理论教育 热点和盲点识别及覆盖的方案

热点和盲点识别及覆盖的方案

时间:2023-06-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:DT/CQT测试是无线网络优化的重要手段,有助于性能指标的持续改进,也是宏基站小区盲点识别的最有效方式。因此宏基站覆盖区域内部准确的识别热点区域可以通过技术手段结合常识判断。

热点和盲点识别及覆盖的方案

异构网络尤其是微基站部署最主要的目的就是“补盲”与“吸热”。前者是当宏基站覆盖出现盲点时,通过在宏基站的覆盖盲点区域增加微基站来补充整个系统的覆盖盲区,以保证连续覆盖;后者则是在某些流量需求巨大的局部热点区域增设微基站以达到对宏基站流量的分流作用,提升系统整体容量。可以预见,在宏基站部署相对稳定的情况下,如果解决好干扰问题,增加微基站的数目会提升系统的覆盖与系统容量。但微基站实际部署时,另一个重要问题是建设和维护成本。当前微基站部署除去设备成本外,一个重要的成本支出就是站址选择费用。物业入场费用,高企机房租赁价格节节攀升,导致每增加一个微基站会加重费用的支出,因此从运营商角度看,微基站虽然可以带来覆盖与系统容量的提升,但无限制地增加微基站会加重成本负担,因此微基站的实际部署应该是满足业务需求和运营成本间的折中方案。

因此,微基站实际部署的核心问题就是:①在哪里部署最划算?②部署后微基站的覆盖有多大?

本节将从微基站建站的实际问题出发,从微基站的选址思路以及微基站的覆盖需求方面阐述微基站的实际部署问题。

1.热点、盲点识别技术

热点发现技术是用于识别实际异构网络部署中宏基站覆盖区域的盲点以及流量的热点,用于指导微基站的部署。在宏基站覆盖范围内,小区盲点是必须要识别并解决的,因为覆盖是运营商网络关键的考核指标;而小区热点识别则是提升运营商移动网络通信质量的关键,由于网络容量有限,现实场景中某区域高密度的用户在网使用(该类场景是存在而且常见的,如写字楼、酒店、商场等)将极大占用网络的资源,使得网络服务质量下降。因此通过对热点地区进行分流,可以降低宏基站的容量负荷,提升无线网络使用体验。

传统同构网络中,运营商的网规网优部门也会统计基站覆盖区域的流量、忙闲等信息,但是这种统计主要为网络维护、网络分析、网络优化而进行,以一个宏基站覆盖范围为单位。而在异构网络尤其是微基站部署中,要明确在一个宏基站覆盖范围中哪些区域是热点需要建微基站分流,哪些区域是盲区需要建微基站补盲。因此,在已经部署的宏基站覆盖区域,需要细分识别出热点与盲区。

小区覆盖盲区需要通过下行场地测试进行,主要通过DT(Drive Test,路测)与CQT(Call Quality Test,通话质量测试)的方式遍历可能的盲点区域,通过测试数据寻找宏基站信号不可达区域,从而确定补盲微基站需要覆盖的区域。DT/CQT测试是无线网络优化的重要手段,有助于性能指标的持续改进,也是宏基站小区盲点识别的最有效方式。但传统测试方法操作专业度高、测试设备成本高、车辆与设备很难遍历所有可能的覆盖盲区,效率较低。目前下行场地测试寻找盲点具有更高的需求:开发成本更低、培训操作简易、测试专业性降低以及测试设备和方法更适用,以降低测试的设备成本与测试人力成本,让场地测试更适用应用场景,也更贴近实际测试人员的使用习惯。已经有相关设备厂商开发出手持式测试工具,网优人员只要携带一部测试手机,即可完成各种无线数据的采集,将路测变成可以随时随地进行的工作,而且操作简便,即使是非专业人员,简单示范后也可以成为网优工作的“义务测试工程师”。测试数据与传统模式的一致,可以使用相关软件进行专业分析。

热点区域,顾名思义是指小区覆盖区域内,某局部区域呼叫量与业务量密度较其他区域高,即可能该区域终端数量更多或者终端数量不多但业务量需求集中。传统上,运营商并未真正遇到容量的瓶颈,其考核指标更着重强调小区的覆盖,满足任何区域均有信号的要求;但随着高速数据、移动互联产业的蓬勃发展,电信运营商可以用来吸引用户的除了覆盖指标以外,也应该同时重视数据服务质量的指标,即用户的数据传输、上网体验等是否更佳。因此,电信运营商有必要调整其工作目标,进行网络优化、网络规划的时候,将考核指标由更注重覆盖完全调整到覆盖结合市场需求与用户数据体验,这就需要电信运营商在满足覆盖的前提下,针对用户的无线数据体验需求而进行网优与网规。

进行这样的网规网优的前提就是准确地识别小区热点区域。如果小区热点区域识别不准确,并根据不准确的识别结果建设微基站,有可能导致微基站吸收流量的能力有所浪费,同时真正的热点区域的流量吸收问题却并未解决,造成运营商需要继续投入建设更多的微基站,投入产出比严重降低。经典的热点识别方法有“流量地图”法,通过对一个大区域中每个宏基站中流量的统计,识别出大区域中的流量热点情况,但该方法识别精度为小区级别,对小区内部更细分区域的流量高低判断无法实现。

因此宏基站覆盖区域内部准确的识别热点区域可以通过技术手段结合常识判断。技术识别方面,以LTE系统为例,其在系统侧可以通过定位参考信号粗略地识别终端UE的大概位置,对热点区域有初步判断;常识判断方面,由于热点区域通常是可以通过常识进行判断,如写字楼、学校、商场以及火车站机场等人流密集区域,因此在系统侧粗略识别热点区域的基础上结合常识判断,可以较准确地定位热点区域。

识别技术层面,可参考如下方法(以LTE系统为例):

第一,将宏基站覆盖区域预分成n个区域(如图5-49,n=7),划分方法主要依据角度(方向)与距离两个维度进行划分,即分别将距离与角度细分,得到一系列细分的区域,并将之编号。区域分得过粗(如就分成两个区域),定位准确度高,但意义不大;区域分得过细,定位准确度将大幅下降,可参考性差。因此,将宏基站区域合适地进行划分,是技术层面识别热点的先决条件。

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图5-49 宏基站覆盖区域细分举例

第二,LTE宏基站通过定位参考信号对每一个UE进行粗略定位,并通过对每一个UE的接收信号的强弱粗略判断其与宏基站间的距离,通过终端辅助上报相关信息如AOA(Angle-of-Arrival,信号到达角度)结合TA(Time Advanced,时间提前量)的方式或TDOA(Time Difference of Arrival,到达时间差)的方式,获得UE在角度以及距离方面的相关信息。LTE系统可以综合上述信息,对UE位置进行判断,并将每一个UE划分到一个细分区域中。

第三,LTE宏基站侧需要对所有UE的相关通信信息进行统计,包括判断所得UE所在区域,每个UE在每个区域的无线数据使用量,并每隔一段时间更新UE的位置信息(因为UE在区域中可能会移动,从一个细分区域移动到另一个细分区域中)。

最后,根据LTE宏基站侧统计信息,反馈相关结果,判断每个细分区域的热点情况。

需要说明的是,技术层面的热点区域识别并不是完全精确的,因为实际无线信号传播过程中存在多径、非视距等原因,导致在基站侧接收到的可能属于某区域的信号实际上来自另一各区域;另一方面,我们假定宏基站内的传播环境具备长时统计的稳定性,因此,如果我们判断存在一个热点区域,那么这个热点区域应该是存在的,并且具体所在区域也不会偏离规划区域太远。因此在技术层面对细分区域进行热点判断之后,技术人员可以对每个区域进行实地考察,通过常识判断,对热点区域划分判断结果进行修正,得出宏基站覆盖范围内准确的热点区域,为站址选择提供依据。

2.微基站部署的站址选择与频谱规划(www.daowen.com)

根据宏基站覆盖范围内所测得和识别的覆盖盲点与流量热点,需要建设相应的微基站以满足覆盖和流量的需求。微基站在成本、站址要求、环境适应性上,均比宏基站更适合进行盲点补充覆盖和热点流量吸收。

一般来说,室内场景,如写字楼、学校图书馆、商场等是覆盖盲点与流量热点的主要潜在场景。室内环境由于墙体等的阻隔,很容易出现信号盲区;同时,从近几年运营商的统计数据看,如图5-50所示,虽然室内覆盖面积只占移动通信覆盖区域总面积的20%左右,却产生了所有覆盖区域业务量的70%。因此室内场景是异构组网中微基站要解决的最重要场景。

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图5-50 移动通信业务量对比以及室内业务量分布

室内覆盖解决方案大致有三种,宏基站室外覆盖、室内分布系统和微基站覆盖。

·宏基站覆盖方式是以室外宏基站作为室内覆盖系统的信号源。适用于低话务量和较小面积的室内覆盖盲区,在市郊等偏远地区使用较多。直放站也属于此类,在室外站存在富余容量的情况下,通过直放站将室外信号引入室内的覆盖盲区。

·室内分布系统是用于改善建筑物内移动通信环境的一种方案,是通过各种室内天线将移动通信基站信号均匀地分布到室内的每个角落,从而保证室内区域理想的信号覆盖。

·微基站覆盖是指通过在建筑附近或内部增加微基站,使得信号在建筑物内得以覆盖,并可吸收更多热点数据流量。

宏基站覆盖方式中,如果通过增加宏基站来解决室内覆盖,则要面对机房、传输资源、站址资源等挑战,如果通过增加附近宏基站的功率来解决室内覆盖,牵一发而动全身,将影响网优网规的整体工作,同时对宏基站无线指标尤其是掉话率的影响比较明显,因此宏基站是解决室内覆盖与流量问题的消极选项。室内分布系统的建设,可以较为全面有效地改善建筑物内的通话质量,提高移动电话接通率,开辟出高质量的室内移动通信区域,但室内分布系统建设成本高,所需硬件条件苛刻,而且回收成本难度高,仅有部分建筑,如写字楼、商场等有建设室内分布的价值。通常情况下,微基站覆盖与宏基站覆盖方式相比是更好的室内系统解决方案。微基站不需要机房等基础设施,而且设备体积较小、站址选择更多、建设灵活,同时通话质量比宏基站覆盖方式要高出许多,对宏基站无线指标的影响甚小,并且具有增加网络容量的效果。

微基站覆盖满足室内覆盖和容量需求方面,其站址选择除了依据识别出的覆盖盲区和热点流量外,也受建筑物结构的影响,并不能随意选择。对于大型写字楼等,如何将信号最大限度、最均匀地分布到室内每一个地方,是网络优化所要考虑的关键。在5G网络建设初期,因微基站设备的需求量尚未有爆发式增长的动力,设备价格相对较高;待网络建设中后期,微基站设备会有较强需求,设备价格也会因规模经济而下降。因此,对于室内覆盖与容量问题的解决,需要综合权衡移动网络和运营商的多方面因素才能定夺,相对而言,在网络中后期微基站覆盖方式是更灵活,成本更低,更有效的覆盖方式。

微基站建设的另一个重要问题就是频谱规划。在宏基站覆盖范围内,同频部署或异频部署对无线数据业务的影响是不同的。以LTE系统为例,从建网时间前后的角度考虑,建网初期,用户逐渐从无到有,尚未达到饱和,运营商频谱资源相对丰富,宏基站、微基站可以采用异频部署,不会出现干扰问题;但当用户逐渐趋于饱和时,频谱资源相对有限,异频部署微基站,相当于拿出一部分频率资源专门为某一部分用户服务,对频谱资源是巨大的浪费,就需要进行同频部署。该场景下,如果微基站定位于补盲站点,同频干扰影响会比较小,因为宏基站本身覆盖就不足,在盲区并不存在同频干扰问题;如果微基站定位于热点流量吸收,与宏基站覆盖存在重叠区域,同频干扰会很严重,应该首先识别热点区域,对当前以及未来可能会成为热点的区域均应有所规划,然后通过一些成熟的技术,如ABS结合CRE技术解决同频干扰问题。因此微基站建设的频谱规划,需要长远考虑如何兼顾初期的异频部署到后期的同频部署,以及如何有效解决未来同频干扰问题。

3.微基站定位功能

LTE宏基站系统侧有粗略的定位功能,而微基站是否应具备定位功能及一定精准度,还要明确微基站是否有定位的需求。

目前微基站定位功能的需求,主要有两方面,技术层面和业务层面。

技术层面上,可能LTE或者未来5G的接入网相关高级技术会对定位精度有比较高的要求。但由于微基站覆盖范围有限,功能目的明确,一些高级技术可能不会在微基站中使用。目前尚未有特别明确的相关高级技术技术要求在微基站中实现并要求微基站具备精准的定位功能。

业务层面,定位精度可以适当放宽,仅需粗略定位即可。由于目前移动互联网业务的蓬勃发展,有很多LBS(Local Based Service,基于本地的服务)业务应用,如车辆的车载导航、移动目标跟踪、本地交互式游戏、地理信息处理交通报告以及娱乐信息等。根据相关数据2014年全球基于LBS业务应用进行的精准广告投放业务有约127亿美元的市场。目前,特别是室内,LBS及广告投放多以用户登录某个网络应用为准,因此微基站的定位功能在业务层面具备较大的需求。

由此可以看到,微基站定位功能的需求应该主要集中于业务层面,即仅需做到粗略的定位功能,既可以满足业务层面的需求,同时定位功能的实现相对简单,投入性价比高。最粗略的定位功能实现就是基于微基站覆盖范围内的定位,即当移动终端切换到微基站后,即可定位该移动终端处在微基站覆盖的区域;进一步更加精准的定位功能,可以根据移动终端在微基站内进行通信的SINR统计信息进行进一步定位,区分移动终端距离基站的远近,如SINR较高的UE即可定位在微基站附近,如SINR较低的UE可定位在微基站覆盖范围的边缘区域。

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