序

1．移动通信发展历程回顾

纵观移动通信的发展历程，从1986年第一套模拟移动通信系统在美国芝加哥诞生，到如今4G如火如荼、5G方兴未艾，短短的30多年间，移动通信已从简单的替代有线电话到现在成为人们工作、生活和娱乐不可或缺的信息通信手段。为了满足覆盖和容量的需要，移动通信网络的基站布局结构也经历了3个主要阶段：大区制、蜂窝制和宏微协同异构制。

（1）大区制。第一代模拟移动通信系统采用大区制的基站布局结构，一般在较大的服务区内设置一个基站，负责移动通信的联络与控制。单基站覆盖范围半径一般为数十千米，天线高度约为几十米至百余米；发射机输出功率通常也较高。一个大区制系统仅提供一个到数个无线电信道，用户容量约为几十个到几百个。另外，基站与市话网络间通过有线连接，移动用户与市话用户之间可以进行通信。这种大区制的移动通信系统，网络结构简单、所需频道数少、无须交换设备、投资少、见效快，适合于用户数较少的场景。但是其缺点也非常明显——容量非常有限。

（2）蜂窝制。随着移动通信的迅速普及，大区制的局限也越来越突出，容量问题成为制约移动通信系统发展的重要因素。由于频谱资源的有限性，单个站点的容量扩展空间非常有限。为了提高覆盖区域的系统容量，贝尔实验室创造性地提出了小区制蜂窝网络的概念，即将一个大区制覆盖的区域划分成多个小区，每个小区中设立一个基站，采用较小的功率实现双向通信，在一定覆盖距离之外，相同的频率可以复用，从而为容量扩展提供了巨大的空间。蜂窝网络被广泛采用的原因源于一个数学结论，即以相同半径的圆形覆盖平面，当圆心处于正六边形网格的各正六边形中心，也就是当圆心处于正三角网格的格点时所用圆的数量最少。因此，出于减少重叠覆盖控制干扰和节约建网成本的考虑，正三角网格或者也称为简单六角网格是最好的选择。这样形成的网络覆盖在一起，形状非常像蜂窝，因此，被称为蜂窝网络。

（3）宏微协同异构制。随着移动互联网和物联网业务的迅速兴起和发展，移动用户的业务类型越来越丰富，卓越的移动宽带体验对移动通信网络的覆盖范围、覆盖深度、系统容量及数据速率等提出了更加严苛的要求。同构网络按照“均匀”的网络拓扑，所有基站采用相似的信号发射机制为所有移动用户提供无差别的接入策略，在加强网络覆盖、提升网络等方面表现乏力。因此，以立体分层为标志的异构网络架构被提出，以期从根本上解决网络建设中存在的热点容量、覆盖盲区、站址获取等一系列难题。异构网的核心是灵活运用宏基站及各类小基站，构建立体分层网络，实现“宏微协同”。异构网主要分为多点协同、内外协同、高低协同、网络和业务协同、运营商和业务协同等几个方面。宏基站作为底层网络用以构建移动接入网的基础骨架，实现广域连续覆盖；小基站作为叠加补充，覆盖小范围网络弱区与盲区，加强室内深度覆盖，同时提升局部网络容量。

2．小基站应用现状

相对于宏基站而言，小基站凭借体积小巧、选址灵活、部署灵活等优势，在宏微协同异构网络中日益扮演重要的角色，成为扩容、深度覆盖的首选，可以很好地解决局部热点对覆盖和容量的需求。

小基站设备的主要特征包括小型化、低功率、组网灵活、智能化等。

（1）在小型化方面，从质量上看，一般在2~10 kg，从体积上看，一般在10 dm3以内；

（2）在发射功率方面，一般在50 mW~5 W；

（3）在组网方式方面，通常支持网线、光纤、WLAN及蜂窝技术等多种回传手段，可实现灵活组网；

（4）在智能化方面，具备自配置、自动邻区识别等SON功能，可简化设备的部署调测。

相对于宏基站而言，小基站体积小、部署灵活，可以灵活地部署在人群、建筑密集的地方，可以有针对性地补充宏基站信号弱覆盖区域和盲区，保证信号质量；在热点区域，小基站由于功率小，可以在更小的范围内实行频率复用，提升容量，有效实行容量分流。

相对于Wi-Fi而言，小基站能与宏网协调，支持高速移动场景，支持语音业务，更适合人口密集，或者人流量大的大中型会所、场馆，如飞机场、火车站、会展中心等。

相对于传统室分而言，小基站网络结构简单、施工容易，整个系统在网管监控范围内不存在盲区，扩容方便，小区可远程分裂，在一些高话务、高价值的区域相对于传统室分具有很大优势，符合网络演进的趋势，有望在5G时代成为室内覆盖的主流技术。

在国外，小基站市场自3G中崛起，快速增长，全面超越宏基站。在国内，小基站在3G中并未如国外一般得到规模发展，但是从4G时代开始，小基站已成为必要的补充建设方式。目前，4G广覆盖进入尾声，移动数据业务流量也迎来爆炸式增长，主要业务流量来自于室内，深度覆盖和容量建设逐渐成为运营商的重点战略之一，但室内覆盖又恰恰是运营商网络覆盖的短板，因此，加大室内覆盖力度成为当下运营商的工作重点之一。小基站由于在室内覆盖方面具有独特的优势，开始进入快速发展的通道，建设量已经开始赶超宏基站，登上主流舞台。

3．小基站未来发展

随着移动网络向5G的演进，无线网络覆盖从室外走向室内，精细化管理运营备受关注。随着高频的引入，“室外覆盖室内”的穿透方式将面临更多挑战。室外信号在穿透砖墙、玻璃和水泥等障碍物后只能提供浅层的室内覆盖，无法保证室内深度覆盖所需的良好体验。同样地，传统室分在面向5G演进时也存在工程实施、扩容、演进、管理和运维等方面的问题，业内人士普遍认为，数字化室分是室内覆盖面向5G演进的最佳途径。

5G中的频谱资源分为高频、中频和低频。其中的中、低频资源主要用于连续广覆盖、低时延高可靠、低功耗大连接等应用场景，其主要载体是宏基站；而高频段资源则主要用于热点高容量。由于高频的覆盖能力非常有限，部署宏基站的成本过高，再加上宏基站部署困难，站址资源不易获取，因此，在5G中，高频段资源将不再使用宏基站，以小基站为主体进行超密集组网将成为主流。在5G超密集组网场景中，小基站之间的间距很小（10~20 m），对比宏基站最短间距一般也在200 m以上，可以测算出小基站要实现连续覆盖，其数量规模将远远高于宏基站。

短期来看，4G后期室内覆盖将会拉动小基站市场的快速兴起。由于5G主要采用3.5GHz频段，原有的室内覆盖系统改造成本高和实施难度大，因此，5G室分建设将主要采取新建系统方式。室内数字化架构以其头端有源化、线缆IT化和运维可视化的三大典型特征，以及所带来的体验提升和可管可控等价值已被全球运营商广泛认可。如今，不仅华为、爱立信等设备厂商大力推广室内数字化解决方案，国内外传统室分设备厂家也都转向了数字化室分阵营，纷纷推出了数字化的室内覆盖系统。室内覆盖数字化从5G开始，将促使小基站迎来一个发展高潮。

面对小基站如此广阔的应用前景，本书的推出恰逢其时。全书从小基站的基本概念出发，从网络结构与关键技术、产品形态及应用场景、电波传播与天线、无线网络设计、室内外联合精细化仿真、传送网、干扰分析与辐射安全、优化等多方面对小基站及其相关知识进行了较为详尽的介绍，最后给出了室内外综合覆盖网络规划及室外、室内小基站工程建设的典型案例。相信本书能够让移动通信网络建设人员比较全面地了解小基站的知识，尤其是小基站的部署应用，从而助力5G推广，促进我国的移动通信产业健康发展。

中国电子科技集团公司通信与传输领域首席科学家

中电网络通信集团有限公司总工程师

工业和信息化部IMT-2020（5G）推进组专家

“新一代宽带无线移动通信网”国家科技重大专项总体组专家

新世纪“百千万人才工程”国家级人选