微蜂窝基站

　　微蜂窝型基站系统应用的目的是解决一些信号难以覆盖的盲点区和阴影区，比如隧道、地下车库、地下通道、地下商场、高层建筑物低层和顶层等区域；其次还可以解决商业中心、交通要道、娱乐中心、会议中心的话务热点区域的信号覆盖，可以降低这些区域的通信阻塞率和改善通信质量；最后，微蜂窝型室内分布系统也常部署于高层建筑的中间层，可以有效避免手机的频繁切换甚至掉话。

　　Femtocell是一种小型、低功率的3G无线设备，可以把用户手机发出的话音和数据呼叫传输到基于标准接口的3G核心网络，且它的家庭接入点可以即插即用，可连接到任何现有的基于IP的传送网络，提供家庭范围的移动通信服务。

　　2.1、Femtocell设备

　　Femtocell系统在网元功能配置上与传统宏蜂窝网络有很大的不同，它的环境定位是家庭或中小企业使用，室内通信的特点不同于室外环境，对容量需求小，且没有用户突然增加的情况，不需要过多考虑呼吸效应、切换等问题。Femtocell设备数量众多，一般采用偏平化的网络结构，即Femtocell设备集成了传统宏蜂窝网络中多个网元的功能，如NodeB、RNC、SGSN、GGSN等。对于Femtocell设备的功能组成及其设备接口，各厂家都有不同的实现方式，通常功能集成方案有两种，第一种是集成NodeB、RNC功能，第二种是集成NodeB、RNC、SGSN与GGSN功能。

　　2.2、Femtocell网络结构

　　Femtocell设备的引入原则上不对移动核心网产生任何影响，设备集成的功能越多，其网络结构就越扁平化，当Femtocell设备集成了NodeB、RNC、SGSN与GGSN功能的时候，用户通过Femtocell设备就可以直接接入Internet网络，无须经过移动分组域核心网。

　　Femtocell设备功能集成度与其接入到核心网的方式是相对应的。本文总结了近些年来提出的Femtocell的各种接入方式，主要可以归纳为3种。

　　2.2.1、Iu-boverIP方式

　　Femtocell设备只具备NodeB部分功能，是最早提出的Femtocell接入方案，此方案需要的初期投资小，Femtocell可以与宏蜂窝共用RNC设备，网络结构清晰。其缺点是经济性能较差，由于RNC具有容量与端口的限制，理想情况是由大容量宏蜂窝基站占用端口，Femtocell恰恰是端口消耗型的低容量配置设备，数目众多且同时在线用户很少，造成RNC设备端口与容量的浪费。核心网与RNC都把Femtocell设备看做普通NodeB来处理，其网络结构与传统3G网相同。此方式可实施性差。

　　2.2.2、RAN网关方式

　　Femtocell设备集成了NodeB和RNC的部分功能，最新提出的Femtocell接入方案是在核心网与IP接入网之间引入一个新的网元即RAN网关。RAN网关在IuOverIP接口收集来自Femtocell的业务，然后通过标准Iu-CS、Iu-PS端口分送到核心网。RANGateWay（RGW）方式初期投资小，对核心网影响小。核心网将RGW当成普通RNC设备处理，RGW负责网络安全、业务汇聚、协议转换、Femtocell设备管理与配置及Femtocell设备的接入控制，如图1所示。

　　2.2.3、SIP/IMS方式

　　Femtocell设备集成了NodeB和RNC的功能，是在Femtocell与核心网之间采用基于SIP协议的连接方式，运营商同时建设一张基于SIP协议的核心网，与现有分组、数据核心网络同步运行，Femtocell用户由新的核心网提供服务。其缺点是需要将宏蜂窝网络的现有的业务复制到SIP网络上，加上建设新核心网的费用，其初期投资比较大。

　　SIP/IMS方式（如图2所示）是网络发展的最终目标，但在核心网升级到IMS全IP网络之前，此方式投资比较大，维护成本高。运营商可能更倾向于选用具有平滑升级能力的RGW设备。

　　由于具备业务透明度高、成本低、对网络影响小的优点，目前多数厂家选择了RGW实现方式。现实中，各厂家提供的Femtocell设备经常是集成了WiFi、ADSL家庭网关等功能的综合性产品，有的还提供了Gi接口，这使得移动用户可以通过Femtocell设备直接接入Internet网络，而不需要接入移动分组域核心网。

　　CDMA网络中，同一小区中的用户共享下行功率，对于室内的用户，无线信号要穿透墙体才能到达终端，故这部分用户消耗了一大部分功率，造成宏蜂窝小区的容量下降，甚至造成小区中所有用户业务质量恶化。Femtocell能够分流宏蜂窝小区的话务，这样可以降低室外宏蜂窝网络的容量压力，或者等效为扩大基站覆盖范围。

　　因此，建设Femtocell会对移动网络规划产生影响，鉴于CDMA网络的容量和覆盖可以相互转化的特点，这种影响可以等效为同样情况下减少基站的数量或者等效为降低系统扩容压力。

　　Femtocell倍受综合运营商的推崇，它一般很少与移动网络同步建设，而是作为室外宏蜂窝网络有效补充的手段使用。根据分析，Femtocell模式只有在高速数据业务需求比较旺盛的3G网络发展成熟期才能发挥很好的效用。在此阶段我们可以认为，室外宏蜂窝基站建设已经达到完全满足覆盖需求的规模，但是，在高速数据业务使用比较集中的时段，在某些热点区域会因容量消耗过大造成覆盖空洞，从而影响到运营商的整体服务质量与品牌形象。此时Femtocell的引入方案不可能减少宏蜂窝数量，其最大的作用将是分流话务量，保证室外基站能够达到理想的覆盖范围。

　　Femtocell引入后，网络话务将会呈现出动态流动的特点，这对网络规划、优化工作人员提出了更高的要求。网络规划与优化工作要紧密结合现网实际话务量进行，运维与优化工作人员要密切关注网络运行状态，保证容量配置满足峰值话务需求，同时严格控制基站覆盖范围，及时对相关网络参数进行合理调整，避免出现严重导频污染现象。

　　4.1、从技术角度看

　　从技术角度看，Femtocell在中国推广使用需要解决以下问题。

　　4.1.1、与宏蜂窝的区分，可以采用与外网使用不同的系统/网络标识、使用独立频点等方式实现。

　　4.1.2、规避与宏蜂窝网络的相互干扰。针对中国市区建筑密集的国情，干扰问题是Femtocell必须克服的一个难题，尤其在基站附近室内信号也比较强的区域，避免出现乒乓切换等影响网络质量的问题。

　　4.1.3、实现与宏蜂窝网络的切换。Femtocell技术的初衷是要实现与宏蜂窝网络的无缝切换，但由于Femtocell设备数量庞大，基站邻小区列表配置不具备可实施性，目前宏蜂窝到Femtocell的切换尚存在难度。

　　4.1.4、运营商需要制定合理的用户接入策略。这一方面可以很大程度上规避Femtocell信号对非Femtocell用户产生的强干扰，一方面有利于保证Femtocell与宏蜂窝网络的服务质量，保护运营商的品牌形象。

　　4.2、从商业模式角度看

　　从商业模式角度看，Femtocell作为一种新的接入方式要想获得成功，需要满足以下两个条件。

　　4.2.1、3G数据业务形成主流。当数据业务量和3G用户渗透率都比较高的时候，运营商可以从Femtocell获得可观的收益。如果3G市场没有得到充分发展，Femtocell经济效益不明显，其所节省的宏蜂窝网络建设成本可能远远低于Femtocell所需的投入。

　　4.2.2、宏蜂窝网络容量或覆盖存在不足。如果宏蜂窝小区间距满足要求且容量配置充足，那么依靠宏蜂窝基站完全可以解决室内外覆盖需求，Femtocell对运营商也就失去了意义。

　　除了运营商的支持，Femtocell的大发展还需要用户的广泛接纳，即Femtocell的发展还取决于用户是否愿意为Femtocell买单。随着集成WiFi功能的终端的日益丰富，Femtocell的优势也大打折扣。因此，运营商需要为Femtocell制定完善的商业模式与具有竞争力的销售策略，吸引用户目光，提高用户试用的积极性，通过提供丰富多彩的特色业务、优惠的价格、良好的客户体验等手段来增强用户认知度，逐步扩大客户规模。

　　因此Femtocell能否在国内获得发展取决于诸多因素，但无论如何，在日益激烈的移动市场竞争中，它的出现为运营商提供了一种新的选择。

　　1.宏蜂窝和微蜂窝的区别在于无线资源（载频）配置的高低，前 者大于后者; 

　　2.在小区制移动通信网络中，通常采用正六边形无线小区邻接构 成面状服务区。由于服务区的形状很像蜂窝，这种网络便被称为 蜂窝式网络。传统的蜂窝式网络由宏蜂窝小区（macrocell）构 成，每小区的覆盖半径大多为 1km～25km，基站天线尽可能做 得很高。在实际的 macrocell 内，通常存在着两种特殊的微小区 域。一是“盲点”，由于电波在传播过程中遇到障碍物而造成的阴 影区域，该区域通信质量严重低劣；二是“热点”，由于空间业务 负荷的不均匀分布而形成的业务繁忙区域，它支持 macrocell 中 的大部分业务。以上两“点”问题的解决，往往依靠设置直放站、 分裂小区等办法。除了经济方面的原因外，从原理上讲，这两种 方法也不能无限制地使用，因为扩大了系统覆盖，通信质量要下 降；提高了通信质量，往往又要牺牲容量。近年来，随着业务需 求的剧增，这些方法更显捉襟见时，这样便产生了微蜂窝技术。 微蜂窝小区(microcell)的覆盖半径为 30m～300m，基站天线低 于屋顶高度，传播主要沿着街道的视线进行，信号在楼顶的泄露 小。 因此， microcell 最初被用来加大无线电覆盖， 消除 macrocell 中的“盲点”。 由于低发射功率的 microcell 基站允许较小的频率复 用距离，每个单元区域的信道数量较多，因此业务密度得到了巨 大的增长，且 RF 干扰很低，将它安置在 macrocell 的“热点”上，可满足该微小区域质量与容量两方面的要求。 ——实际上， microcell 主要安置在 macrocell 内的“热点”地区。不同尽寸的小 区重叠起来，不同发射功率的基站紧邻并同时存在，使得整个通 信网络呈现出多层次的结构。

　　相邻 microcell 的切换都回到所在 的 macrocell 上，macrocell 的广域大功率覆盖可看成是宏蜂窝 上层网络，并作为移动用户在两个 microcell 区间移动时的“安全 网”，而大量的 microcell 则构成微蜂窝下层网络。随着容量需求 的进一步增长， 运营者可按同一规则安装第三或第四个 microcell 层。一个多层次网络，往往是由一个上层宏蜂窝网络和数个下层 微蜂窝网络组成的多元蜂窝系统。 3.基站，即公用移动通信基站是无线电台站的一种形式，是指在 一定的无线电覆盖区中，通过移动通信交换中心，与移动电话终 端之间进行信息传递的无线电收发信电台。 基站由移动通信经营 者申请设置.宏蜂窝就是大基站，微蜂窝就是小基站。宏蜂窝基 站一般有 3 个扇区，微蜂窝基站一般只有 1 个扇区。 宏基站，是有机房的基站，微站微一体化设备，不需要机房;

TD-SCDMA 基站无线勘察与设计

　　2、TD-SCDMA 基站无线勘察设计流程 TD-SCDMA 基站勘察设计流程和以往 2G 系统基本相似，即在规划 的基础上明确最终站址、配置、天线等参数，勘察设计的结果又反馈

到规划中进行局部调整。由于目前 TD-SCDMA 网络还没有实际运营 和商用用户，因此某些以往的成熟通用做法会受到限制，只能借鉴使 用。TD-SCDMA 基站无线勘察设计流程如图 1 所示。图 1 TD-SCDMA 基站无线勘察设计流程 从实验网建设情况来看，站址获取是 TD-SCDMA 网络建设面临的一 个突出难题，尤其是没有 2G 网络资源的运营商，社会公众对环境环 保问题的关注和对电磁辐射的误解更加重了站址获取的难度。 

　　3、TD-SCDMA 基站主设备及天馈系统 在实际的勘察设计之前，要对 TD-SCDMA 基站设备及天馈系统有一 定的了解，尤其是设备物理参数、性能参数和工艺要求，熟练掌握了 设备特性，有助于在勘察设计中提出最优技术解决方案。 

　　3.1 TD-SCDMA 基站主设备 TD-SCDMA 基站设备种类主要有宏基站、微基站、拉远站、直放站 和一体化基站，在 2006 年的三地实验网中，宏基站得到了广泛使用 和验证，部分厂商的微基站得到少量应用，拉远站（BBU+RRU）因 馈线少、适应环境能力强而颇被运营商看好，直放站在 TD-SCDMA 组网中应用较少。TD-SCDMA 基站主设备基本物理参数见表 1。 表 1 TD-SCDMA 基站主设备物理参数

宏基站是 TD-SCDMA RAN 系统的重要组成部分， 是构建无线网络覆 盖的主要设备类型， 广泛应用于市区、 郊区、 农村、 道路等各种环境。 宏基站通过 Iub 接口与 RNC 连接，通过 Uu 接口与 UE 通信。宏基 站与外围设备的连接如图 2 所示。

　　图 2 宏基站与外围设备的连接 拉远型基站分为基带拉远设备和中频拉远设备两种， 其主要区别在于 RRU 信号在何处与 BBU 分开，基带处分开就是基带拉远设备，中频 处分开就是中频拉远设备，目前实际应用中以基带拉远为主。基带拉 远设备功能如图 3 所示。

　　图 3 基带拉远设备功能 3.2 TD-SCDMA 天馈系统 TD-SCDMA 天馈系统包括智能天线、馈线、TPA 和 GPS 等，智能 天线是整个天馈系统的核心。智能天线尺寸大、馈线多等也是目前业 界着力解决的问题，从早期的 8 目智能天线（高 1 347 mm×宽 650 mm×深 110 mm）到 6 目智能天线（高 1 350 mm×宽 506 mm×深 70 mm），从 31 根馈线到 3 根集束电缆，从 2 个 TPA 到 1 个集成 压铸模 TPA，其目标都是降低安装工艺要求，减少站址获取及施工 的难度。天馈系统的实物照如图 4 所示。

　　图 4 天馈系统实物照 

　　4、基站无线勘察设计 

　　4.1 基站选址勘察 基站选址隶属无线网络范畴，从网络预测到工程详细设计，其结果直 接影响到网络性能的好坏。选址是否合理，对通信项目建设的经济性 和建成后的生产效益，都起着举足轻重的作用，也直接反映了设计质 量的好坏和水平的高低，是立足通信设计市场的重要因素。

选址的主 要步骤如下： 

　　（1）前期针对上述地形地貌进行必要的传播模型校正或选择适当的 传播模型进行模拟仿真； 

　　（2）结合当地经济、人口情况判断是否具备建站条件，确定是否需

要新增基站； 

　　（3）依据网络覆盖现状分析是否可以通过网优方式解决问题，可以 则取消建站计划； 

　　（4）对于待建站点，应参照典型数据，结合现场地形地物分布，估 计能否达到覆盖效果，确定该站址是否满足通信需求； 

　　（5）根据现场调查判断该站址是否满足工程施工条件； 

　　（6）是否符合通信工艺规范要求； 

　　（7）确认站址。 

　　基站选址在满足以上步骤之后，还应注意以下事项： 

　　（1）远离加油站，至少保证：油量少于 50 m?时间距大于 12 m，油 量为 50～1 000m?时间距大于 15 m，油量为 1 000～2 000 m?时间 距大于 20 m； 

　　（2）不宜在大功率无线发射台、大功率电视发射台、大功率雷达站 以及有电焊设备、X 光设备或产生强脉冲干扰的热和机、高频炉的企 业或医疗单位附近设站； 

　　（3）站址不应选择在易燃、易爆的仓库和材料堆积场，以及在生产 过程中容易发生火灾和爆炸危险的工业、企业附近； 

　　（4）基站尽可能避免设在雷击区； 

　　（5）严禁将基站设置在矿山开采区和易受洪水淹灌、易塌方的地方； 

　　（6）基站站址不宜设置在生产过程中散发较多粉尘或有腐蚀性排放 物的工业企业附近； 

　　（7）当基站需要设置在飞机场附近时，其天线高度应符合机场净空

高度要求，并且需经相关部门批准； 

　　（8）高压线附近设站时，通信机房应保持 20 m 以上的距离，铁塔 离开高压线距离必须在自身塔高以上； 　　　（9）不同通信铁塔间距离应保证 50 m 以上，如果小于 50 m，必须 要在不同地网间保证三点以上互连。

　　机房勘察设计 机房内勘察内容包括：

 ●确定所选站址建筑物的地址信息； 

●记录建筑物的总层数、机房所在楼层（机房相对整体建筑的位置）； 

●记录机房的物理尺寸，包括机房长、宽、高（梁下净高），门、窗、 立柱和主梁等的位置和尺寸及其他障碍物位置、尺寸； 

●判断机房建筑结构、主梁位置、承重情况（BTS 机柜承重要求≥600 kg/m?， 一般的民房承重在 200～400 kg/m?， 需采取措施增加承重） ， 并向建设单位陪同人员和业主索取有关信息；

●确定机房内设备区的情况， 包括机房内已有设备的位置、 设备尺寸、 设备生产厂商、设备型号； ●确定机房内走线架、馈线窗的位置和高度； 

●了解机房内市电容量及市电引入、接地、直流供电、蓄电池、UPS、 空调情况； 

●了解基站传输及机房接地情况。 

具体勘察需要按照一定的步骤有条不紊地进行，勘察步骤如下。 

（1）进入机房前，在勘察记录表格里记录所选站址建筑物的地址信

息。 

（2）进入机房后，在勘察表格里记录建筑物的总层数、机房所在楼 层，并结合室外天面草图画出建筑内机房所在位置的侧视图。 

（3）在机房草图中标注机房的指北方向，机房长、宽、高（梁下净 高），门、窗、立柱和主梁等的位置和尺寸；其他障碍物位置、尺寸。

 （4）机房内设备区查勘：根据机房内现有设备的摆放图、走线图， 在机房草图标注原有、本期新建设备（含蓄电池）摆放位置；机房内 部是否需要加固需经有关土建部门核实。 

（5）确定机房内走线架、馈线窗的位置和高度，在机房草图标注馈 线窗位置尺寸、馈线孔使用情况。 

（6）在机房草图标注原有、新建走线架的离地高度，走线架的路由， 统计需新增或利旧走线架长度。 

（7）了解机房内市电容量及市电引入的情况，对于新建站需明确市 电容量和引入位置， 并根据典型基站的电源容量判断是否需要市电增 容，在机房草图标注引入点的位置和引入长度。 

（8）了解机房内交、直流供电的情况，对于已有机房，在勘察表格 中记录开关电源整流模块、空开、熔丝等使用情况，判断是否需要新 增，并做好标记，拍照存档。 

（9）了解机房内蓄电池、UPS、空调、通风系统情况，对于已有机 房，在勘察表格中记录这些设备的一些参数，判断是否需要新增或替 换，并现场拍照存档。 

（10）了解传输系统情况，对于已有基站，需了解现有基站的传输情

况，包括传输的方式、容量、路由和 DDF 端子板使用情况等。 

（11）确定机房接地情况，对于租用机房，尽可能了解租用机房的接 地点的信息，在机房草图中标注室内接地铜排安装位置、接地母线的 接地位置、接地母线的长度。 

（12） 在机房时应从不同角度拍摄机房照片， 必要时对局部特别情况 （馈线窗、封洞板、室内接地铜排、走线架、馈线路由、原有设备和 预安装设备位置）拍摄照片记录。 

天面、塔桅勘察设计 天面和塔桅勘察内容如下。 

●待查勘基站基本信息。 

●确认基站的经纬度与方位。

 ●楼顶塔桅（桅杆、增高架、楼顶塔等）：了解天面结构；本期天馈 的安装位置、高度、方位角、下倾角；室外走线架路由；馈线方案； 初步了解室外防雷接地情况。 

●落地塔（角钢塔、三管塔、单管塔等）：落地塔的位置；本期天馈 的安装位置、高度、方位角、下倾角；室外走线架路由。

 ●记录天面勘察内容、拍照存档。 

●绘制天馈安装草图。 

●记录并拍摄室外接地铜排情况。

 ●拍摄基站所在地全貌。 从勘察内容来看，天面、塔桅勘察中比较复杂的是楼顶塔桅，需要综 合考虑天面大小、结构、承重，包括天面上已有其他运营商的塔桅现

状，以确保足够的隔离度。

楼顶塔桅的勘察步骤如下： 

（1）准确记录勘察时间、基站编号、名称、站型、经纬度、海拔、 共址情况、区域类型等基本信息；

 （2）准确记录新建塔桅类型、高度，并在天馈草图中准确标注塔桅 与机房的相对位置； 

（3）如果是利旧塔桅，需要记录原有塔桅类型、归属、已用与可用 平台高度、可用支架高度与方位角，并在天馈草图中标注利旧塔桅与 机房的相对位置；

 （4）记录本期工程所有天线（包括 GPS 天线）的安装位置、安装高 度、方位角和下倾角； 

（5）记录馈线的数量与长度、室外走线架的长度，并在天馈草图中 标注室外走线架路由及馈线爬梯位置、馈线走线路由、馈线下爬与机 房馈线入口洞的相对位置； 

（6）初步了解大楼地网情况，提供给土建部门，以供参考； 

（7）草图绘制，依照要求，绘制室外天馈草图，包括塔桅位置、馈 线路由（室外走线架及爬梯）、共址塔桅、主要障

碍物等，尺寸应尽 可能详细，如屋顶的楼梯间、水箱、太阳能热水器、女儿墙等的位置 及尺寸（含高度信息）、梁或承重墙的位置、机房的相对位置等；

（8）自正北方向，每隔 30°～60°拍摄基站周边环境照一张，不少于 6 张，应尽可能真实记录基站周围环境，以及新建塔桅、机房位置、 主要障碍物的照片，如果是利旧塔桅，需要从不同角度拍摄利旧塔桅 及已安装天线的照片。

勘察设计输出 勘察设计完成之后，需要有详细的输出报告，包括两类：

一类是勘察 信息的整理记录；

一类是设计图纸的输出。 勘察信息一般记录在专用、规范的表格中，表格基本上涵盖了基站查 勘时需记录的全部信息。由于运营商和每期工程的要求不同，项目组 可根据工程情况进行调整和简化， 在勘察前加以统一规范并报相关领 导及部门批准和备案。表格类型分为两种。 

●不共址基站勘察表格：主要用于新建基站的勘察，包括自建、新建、 租用机房，在这些机房内无任何运营商的基站设备。 

●共址基站勘察表格：主要用于原有基站机房的勘察，包括对原有基 站扩容、增加基站机柜、改动天馈、新上另一套通信系统设备等。 设计图纸输出在满足通信规范的基础上， 同样会根据每期工程的不同 作出调整，一般单站需要出 4 份图纸：机房设备平面图、机房走线架 图、室内走线路由图、天馈安装走线图。TD-SCDMA 基站机房的布 局同一般基站类似，需要注意的是 TD-SCDMA 由于馈线较多，占用 走线架空间较多，一般情况下，要求基站设备安装位置尽量靠近馈线 洞。 在机房布局中， 需要考虑强电区、 弱电区、 信号区的协调和隔离。 机房走线合理整齐， 避免电源线、 接地线等对信号线产生不良的干扰。 一份典型的机房平面示意如图 5 所示。

图 5 机房平面示意

　　TD-SCDMA 基站无线勘察设计是网络建设中的一个重要环节，承接 网络规划，衔接网络优化，对网络质量和性能的好坏有着举足轻重的 影响，应综合考虑工程在技术方案和投资经济效益两个方面的合理 性，不应单纯只从技术方案或从经济效益考虑达到最优。