一、small cell是Femtocell的延伸和擴(kuò)展
Small Cell是低功率的無線接入節(jié)點(diǎn)，工作在授權(quán)或非授權(quán)的頻譜，其特點(diǎn)在于：小型化、低發(fā)射功率、可控性好、智能化和組網(wǎng)靈活，從發(fā)射功率看，典型發(fā)射功率在100mW到5W之間；從重量看，普遍重量在2到10kg之間；從組網(wǎng)方式看，支持包括DSL/光纖/WLAN及蜂窩技術(shù)在內(nèi)的多種技術(shù)的回傳，可直接接入固定網(wǎng)絡(luò)或移動(dòng)核心網(wǎng)；而且還具備自動(dòng)鄰區(qū)發(fā)現(xiàn)、自配置等SON功能。Small cell可以覆蓋10米的室內(nèi)空間或野外2公里的范圍。
Small Cell源于最初為家庭場景設(shè)計(jì)的Femtocell，在3G發(fā)展中期，運(yùn)營商苦于室內(nèi)數(shù)據(jù)流量大，而宏蜂窩往往難以覆蓋，因此借鑒了WLAN的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，引入了Femtocell，分流宏蜂窩流量壓力，并解決室內(nèi)覆蓋難的問題。但針對(duì)家庭市場的Femtocell并未取得市場的認(rèn)可，由于其在家庭中使用，安裝、運(yùn)維又屬于運(yùn)營商，而且與WLAN應(yīng)用場景非常接近，因此沒有形成真正的大規(guī)模應(yīng)用。
不過，智能終端和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，移動(dòng)數(shù)據(jù)流量爆發(fā)式增長，據(jù)思科2014年發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，預(yù)計(jì)到2018年全球移動(dòng)數(shù)據(jù)流量的規(guī)模將達(dá)到15.9EB，比2013年增長將近11倍。盡管移動(dòng)通信技術(shù)演進(jìn)到4G，傳輸速率得到了成倍的提升，但仍然無法與用戶需求增速相比，同時(shí)4G時(shí)代可用頻率資源日益減少，需要利用高頻段在密集城區(qū)布網(wǎng)，但頻段越高宏蜂窩基站對(duì)室內(nèi)的穿透能力就越弱，而且基站密度也需大幅提升，在室內(nèi)場所建設(shè)新站的局限性越來越大。因此運(yùn)營商迫切需要既能分流宏蜂窩流量又布網(wǎng)簡單易行的解決方案�，F(xiàn)在Femtocell不再局限于家庭市場，應(yīng)用場景更為廣泛，并且與picocell、microcell等統(tǒng)稱為small cell，在4G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方面起到日益重要的作用。
二、small cell應(yīng)用場景
部署LTE與3G所不同的是， 運(yùn)營商需要盡可能早的部署small cell，而不必等宏站容量不夠時(shí)才考慮。這樣能減少宏網(wǎng)的龐大部署開銷，并快速提高系統(tǒng)容量和用戶體驗(yàn)，縮短LTE的成熟周期。
LTE網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營初期可以首先部署small cell于如下場景：
1、 在城市宏站覆蓋盲區(qū)，形成LTE全面覆蓋。因LTE初期會(huì)盡量利用已有的站址，而現(xiàn)有的站址設(shè)計(jì)主要為2G/3G覆蓋設(shè)計(jì)，LTE系統(tǒng)可能會(huì)存在覆蓋盲區(qū)。但由于站址已經(jīng)很密，繼續(xù)加密非常困難。small cell由于體積小、組網(wǎng)靈活，且天線內(nèi)置，適合用于城市地區(qū)的補(bǔ)盲，尤其是在宏蜂窩不便部署的區(qū)域，如居民住宅小區(qū)，旅游景區(qū)，small cell更加可行。
2、 商務(wù)區(qū)及重點(diǎn)熱點(diǎn)區(qū)域，如機(jī)場候機(jī)廳等大型交通樞紐。由于初期的LTE用戶集中在數(shù)據(jù)卡和高端用戶，這些區(qū)域的使用體驗(yàn)直接影響用戶對(duì)LTE網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量評(píng)價(jià)，所以這些區(qū)域在LTE初期就會(huì)被重點(diǎn)考慮。這些區(qū)域宏站難以提供好的信號(hào)覆蓋和性能體驗(yàn)，而室內(nèi)分布系統(tǒng)升級(jí)到LTE MIMO的成本較高。這時(shí)small cell是較好的替代方案，small cell可用于增強(qiáng)室內(nèi)深層次覆蓋以及室外末梢弱覆蓋區(qū)域的信號(hào)強(qiáng)度。
3、 對(duì)于郊區(qū)和偏遠(yuǎn)地區(qū)的孤島覆蓋，相對(duì)于成本較高的宏站點(diǎn)，small cell也是性價(jià)比更高的解決方案。一個(gè)2*5W的small cell在這種無高樓及低業(yè)務(wù)量的場景下，最遠(yuǎn)可覆蓋達(dá)2公里。
網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營中期，隨著業(yè)務(wù)增長，small cell可以逐步增加，或?qū)崿F(xiàn)區(qū)域的連續(xù)覆蓋，與宏網(wǎng)組成完善的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。為給更多的室內(nèi)用戶持續(xù)提供更佳的用戶體驗(yàn)，此時(shí)可以考慮室內(nèi)型small cell部署，以代替室內(nèi)分布系統(tǒng)。
三、 small cell部署的挑戰(zhàn)
small cell最大的挑戰(zhàn)來自于與宏蜂窩網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同。由于Small Cell部署的隨機(jī)性和密集性，造成了網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化存在一定困難，與宏蜂窩進(jìn)行同頻組網(wǎng)時(shí)，small cell的部署位置和覆蓋范圍受限，只可部署在盲點(diǎn)和小區(qū)邊緣。和宏站重疊部署時(shí)，需要一些抗干擾功能支持，需與宏站協(xié)同優(yōu)化，難度較大。而異頻組網(wǎng)下的small cell，因無干擾問題，可不受位置限制，易于規(guī)劃，可以高密度部署，可增加微基站的覆蓋范圍，small cell可以獨(dú)立組網(wǎng)和優(yōu)化。異頻部署small cell能夠最大化的分流宏網(wǎng)數(shù)據(jù)流量，有效改善投資回報(bào)。目前美國FCC正在探討將3.5Ghz專門用于small cell。此外，3GPP已從2007年開始在LTE中引入SON（自組織網(wǎng)絡(luò)）技術(shù)，使用智能識(shí)別、智能調(diào)度等技術(shù)將解決宏基站與small cell協(xié)同工作的難題。
Small Cell面臨的另一個(gè)問題在于回傳方案。普通的LTE基站主要采用PTN回傳，需要專門的傳輸設(shè)備和單獨(dú)的環(huán)境。而Small Cell比宏蜂窩基站數(shù)量大大增加，網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)必須考慮支持更多的端點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)維護(hù)和管理必須具備可擴(kuò)展性；small cell 的部署位置更加多樣化，可分布在體育館內(nèi)、建筑物中、公共線桿上、大街上的裝飾燈柱上等等，這種多樣化的部署地點(diǎn)對(duì)回傳網(wǎng)絡(luò)帶來新的挑戰(zhàn)。運(yùn)營商需要靈活多樣的接入方式進(jìn)行連接，諸如光纖、銅線和各種微波技術(shù)，以滿足各點(diǎn)的業(yè)務(wù)需求，并保證低成本。目前運(yùn)營商正在探索多種回程方案，如利用GPON或TDD頻譜，如Vodafone采用2.6GHz TDD頻譜為西班牙巴塞羅那的微蜂窩網(wǎng)絡(luò)提供無線回傳，解決熱點(diǎn)區(qū)域數(shù)據(jù)流量擁塞問題。
四、 small cell應(yīng)用前景
隨著4G網(wǎng)絡(luò)在全球的部署加速，運(yùn)營商對(duì)于small cell也日益關(guān)注。根據(jù)咨詢公司Infonetics Research的最新調(diào)查結(jié)果顯示，80%的運(yùn)營商計(jì)劃在2014年使用small cell，而75%的運(yùn)營商將使用這類基站提供更高的移動(dòng)寬帶吞吐量。
當(dāng)前，全球主要運(yùn)營商都已將小型基站作為4G網(wǎng)絡(luò)部署的重要手段。韓國運(yùn)營商SKT已經(jīng)推出了全球第一個(gè)LTE小型基站。日本DoCoMo在2014年將建成2萬多個(gè)基站，其中一半以上將是small cell基站。美國AT&T計(jì)劃2014年年底或2015年初部署支持3G、4G和WiFi的多模small cell，未來還將部署LTE單模small cell基站。我國市場，中國移動(dòng)也在大力推動(dòng)TD-LTE小型基站的產(chǎn)品成熟，目前已處于規(guī)模試驗(yàn)的準(zhǔn)備階段，初期主要用于不具備宏蜂窩部署條件地區(qū)的補(bǔ)盲應(yīng)用，以及樓宇穿透覆蓋。全球主要設(shè)備制造商也都已將small cell作為重要的發(fā)展方向，阿朗、華為、愛立信均推出了small cell產(chǎn)品，其中阿朗推出的lightRadio MRO微基站是基于貝爾實(shí)驗(yàn)室研創(chuàng)的“靈云無線” 技術(shù)，融合了天線和射頻單元，體積輕巧，安裝便捷，已經(jīng)應(yīng)用于北美和國內(nèi)運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)中。根據(jù)ABI公司預(yù)測，2014年LTE小型基站的銷售量將達(dá)到12.7萬，其市場份額從2014年到2016年還將會(huì)進(jìn)一步迅速增長，2016年Small Cell收入將增至44.44億美元，約占整個(gè)LTE市場的23.9%�？傊瑂mall cell在4G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中的重要地位將日益突出。
專家介紹：
李珊，工業(yè)和信息化部電信研究院通信信息所新技術(shù)新業(yè)務(wù)部副主任，研究院無線領(lǐng)域副主席。主要研究領(lǐng)域包括LTE、3G、WLAN、WiMAX、RFID、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)及應(yīng)用等方面。近三年主要研究成果包括《TD-LTE國際市場發(fā)展戰(zhàn)略研究》（2011）、《TD-LTE發(fā)展策略研究》（2011）、《LTE全球商用與業(yè)務(wù)策略研究》（2012）、《我國LTE發(fā)展策略研究》（2012）、《我國LTE發(fā)展的重大問題研究》（2013）等。
