宏微融合组网的研究成为了未来5G网的演进方式和网络核心架构

0  前言

随着LTE网络建设不断深入，进入到下半场，互联网套餐的普及，用户数量与流量爆发式增长，移动互联网应用不断改变，无线环境日趋复杂等诸多因素，LTE网络面临着深度覆盖不足、容量和用户速率不断下降等一系列网络问题，针对这个问题，湖南联通改变传统单调以宏站建设来满足网络覆盖的思路，积极探索宏微协同的分层立体组网模式，基于场景特点，分业务类型，从用户实际需求出发，从网络分层、频率规划、宏微协同立体建设，并结合宏微覆盖协同，干扰消除优化、负荷均衡等协同优化策略，打造高品质匠心网络，低成本满足用户“深度覆盖”和“热点容量”的需求，降低网络建设维护成本，实现用户立体感知和投资效益双提升。

1  研究背景

1.1  深度覆盖不足，制约用户感知的提升

通过大数据对本省用户行为分析数据表明，超过70%的3G语音和80%的数据业务发生在室内，因此，深度覆盖质量是用户感知提升的重要因素。同时，随着城区结构层网络的逐步建设完善，网络规划及优化在向基于场景化、重深度覆盖的精细模式转变，然而城区建筑物种类多、密集，传统宏站建设难度大，效果不佳，这都制约着深度覆盖的进一步提升。

1.2  移动业务爆发性增长，但业务严重分布不均

随着提速降费的推进和创新性2I2C业务的发展，用户的流量需求得以爆发性增长，湖南联通4G业务量从2017年6月的600 TB/天快速增长到2018年2月的2 400 TB/天。同时，不同地区/年龄层用户/场景对于移动业务需求存在较大差异，青少年人口聚集区域（如校园）需求旺盛，流量爆发性增长，网络负荷持续走高，用户感知下降。然而传统宏站载波扩容手段受限于中国联通可用频谱不足，效果一般，小区分裂扩容难度大，干扰难以控制，Massive MIMO、高阶调制受限于无线环境、终端支持情况，容量提升有限，难以满足实际用户需求。

1.3  网络持续演进，未来5G需要密集化部署

为了解决未来5G网络数据流量增大1 000倍以及用户体验速率提升10~100倍的需求，除了增加频谱带宽和利用先进的无线传输技术提高频谱利用率外，提升无线系统容量最为有效的办法依然是通过加密小区部署提升空间复用度，然而随着小区覆盖范围的进一步缩小，小区分裂将很难进行，需要在室内外热点区域密集部署低功率小基站，形成超密集组网。因此积极探索宏微密集立体化组网方案，将给未来向5G演进奠定基础。

2  主要做法和成果

2.1  构建“金字塔式层级网络提升体系”

构建金字塔式层级网络提升体系（见图1），基于网络分层异构组网，结合宏微多元建设手段，实现密集化宏微立体组网，辅以覆盖增强和干扰抑制新技术，打造精品网络，精准解决用户不断增长的覆盖和容量需求，提升用户立体感知。

2.2  搭建宏微立体组网基础架构

核心：分层+异频组网，从而保证网络建设结构层的稳定性及延伸层的覆盖灵活性；结构层与延伸层的异频组网，减少相互干扰，覆盖层及结构层的网络质量得到保障，即便延伸层的覆盖过强也不会干扰到宏观的结构层，即便延伸层的覆盖弱化一些，也因为网络质量良好用户感知才不受影响。

结构层：由楼顶宏站及路面灯杆/铁塔站（一般在20 m以上）组成，严控站间距和站高，用于保持基础网络稳定覆盖，及吸收大部分网络容量。3G结构层F1频点重耕到2 130~2 135 MHz，4G结构层主频点继续保持1 840~1 860 MHz。

延伸层：针对深度覆盖目标区域，通过宏微协同，灵活覆盖，与结构层形成互补，定向增强深度覆盖盲点及局部区域的容量。3G延伸层频点可采用2 135~2 140 MHz，4G延伸层新建站点采用UL SDR利用2.1 GHz（2 140~2 155 MHz）及现有站点重耕到1 830~1 840 MHz与布局层异频错开组网，保证网络质量与网络性能。

通过CQT测试验证，布局层异频20/10 MHz与布局层同频组网相比，异频组网对4G下行性能提升明显，实际有效覆盖（边缘速率覆盖范围）得以增强。

2.3  打造场景化精准解决方案

构建积木式精准解决方案库（见图3），各类细分场景建设标准化，各类典型场景用什么信源、用什么天线、多大增益通过试点验证，关联匹配后形成相对感知优效、果最好、成本精准解决方案。

2.4  协同优化技术研究，实现网络质量提升

宏微协同是宏微立体组网中必不可少的部分，旨在解决宏微、微微之间协同问题，从宏微覆盖协同策略、干扰协同、宏微负载均衡等关键技术进行优化研究及策略使用，提升宏微融合网络品质，保障用户立体感知。

2.4.1  宏微覆盖协同优化

从精准覆盖及干扰控制角度考虑，微基站建设将会发挥越来越大的作用，如何保证大网宏站与微基站在覆盖区域能够及时合理进行无缝的重选与切换，这是一个新的课题。传统情况下，为了考虑宏站整个小区不会因为过早的异频测量从而引起小区速率下降，一般会把宏小区的异频启动测量门限开启得比较晚，但是这会影响切换到微小区上的及时性。为解决这个问题，在原有RSRP的异频测量启动门限的基础上，新引入RSRQ的异频测量启动门限，既保证宏小区与微小区切换性能不受影响，又确保及时顺利切换。

2.4.2  宏微干扰协同优化

通过采用功率域协调，精准功率参数优化，结合RF优化，控制重叠区域内宏站和小站的信号强度，其值相差越大，自干扰越小。与此同时，开启干扰抑制算法，进一步消除干扰，提升整体性能。

2.4.3  宏微异频组网下负荷均衡协同

对于高业务的热点区域，通过微站进行精准吸热，能最大化地保证热点区域的话务聚焦。如何保证宏微小区之间的话务达到均衡，直接影响到热点区域的用户感知。

诺基亚新的连接态的负载均衡算法（AMLE），可以通过X2接口和异频邻区进行小区之间的负载信息的交互，当异频小区间的负载差异超过设定的deltaCac参数门限（当然还有其他几个条件）时则进行小区间基于AMLE的LB切换，从而实现小区间的话务均衡。

当小区的负载门限低于Target Load的时候，小区会触发和异频邻区的负载信息交换，当主小区和异频邻区负载同时满足如下条件时触发AMLE的LB切换，使得用户数、PRB利用率等基本一致，达到均衡目的。

a） CACS［CACT （邻区的可用容量） - CACS （主小区的可用容量）］ > AMLEPR：deltaCac。

b） CACS （主小区的可用容量）