，進一步提升運維效率，降低運維成本，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)，運營商需要重點解決室內(nèi)容量問題。對于小型熱點，運營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。對于大型建筑的室內(nèi)覆蓋，現(xiàn)在運營商通常采用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，容量增長能力有限，未來關(guān)鍵技術(shù)能力（如MIMO等）演進受限。同時，DAS室內(nèi)無法管控，難定位問題，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)熱點容量增長，下一代室內(nèi)解決方案在分布式基站的基礎(chǔ)上，通過引入遠端射頻單元，簡化了部署難度。

同時，通過軟件對遠端單元進行配置，可以實現(xiàn)容量的靈活擴容。更重要的是，下一代室內(nèi)解決方案全程可管可控，在集中維護中心就可以實現(xiàn)對所有遠端單元的故障定位和修復(fù)。

綜上所述，MBB時代對未來蜂窩網(wǎng)絡(luò)在容量和用戶體驗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。通過采用高精度的話務(wù)地圖，能夠?qū)⑿』�站精準部署在話�?wù)熱點，是保證小基站分流宏站容量的前提；通過合適的宏微協(xié)同方案，在提升網(wǎng)絡(luò)容量和用戶體驗的基礎(chǔ)上，最大限度降低對已有網(wǎng)絡(luò)KPI的影響；一體化小基站集成了靈活的站點回傳、供電、天饋、防雷等方案，能夠最大限度降低對小基站站點的要求和部署成本；室內(nèi)是未來MBB業(yè)務(wù)發(fā)生的重點區(qū)域，下一代室內(nèi)解決方案，在部署靈活性、容量平滑演進、遠端故障定位及修復(fù)上優(yōu)勢明顯。

典型場景及解決方案  

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

HotSpot（如星巴克）

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

 HotLine（如上海南京路）

具有人流量大、話務(wù)高的特點。受街道狹長特點的約束，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，對于商業(yè)街的熱點覆蓋，最好同時兼顧街邊的店鋪。

 HotZone（如莫斯科紅場）

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

根據(jù)室內(nèi)熱點的面積和隔斷分布，熱點可以劃分成室內(nèi)中小型多隔斷、室內(nèi)中小型無隔斷、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，人們會對數(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），直接采用移動網(wǎng)絡(luò)進行語音通信和上網(wǎng)，從而產(chǎn)生較高的話務(wù)需求。

 室內(nèi)中小型無隔斷 （如中小型商場 ）

包括中小型商場、超市、地鐵、活動中心等。該場景特點是樓層不高，有移動性、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，還要考慮容量需求。其特點是人員密集，語音和數(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、機場、大型超市等。該場景具有明顯的人流量大、集中的特點，會產(chǎn)生比較高的語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求；具有一定的時效性，比如周末人的流量比較大。

對于以上典型的熱點場景，建議采用如下的擴容方案：

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