發(fā)布時間：2013-12-17 作者：申建華，李春旭，譚偉（中興通訊）

Small Cell是一種低發(fā)射功率，小范圍覆蓋的基站設備。Small Cell作為3G/4G宏蜂窩的補充，能夠使運營商以更低的代價為用戶提供更好的無線寬帶語音及數(shù)據(jù)業(yè)務。隨著LTE網(wǎng)絡容量的不斷提升，移動運營商正在為增長的數(shù)據(jù)流量發(fā)愁，很多運營商認為分流移動數(shù)據(jù)是高效使用無線頻譜資源的好辦法。Small Cell在這方面正扮演著越來越重要的角色，更多的Small Cell用來覆蓋盲區(qū)以及分擔流量壓力。Small Cell具有靈活、快速部署的優(yōu)點，可以解決熱點吸收、盲點、弱覆蓋場景的網(wǎng)絡覆蓋問題，實現(xiàn)網(wǎng)絡無處不在。

1 Small Cell基本概念

Small Cell是低功率的無線接入節(jié)點，工作在授權的頻譜，覆蓋10~200m的范圍，相比之下，宏蜂窩的覆蓋范圍可以達到數(shù)公里。

Small Cell的產(chǎn)品形態(tài)比較靈活，可分為家用Femtocel（2×50mW）、室外Picocell（2×1W，室外補盲/吸熱）、室內(nèi)Picocell（2×125mW，企業(yè)級室內(nèi)覆蓋）、Microcell（2×5W，室外補盲），都由運營商來管理。
Small Cell可以用于室內(nèi)和室外，進行覆蓋補盲、熱點業(yè)務吸收、提升網(wǎng)絡容量。Small Cell和宏蜂窩的多個層面組成了HetNet異構網(wǎng)絡，通過宏微協(xié)同技術以及抗干擾技術的聯(lián)合使用，網(wǎng)絡容量可以實現(xiàn)數(shù)倍甚至更高幅度提升，大大緩解無線網(wǎng)絡的容量壓力。

2 Small Cell為LTE帶來的改變

LTE具有大帶寬、高速率、低時延的特點，在LTE網(wǎng)絡中引入Small Cell可以大大提升網(wǎng)絡容量，優(yōu)化網(wǎng)絡覆蓋，為用戶提供更好的使用體驗。Small Cell為LTE帶來的改變主要體現(xiàn)在如下幾個方面。

立體覆蓋優(yōu)化

宏站一般位于樓頂和鐵塔等高處，波束覆蓋范圍大，但因受到建筑物、樹木的影響，覆蓋效果不均勻，存在大量的盲區(qū)。Small Cell體積小易安裝，可實現(xiàn)與天線的一體化安裝，節(jié)省站點成本，縮短施工周期，并實現(xiàn)精確覆蓋，可用于街道站、居民區(qū)深度覆蓋、補盲補熱等場景，也可靈活地安裝在建筑物外墻表面，在不影響市容的情況下與宏站形成一體化立體覆蓋（見圖1）。

高容量室內(nèi)覆蓋

據(jù)統(tǒng)計，移動寬帶網(wǎng)絡的主要業(yè)務發(fā)生在室內(nèi)，室內(nèi)業(yè)務占比接近70%，提升室內(nèi)覆蓋的效果是運營商留住用戶的關鍵。

宏站信號穿透建筑物進入室內(nèi)會有10dB左右的穿透損耗，室內(nèi)語音覆蓋減弱，而數(shù)據(jù)業(yè)務覆蓋的衰弱更加明顯。現(xiàn)有的室內(nèi)覆蓋DAS系統(tǒng)只支持單天線，無法支持LTE的MIMO多天線技術，其容量受到很大的限制，若要做DAS雙向改造，需再增加一套線路，協(xié)調(diào)物業(yè)困難，進場費高昂，工程量巨大，室內(nèi)分布系統(tǒng)的建設和運行維護都面臨諸多限制。而且現(xiàn)有樓宇一般都有多家運營商的DAS系統(tǒng)，增加管線的空間不大，即使可行，也會影響樓宇的內(nèi)墻面美觀，物業(yè)和業(yè)主都未必同意。在室內(nèi)覆蓋中引入Small Cell產(chǎn)品，因為支持MIMO，可以大大提升室內(nèi)覆蓋的容量。Small Cell可以直接部署在辦公區(qū)內(nèi)或安裝在走廊，通過內(nèi)置或外接天線對室內(nèi)區(qū)域進行覆蓋，傳輸可使用大樓內(nèi)的五類線或運營商的DSL或光纖網(wǎng)絡，方便靈活。

網(wǎng)絡整體容量提升

Small Cell引入宏網(wǎng)之后，通過多網(wǎng)元之間的協(xié)同和管理，引入有效的干擾管理算法和協(xié)同機制，在頻域、時域、空域三個維度上有效協(xié)同，可獲得網(wǎng)絡整體容量的顯著提升。在已經(jīng)有了比較良好宏站覆蓋的前提下，通過部署Small Cell來提供更大的容量和吞吐速率。補熱引入可以有效吸收宏站小區(qū)中熱點區(qū)域的業(yè)務，減小宏站的業(yè)務負荷，增加宏微聯(lián)合覆蓋的小區(qū)的整體容量。

節(jié)能

對于終端，由于接收到的Small Cell的信號強度遠大于宏站的信號強度，手機可以用相對低的耗電量保持服務，其待機時間大大增加。結合DRX技術，可以進一步降低終端的功耗。

Small Cell LTE組網(wǎng)面臨的問題

鄰區(qū)管理和切換配置

Small Cell因部署位置和數(shù)量靈活多變，不合理的鄰區(qū)配置會導致網(wǎng)絡復雜，不利于規(guī)劃，也不利于移動性管理。過多的鄰區(qū)可能導致過多的切換，影響用戶體驗，嚴重消耗終端的能耗，并消耗網(wǎng)絡資源。需針對不同場景合理配置鄰區(qū)數(shù)量和切換參數(shù)，減少不必要的鄰區(qū)測量，避免不必要的宏微之間的切換、乒乓切換。

承載

Small Cell的回程通常采用公共網(wǎng)絡，如DSL，但公共網(wǎng)絡因同時承載固定寬帶用戶，其帶寬通常難以保證，經(jīng)常發(fā)生擁塞。信令、OAM及交互業(yè)務對丟包和時延都要求很高，必須在傳輸層面保障不同業(yè)務的QoS（Quality of Service）。Small Cell回程網(wǎng)的QoS包含用戶數(shù)平面、管理平面、控制平面和同步等，這些數(shù)據(jù)對數(shù)據(jù)速率、報文延時/抖動、丟包率有較高要求。對于VoIP語音，低延遲和抖動是重要的，要有機制保證高優(yōu)先的實時流（例如在擁塞情況）的端到端的性能要求。

在有線傳輸無法獲取的情況下可以采用無線傳輸，但需要考慮Small Cell與無線傳輸中繼節(jié)點之間的傳播壞境，當具備視距傳播條件時，可以使用微波傳輸，但在密集的都市環(huán)境下，可以利用非視距傳播技術（例如Relay）來解決傳輸中繼問題。

安全

Small Cell網(wǎng)絡安全維度從網(wǎng)元上分包括設備認證安全、接入安全、傳輸安全、防攻擊；從數(shù)據(jù)層次上可分為控制平面、用戶平面、管理平面。設備認證方面Small Cell與SeGW/HeMS之間必須進行雙向認證、完整性及私密性的保護。網(wǎng)管也必須支持安全傳輸。

干擾

Small Cell部署之后的干擾問題包括Small Cell與宏站的相互干擾、相鄰Small Cell之間的干擾、宏站終端用戶對微站接收的干擾。Small Cell和宏站之間的干擾可以通過異頻組網(wǎng)解決，但這適合于運營商頻譜資源比較豐富的情況。因為LTE一般都是宏微同頻組網(wǎng)，所以對于Small Cell的非補盲場景，需要宏微之間采用干擾協(xié)同策略，如ABS（Almost Blank Subframe）等。

當某宏站用戶穿越Closed CSG屬性的Smal lCell覆蓋區(qū)時，因為不能切入Small Cell，所以該用戶將受到Small Cell下行信號的較大干擾，同時此用戶的上行信號對Smal lCell的上行也會產(chǎn)生干擾，如何減少這種干擾對用戶的影響是需要深入研究的課題。

Small Cell發(fā)射功率過大容易對宏網(wǎng)或其他Small Cell設備產(chǎn)生干擾，發(fā)射功率過小又不能達到覆蓋要求，所以Small Cell需要具備根據(jù)干擾情況自動設定和調(diào)整自身的發(fā)射功率/導頻頻率的功能。

負荷均衡

Small Cell容量相對宏站較小，在業(yè)務分布不均的情況下難以避免部分Small Cell擁塞，而另一部分Small Cell空閑的情況。如何有效利用Small Cell資源，高效分流網(wǎng)絡流量，是業(yè)界研究的重點。比如負荷較高的Small Cell可以將部分用戶重定向到負荷較低的鄰區(qū)Small Cell。Small Cell還可通過CRE（Cell Range Exension）小區(qū)擴展技術來吸收更多的宏站用戶，分流更多的宏站流量

優(yōu)化和運維挑戰(zhàn)

隨著Small Cell引入LTE網(wǎng)絡，由于Small Cell部署位置靈活多變，數(shù)量龐大，配置參數(shù)復雜，在部署、運維、優(yōu)化方面都存在很大的挑戰(zhàn)，對網(wǎng)絡的智能化和簡單化有前所未有的要求。對SON（Self-Orgnizted Network）自組網(wǎng)的要求十分突出，需要盡量減少網(wǎng)絡的人為干預。

LTE Small Cell關鍵技術

網(wǎng)絡整體容量提升eICIC

通常的無線網(wǎng)絡容量提升手段為使用更多的頻譜，并通過更新的技術手段來提升頻譜效率。但頻譜資源是稀缺的，運營商不可能為了提升網(wǎng)絡容量不斷購買新的頻譜，而新的技術手段如4×4 MIMO、載波聚合又會增加系統(tǒng)設備的成本和復雜度并帶來更高的能耗，對現(xiàn)網(wǎng)的終端也有很大的限制，只有部分最新的終端才能支持這些新的技術。而Small Cell相對上述方法來說，是性價比和終端兼容性都非常好的手段，通過引入Small Cell來提升頻譜和覆蓋的空間效率，可以帶來數(shù)倍至數(shù)十倍的容量增益，極大程度上擴展系統(tǒng)的容量。

引入Small Cell提升網(wǎng)絡整體容量的關鍵是做好干擾管理和宏微協(xié)同，所以根據(jù)不同的干擾強度和干擾場景有效控制Small Cell的發(fā)射功率和宏微之間調(diào)度資源的協(xié)同工作成為研究熱點。eICIC是在ICIC的頻域和功率控制的基礎上增加了對時間維度的劃分，使得不同小區(qū)的信號在時域上針對某些用戶是正交的。相比ICIC技術，eICIC不但可以降低業(yè)務信道間的干擾，也能降低控制信道間的干擾。

ABS是eICIC的關鍵技術。在已有宏站覆蓋的覆蓋場景，若引入Small Cell對業(yè)務熱點進行吸熱，宏站對Small Cell干擾較強，導致Small Cell的小區(qū)平均吞吐量和頻譜效率下降，為了改善這種影響，3GPP定義了ABS（Almost Blank Subframe）技術。即在ABS子幀內(nèi)，控制信號和數(shù)據(jù)信號不被發(fā)送，僅傳輸參考信號和PSS/SSS、PBCH、SIB等必要的信號，且功率很低，宏站和微站根據(jù)各自用戶的被干擾情況選擇相應的常規(guī)子幀和ABS子幀對用戶進行調(diào)度，實現(xiàn)宏微之間的干擾協(xié)調(diào)。

ABS的配置是通過X2口或者OAM進行傳遞。對于開放式的Small Cell，通過X2口和宏站交互ABS配置；對于工作在CSG模式的Small Cell，通過OAM對宏站和SmallCell進行ABS配置。

CRE方式允許用戶在接收Small Cell信號功率比較低的情況下接入小區(qū)，從而擴大Hetnet異構網(wǎng)中Small Cell的覆蓋范圍，使Small Cell基站更多地分擔網(wǎng)絡的負荷。但用戶接入Small Cell的功率越低，下行的相對干擾會更大導致更低的信噪比SINR（包括控制信道和業(yè)務信道的SINR），會影響用戶的體驗，所以CRE的控制要慎重，要根據(jù)負載和干擾情況綜合考慮。

時鐘同步

引入Small Cell后，為了支持ABS等宏微協(xié)同技術，需要宏微之間保持時鐘同步。目前常見的技術有GPS、1588 V2、網(wǎng)絡偵聽NWL（Network Listening）。GPS因為室內(nèi)信號不好應用起來局限性較大，只適用Small Cell室外場景；1588 V2技術成熟，是優(yōu)選的時鐘同步方案；網(wǎng)絡偵聽則是一種新興的技術，是通過偵聽周邊基站的信號來獲取同步，優(yōu)點是方便靈活，缺點是沒有宏站信號后信號微弱的區(qū)域無法應用。

SON

SON是LTE組網(wǎng)的關鍵技術，目的是實現(xiàn)快速組網(wǎng)，縮短網(wǎng)規(guī)時間，簡化網(wǎng)絡的維護和調(diào)整。SON的主要功能有P&P（即插即用）、ANR（自動鄰區(qū)規(guī)劃）、MLB（移動負載均衡）、MRO（切換自優(yōu)化）等。Small Cell網(wǎng)絡通過引入Sniffer（網(wǎng)絡探測）功能，實現(xiàn)Small Cell主動偵聽周邊基站的小區(qū)信號，獲取頻點、小區(qū)ID、導頻強度等信息，作為網(wǎng)絡優(yōu)化的依據(jù)，使SON的各項功能更加智能。比如通過Sniffer獲取鄰區(qū)信息后，Small Cell可以結合Sniffer報告和UE的測量報告自動配置鄰區(qū)，當Sniffer信息發(fā)生改變時，也可以對鄰區(qū)列表進行動態(tài)調(diào)整。還可以根據(jù)Sniffer信息自動調(diào)整導頻功率和優(yōu)化切換參數(shù)，使得網(wǎng)規(guī)網(wǎng)優(yōu)更加智能。

LTE Small Cell的業(yè)務應用

Small Cell除了提供無線網(wǎng)絡服務外，由于成本低、覆蓋好、接口豐富，讓運營商有能力提供更多新的增值業(yè)務。比如定位，Small Cell的覆蓋范圍較小，所以其定位精度較宏站有很大的提高，特別適合于室內(nèi)沒有GPS信號的基于位置的應用，如大型商場的商鋪定位、博物館導航等。 Small Cell還可作為分布式業(yè)務平臺進行業(yè)務發(fā)布，如發(fā)布企業(yè)廣告、商品打折信息。Small Cell還可與家庭網(wǎng)關、企業(yè)網(wǎng)關、企業(yè)信息機之類的設備集成，成為全新的業(yè)務融合平臺，真正實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)、TV、固定和移動的多重播放平臺。

將來的Small Cell將可以同時支持3G、LTE和WiFi，建立更加彈性的高速連接，并且可以基于不同的用戶類型、服務類型、服務質(zhì)量要求和網(wǎng)絡擁塞情況在不同制式的網(wǎng)絡間進行無縫切換，形成一個無邊際的Super Net。將來的Small Cell將更加多模、智能、融合，進一步融合物聯(lián)網(wǎng)、NFC、高清電視盒、視頻監(jiān)控、企業(yè)廣播平臺、家居智能控制，向云化、社交化、人工智能、集成化、自動化發(fā)展，成為無所不能的Super Cell。

中興通訊LTE Small Cell基于業(yè)界領先的SDR平臺，通過軟件配置，實現(xiàn)FDD LTE和TDD LTE的切換；產(chǎn)品系列多樣化，可以滿足運營商各種場景的部署需求，助運營商輕松應對LTE挑戰(zhàn)。

https://www.zte.com.cn/china/about/magazine/zte-technologies/2013/12/cn_940/414779.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的全面认识Small Cell的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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