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随着智能手机和平板电脑的普及，移动互联网和在线视频应用的快速增长，越来越多的设备将连接到移动网络。贝尔实验室估计未来5年蜂窝网络流量增长在25倍左右。如此流量需求将带来基站数目的大幅增加。宏站建设面临的寻址困难,租赁成本,配套机房能耗问题日益严峻,而站点需求过密也将造成干扰严重。
将异构网络引入基站建设
在此情况下，我们认为有效的办法是引入异构网络 (HetNet)。即提高空间利用效率，在更小的覆盖范围内重复利用现有的频谱资源。由宏站组成的上层覆盖网络加上由微基站组成的下层容量覆盖网络的异构网络（HetNet）可以改善热点及室内用户体验，提升系统容量，分担宏站网络压力，降低网络整体建设、运营成本和网络干扰。
图：HetNet对TCO重要组成要素贡献模拟仿真结果（来自贝尔实验室）
为此，上海贝尔推出一种天线射频一体化的微型基站，它可扩大无线覆盖范围，增加无线网络容量，满足室外覆盖室内，室外补盲，室外补热等多种场景需求。此外，微基站部署环境也更为灵活，安装简便快捷，维护简易省事。统计表明，移动数据业务80%来自20%的热点区域和室内。所以将微基站有针对性的部署在这20%区域，将会极大提高网络系统效率。
从覆盖角度看适用于多种场景：
场景一：在宏基站站址选择困难的区域，微基站可用于填补由于宏站点密度不足造成的信号覆盖空洞；
场景二：宏基站信号强度受限的区域，微基站可用于填补由于宏站点业务要求升级造成的信号覆盖空洞；
场景三：在密集城区和城区，微基站可用于增强室内深层次覆盖以及室外末梢弱覆盖区域的信号强度；
场景四：对于郊区和偏远地区的孤岛覆盖，相对于成本较高的宏站点，微基站是性价比更高的解决方案。
从容量角度微基站适用于高话务的热点区域，补充宏网容量不足。还可以配置为专用于数据业务分流的特殊场景。微基站的引入能够快速改善网络质量（QoS/QoE），尤其有利于网络优化微调，亦可明显改善宏站小区边缘区域的上行干扰问题。
MRO微基站在实际应用中成效显著
上海贝尔MRO(Metro Radio Outdoor)是里程碑式的微基站，具备以下优点: 集成了创新的天线和射频，采用Cube集成有源天线的方式，发射效率高，功耗低，体积小，轻便灵活，可任意安装于路灯、公交站，建筑物旁，零站址部署，无需天线安装和机房，摒弃了传统粗、大、笨的天线和铁塔，提供了灵活网络部署条件，还可以帮助运营上降低50%以上的基建和运维成本，实现网络可持续和谐地发展。
在江苏移动大力支持下，上海贝尔 9768 LR MRO于今年6月在南京率先打通全球首个电话，随后通过在南京部署灯杆站及室外覆盖室内典型场景，进一步完成包括MRO之间及MRO和宏站之间同频/异频切换，MRO对宏站上行干扰及性能影响等宏微混合组网性能测试。除了南京，MRO还在青岛、上海、福州、义乌等多个城市部署，下一步扩大规模应用也在实施计划中。
通过实地部署，MRO产品优势得到用户高度认可：MRO体积小，重量轻（9kg），集成有源天线，配套简单，可降低50%~70%的仓储及运输费用，可节省3~4倍的工程安装作业和人力费用；RRU支持挂墙、抱杆(路灯杆、电线杆、监控杆、信号杆等)、房顶安装多种方式，灵活便利；RRU集成有源天线，隐蔽性强易于选址，且完全省去天线安装、馈线安装及减少馈线损耗；基带部分可以置于19英寸标准机柜（宏站机房或室外一体化机柜）和上海贝尔GSM MBI5机柜，实现零占地，且节省近100%工程室内费用；MRO功耗小，耗电低。整体而言，通过实地部署，MRO在网络建设阶段对站点获取费用、运输费用、工程实施费用等CAPEX贡献及在网络运营与维护阶段对机房租赁、节省电力、网络维护等OPEX贡献都得以很好验证。
以下为MRO安装实图示例：
同时MRO取得良好测试结果。在路灯杆天线挂高6米，下倾角零度，上下行时隙配比为2：2条件下实测数据表明：定点测试业务速率下行峰值达到58Mbps，上行达到16Mbps，接近理论极限；下行速率均值超过40Mbps，上行速率均值12Mbps；有效覆盖距离150米。对一幢高20米, 长62米, 宽24米的4层楼面采用一个MRO进行室内覆盖，天线挂高20米，下倾角15度，上下行时隙配比为2：2，实测数据表明：测试区域中各个楼层RSRP〉-110dBm占比达到100%， SINR> -3dB占比达到100%, 覆盖均达到CMCC RSRP(〉-110dBm占 95%)电平和SINR(> -3dB 占95%)要求；对于楼层内下行平均下载速率，4楼均值速率高达50Mbps以上，即使由于有机房阻挡性能最差的2楼均值速率也达到35Mbps以上；峰值速率达到58Mbps，接近理论极限。各项指标都远远高于中国移动的验收指标。
从2011年2月上海贝尔 lightRadio™ 产品发布,到2011年9月与中国移动共同揭晓中文名“灵云无线”，2012年1月同中国移动签订灵云无线框架合作协议，2013年2月在巴塞罗那世界无线电大会上lightRadio小基站获GTI最佳创新大奖，再到2013年6月开始全球首批TD-LTE lightRadio小基站MRO在中国多个城市部署，上海贝尔TD-LTE lightRadio小基站 MRO已经具备大规模商用部署能力。
微基站部署的建议
部署LTE与3G所不同的是， 运营商需要尽可能早的部署微基站，而不必等宏站容量不够时才考虑。这样能减少宏网的庞大部署开销，并快速提高系统容量和用户体验，缩短LTE的成熟周期。借助微基站搭建异构网，目前已被全球的主要LTE运营商所采用。
LTE网络运营初期可以首先部署微基站于如下场景：
在城市宏站覆盖盲区，形成LTE全面覆盖。因LTE初期会尽量利用已有的站址，而现有的站址设计主要为2G/3G覆盖设计，LTE系统可能会存在覆盖盲区。站址已经很密，继续加密非常困难。而对于使用F频段如果与TD-SCDMA共天面的话，优化受限，也会导致出现不少LTE覆盖的盲区。
用于宏站不便部署的区域，如居民住宅小区，旅游景区；微站相比宏站由于体积小，功率小，且天线内置，在居民小区部署更加可行。此时部署若干微站通过室外打室内的方式即可覆盖全小区（通常普通住宅楼一栋楼一个微站 2*5W 即可），而且可以在小区提供更好的QoE体验。
商务区及重点热点区域，如机场候机厅等大型交通枢纽；由于初期的LTE用户集中在数据卡和高端用户，这些区域的使用体验直接影响用户对LTE网络质量评价，所以这些区域在LTE初期就会被重点考虑。这些区域宏站难以提供好的信号覆盖和性能体验，而室内分布系统升级到LTE MIMO的成本较高。这时微基站是较好的替代方案，微基站可用于增强室内深层次覆盖以及室外末梢弱覆盖区域的信号强度。
对于郊区和偏远地区的孤岛覆盖，相对于成本较高的宏站点，微基站也是性价比更高的解决方案。一个2*5W的微基站在这种无高楼及低业务量的场景下，最远可覆盖达2公里。
网络运营中期，随着业务增长，微基站可以逐步增加，或实现区域的连续覆盖，与宏网组成完善的异构网络。为给更多的室内用户持续提供更佳的用户体验，此时可以考虑室内型微基站部署，以代替室内分布系统。
至于组网频率策略，同频组网微基站的部署位置和覆盖范围受限，只可部署在盲点和小区边缘。和宏站重叠部署时，需要一些抗干扰功能支持，需与宏站协同优化，难度较大。而异频组网下的微基站，因无干扰问题，可不受位置限制，易于规划，可以高密度部署，可增加微基站的覆盖范围。微基站可以独立组网和优化。异频部署微基站能够最大化的分流宏网数据流量，有效改善投资回报。
目前中国已经拿出190MHz的频谱资源扶植D频段的TD-LTE。综上考虑微基站最好与宏站异频部署，如果宏站使用F频段，微基站可采用D频段。如果宏站使用D频段，微基站可使用D频段的不同频点。将来的扩容，HetNet架构下频谱资源适当向微基站倾斜能够最大化的提高整体频谱效率。
作者：张小霞
