基于LTE Small Cell对热点及室内数据业务发展的解决方案 - 全文

一、 无线网络需要尽早应对移动互联业务爆炸式的增长趋势

1. 未来业务发展趋势与蜂窝网面临的挑战

大量统计结果表明目前移动运营商移动语音业务的60%和数据业务的70%发生在室内;未来数据业务预计10年增长1000倍，而其中室内数据业务量将占总业务量的90%。因此，传统蜂窝网络的覆盖方式对于支持室内和热点无线数据业务发展的瓶颈日益突出，移动运营商的网络发展面临种种挑战：

(1)传统2G、3G网络无线接入容量极限逐渐显现;
(2)站址、天馈资源获取难度日益增加，密集城区的站间距接近理论极限，很难支持传统蜂窝宏基站密集部署;
(3)宏站的部署和运营成本高昂，新增宏站扩容的建网方式难以为继。

为了维持产业链的健康和可持续发展，移动通信网络的发展必须考虑如何通过网络技术能力的提升、部署方式和运营方式等方面的革新来不断降低网络的建网、部署和运营成本。

2. 解决室内和热点部署的有效方式：Small Cell

目前针对热点及室内数据业务发展的解决方案有两类：WiFi与LTE Small Cell。其中WiFi已经形成完整的产业链，而且新一代WiFi标准802.11ac/ad标准化工作已经基本完成，支持更高带宽，峰值速率可以达到1Gbps，但是由于使用免许可频段，节点部署随意性较强，运营商无法做到可管可控;此外在干扰管理、移动性管理以及用户QoS支持方面也存在较大不足。LTE面向室内和热点部署的解决方案研究是从Rel-9的家庭基站(Femto cell)开始，并在后续的版本中完善了基于分层网络(HetNet)的增强型干扰协调技术等，通过Pico和家庭基站等站型的使用，使得LTE可以按照需要在业务集中的区域灵活部署，从而实现网络容量的按需扩容。

目前业界把标准中定义的Pico基站和家庭基站统称为Small Cell。

 

 

图1 Small Cell关系示意图

由于Small Cell的部署支持干扰管理、节点自启动、且与蜂窝网络共享核心网和网管系统，使得其部署和管理相对简便，已经成为解决未来室内和热点数据业务覆盖与容量的主流方向。截止2012年6月，全球已经有41个Small Cell网络的部署，而目前业界前十家运营商中已经有九家宣布将会采用Small Cell的部署方案。

然而目前Small Cell相对于宏站，主要放宽了射频指标，降低了发射功率，在性能、成本、可管可控等方面仍需要进一步优化与增强。

二、LTE-Hi：Small Cell的进一步增强与发展

LTE-Hi的目标是基于LTE Small Cell，实现一种更高性能、更低成本的室内/热点部署方式，进而满足未来移动互联网数据业务的迅猛发展需求。

 

 

图2 LTE-Hi的部署方式以及与宏蜂窝的关系

其主要特点如下：

超高速率：充分利用高频段、中短覆盖距离、大带宽、低移动性、富散射环境等部署特点，改进无线技术的传输性能，支持更好的干扰管理，降低系统设计开销，实现不低于802.11ac/ad的系统峰值速率和频谱效率，如3Gbps;

超低成本：(1)考虑到室内和家庭应用，LTE-Hi接入设备的体积和功耗应当接近WiFi，具有较低的制造成本、较小的体积;(2)由于未来LTE-Hi节点数量众多，而普通家庭用户并不具备维护设备的能力，LTE-Hi节点需要进一步简化安装和配置过程、降低运营和维护的复杂度与成本;

可管可控：(1)支持网管特性的增强以及在任何回传条件下对网络设备的可管可控;(2)支持针对终端行为和终端业务的可管可控。

后向兼容：设计上尽量维持现有LTE/SAE设计，使现有版本LTE终端能够接入到新系统当中。

网络组网：支持运营商部署及用户部署两种场景。在两种部署场景下，LTE-Hi均需要接入核心网，并能够实现独立组网、数据连接、移动性管理以及干扰协调等功能。未来LTE-Hi组网架构应尽可能降低对现有LTE网络架构的影响，避免引入额外的复杂度及开销。

三、LTE-Hi后续工作建议

1. 推动全球统一的LTE-Hi频率划分

目前，我公司拥有的2.3GHz频率可用于LTE-Hi的部署。同时，因为3.5GHz频段较高、带宽较宽、连续覆盖组网难度较大，目前业界普遍认为其适合部署LTE-Hi，实现非连续覆盖的室内及热点数据业务应用。由于FDD在3.5GHz及更高频段实现非常复杂，业界也认为TDD较为适合支持本地接入技术的应用，因此基于TD-LTE进行高频高速热点接入优化更有优势。近期，欧盟已经将3.6~3.8GHz的频率规划为全TDD频段;此外香港电讯盈科英国子公司UK Broadband已经决定采用3.5GHz频段部署TD-LTE网络。目前，中国政府也在考虑将3.5GHz以全TDD的方式规划给LTE-Hi使用。因此LTE-Hi是TD-LTE发展的重大机遇。

2. LTE-Hi的引入

目前中国移动已经部署了数百万的WiFi AP节点，为了弥补宏蜂窝深度覆盖的不足、合理分流宏蜂窝网络业务压力，可以考虑利用已有WiFi的站点与传输资源实现TD-LTE在室内和热点场景的快速部署。近期，研究院提出了集成Small Cell与WiFi功能且有抗干扰能力的融合方案——Nanocell及其端到端的系统解决方案，可以实现TD-LTE与WiFi的融合组网，进一步降低运营商的OPEX和CAPEX。Nanocell产品可通过对WiFi放装型AP设备的简单替换来实现WiFi与TD-LTE的共存部署与业务分担。随着LTE-Hi的逐步成熟，Nanocell与LTE-Hi的融合演进将成为一个重要方向。