高校融合組網(wǎng)方案的探索

◆謝紅 王梅

高校融合組網(wǎng)方案的探索

◆謝紅1王梅2

（1.重慶三峽職業(yè)學(xué)院 重慶 404155；2.中國(guó)電信股份有限公司重慶分公司 重慶 400010）

高校為高流量重要場(chǎng)所之一，大流量業(yè)務(wù)區(qū)主要集中在宿舍、教學(xué)區(qū)、食堂等。對(duì)于高校無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋，前期形成宏微15M+20M結(jié)合的室內(nèi)外多頻組網(wǎng)策略已不能滿足當(dāng)前業(yè)務(wù)量的增長(zhǎng)，特別是學(xué)生宿舍等高業(yè)務(wù)場(chǎng)景負(fù)荷居高不下。結(jié)合目前高校無線網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀，探索2.1G 20M+20M融合組網(wǎng)策略，通過頻移方式避開RS及RE干擾，驗(yàn)證總結(jié)出一套適用于20M+20M的2.1G融合組網(wǎng)方案。

擴(kuò)頻；頻移；融合組網(wǎng)

1 高校網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀

隨著運(yùn)營(yíng)商不限流量套餐[1]在高校的推廣，用戶更關(guān)注的是如何更方便的獲取網(wǎng)絡(luò)資源。近年移動(dòng)視頻類APP迅猛發(fā)展，加速了用戶需求從低流量通信業(yè)務(wù)向高流量視頻業(yè)務(wù)的發(fā)展[2]，急劇的流量增長(zhǎng)大量消耗網(wǎng)絡(luò)資源，使校園用戶體驗(yàn)感明顯下降。高校大流量業(yè)務(wù)區(qū)主要集中在宿舍、教學(xué)區(qū)、食堂，且流量周期性集中，潮汐效應(yīng)明顯。如何最大化利用網(wǎng)絡(luò)資源，提供滿足用戶行為的業(yè)務(wù)感知是擺在運(yùn)營(yíng)商面前的一大難題。

目前，高校主要采用L800M/L1.8G /L2.1G[3]多頻組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，1.8G和800M為面，2.1G為點(diǎn)。為解決宿舍區(qū)域容量負(fù)荷問題，高校宿舍區(qū)域采用lampsite室內(nèi)2.1G室分覆蓋。高校充分利用宏站、微站、價(jià)值室分等實(shí)現(xiàn)分層覆蓋模型，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1。

圖1 高校網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

2 高校室內(nèi)組網(wǎng)情況

高校室分2.1G頻段為了吸收室內(nèi)流量，前期采用75+100頻點(diǎn)異頻組網(wǎng)（帶寬15M+20M），隨著高校招生日益擴(kuò)大，學(xué)生及教職工人數(shù)快速增長(zhǎng)，用戶愈發(fā)密集，高校的業(yè)務(wù)量不斷增加，室分小區(qū)負(fù)荷一直較高，網(wǎng)絡(luò)承載壓力越來越大。在訪問高峰時(shí)期，網(wǎng)絡(luò)中心部門經(jīng)常能接收到師生反映的無線網(wǎng)速慢、卡、經(jīng)常掉線等問題[4]。對(duì)視頻下載速率、HTTP下載速率等用戶感知提出新的要求。

圖2 75頻點(diǎn)場(chǎng)景分布

3 解決方案

通過對(duì)某高校宿舍樓進(jìn)行20M+20M三種方案的試點(diǎn)驗(yàn)證，總結(jié)出100+103（20M +20M）融合組網(wǎng)是最優(yōu)方案，效果顯著。

3.1 場(chǎng)景痛點(diǎn)

痛點(diǎn)1：室外宏站2.1G采用100頻點(diǎn)20M帶寬連片，室分為了吸收室內(nèi)流量采用75頻點(diǎn)15M帶寬異頻組網(wǎng)錯(cuò)開，室分小區(qū)犧牲了5M帶寬；

痛點(diǎn)2：15M與20M邊界區(qū)域重疊頻譜導(dǎo)致SINR差、引起重建、掉線，影響用戶感知；

痛點(diǎn)3：15M與20M邊界區(qū)域RS、RE干擾如何減輕，RE不對(duì)齊會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重干擾，RS不對(duì)齊會(huì)導(dǎo)致15M和20M小區(qū)PCI MOD3結(jié)果不同，但是RS還是會(huì)碰撞，導(dǎo)致嚴(yán)重干擾。

3.2 方案亮點(diǎn)

LTE頻點(diǎn)間隔0.1MHZ，而一個(gè)20M載波實(shí)際占用18.015MHZ（100RB占據(jù)18MHZ，1個(gè)直流分量載波占據(jù)15kHz），15M載波實(shí)際占用14.015MHZ。若保證15M帶寬前7.5M帶寬RS與20M帶寬RS對(duì)齊，則需滿足：

f20M-9000kHz-15MHZ-6750kHz =45*m，且f20M-f15M=100 kHz *n（其中m，n為整數(shù)，f20M、f15M為下行中心頻率）

方案一：采用82+100頻點(diǎn)（帶寬為15M+20M），如表1所示，可以保障RS和RE對(duì)齊，有效避免MOD3干擾，但帶寬無增益。

表1 82+100頻點(diǎn)

（1）有效帶寬15M控制在2110-2130范圍內(nèi)，右側(cè)留有5.05MHz保護(hù)帶；

（2）20M和15M小區(qū)中心頻點(diǎn)間隔是15kHz整數(shù)倍，RE對(duì)齊避免符號(hào)間干擾；

（3）20M和15M小區(qū)頻率起點(diǎn)間隔是45kHz整數(shù)倍，確保沿用原15M連續(xù)組網(wǎng)的PCI時(shí)能夠有效避開RS信號(hào)之間干擾。

方案二：采用100+103頻點(diǎn)（帶寬為20M+20M），如表2所示，可以保障RE對(duì)齊、減少符號(hào)間干擾，但是需要重新進(jìn)行PCI規(guī)劃，保障RS對(duì)齊，有5M的帶寬增益，保護(hù)間隔700kHz。

（1）有效帶寬20M控制在2110-2130范圍內(nèi)，右側(cè)有效頻段留有700kHz保護(hù)帶，但邊緣帶寬與WCDMA重合300kHz，需驗(yàn)證與聯(lián)通WCDMA干擾；

（2）20M小區(qū)中心頻點(diǎn)間隔是15kHz整數(shù)倍，RE對(duì)齊避免符號(hào)間干擾；

（3）20M小區(qū)頻率起點(diǎn)間隔不是45kHz整數(shù)倍，所以需重新規(guī)劃PCI保障RS對(duì)齊。

方案三：采用100+109頻點(diǎn)（帶寬為20M+20M），如表3所示，可以保障RS和RE對(duì)齊，有效避免MOD3干擾，有5M的帶寬增益；但是保護(hù)間隔只有100kHz。

（1）有效帶寬20M控制在2110-2130范圍內(nèi)，右側(cè)有效頻段留有100kHz保護(hù)帶，但邊緣帶寬與WCDMA重合900kHz，需驗(yàn)證與聯(lián)通WCDMA干擾；

（2）20M小區(qū)中心頻點(diǎn)間隔是15kHz整數(shù)倍，RE對(duì)齊避免符號(hào)間干擾；

（3）20M小區(qū)頻率起點(diǎn)間隔是45kHz整數(shù)倍，確保20M連續(xù)組網(wǎng)的PCI時(shí)能夠有效避開RS信號(hào)之間干擾。

具體驗(yàn)證方案信息如表4所示。

表2 100+103頻點(diǎn)

表3 100+109頻點(diǎn)

表4 驗(yàn)證方案信息表

3.3 方案驗(yàn)證效果

按照規(guī)劃的方案，針對(duì)現(xiàn)網(wǎng)75+100異頻組網(wǎng)小區(qū)（帶寬為15M+20M）進(jìn)行三種方案的驗(yàn)證對(duì)比，將Lampsite室分小區(qū)75頻點(diǎn)分別調(diào)整為82、103、109頻點(diǎn)驗(yàn)證效果，驗(yàn)證指標(biāo)見表5。

表5 驗(yàn)證指標(biāo)參數(shù)

（1）75頻點(diǎn)與103&109頻點(diǎn)路測(cè)指標(biāo)對(duì)比

75頻點(diǎn)調(diào)整為103、109頻點(diǎn)后，帶寬增加5M，下載速率明顯提升，SINR略有增長(zhǎng)；75頻點(diǎn)調(diào)整為82頻點(diǎn)后，帶寬無增加、RS采用MOD3錯(cuò)開，下載速率和SINR指標(biāo)略有增長(zhǎng)，室內(nèi)外切換均正常。

（2）75頻點(diǎn)與103&109頻點(diǎn)KPI指標(biāo)對(duì)比

在同樣的業(yè)務(wù)繁忙時(shí)，調(diào)整為103頻點(diǎn)下行感知速率提升35.8%、流量提升17.6%，CQI≥7占比略下降0.2%；調(diào)整為109頻點(diǎn)下行感知速率提升55.6%、流量提升10.5%，CQI≥7占比下降0.7%；調(diào)整為82頻點(diǎn)感知速率、流量、CQI≥7占比略有提升。

綜合考慮頻譜帶寬資源提升感知速率和聯(lián)通WCDMA保護(hù)間隔，將75頻點(diǎn)（15M）調(diào)整為103頻點(diǎn)（20M），可以更好提升用戶感知體驗(yàn)。

（3）75頻點(diǎn)與103&109頻點(diǎn)RSSI干擾對(duì)比

由于103、109頻點(diǎn)邊緣頻段和聯(lián)通WCDMA重疊但有效頻段不重疊，通過對(duì)比翻頻前后聯(lián)通WCDMA小區(qū)和翻頻小區(qū)干擾無明顯變化，說明新規(guī)劃頻點(diǎn)103、109有效帶寬與WCDMA不存在互相干擾。

4 應(yīng)用及效果

100+103（20M+20M）融合組網(wǎng)方案已推廣使用，已經(jīng)在1661個(gè)75頻點(diǎn)翻頻103頻點(diǎn)（20M），組網(wǎng)更新后周邊覆蓋情況及用戶感知得到極大改善，忙時(shí)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比（見表6），各項(xiàng)指標(biāo)均有提升，總流量提升70G/日，上行RPB利用率下降4.44%，下行PRB利用率下降5.71%，下行感知速率提升4.3Mbps，CQI＞7占比提升0.28%，有效釋放壓抑流量，流量提升明顯，因而能更好提升用戶感知。

表6 組網(wǎng)更新后指標(biāo)參數(shù)

5 總結(jié)

結(jié)合高?，F(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)情況，為解決網(wǎng)絡(luò)承載壓力大的問題，提出三種實(shí)驗(yàn)方案，并進(jìn)行實(shí)地場(chǎng)景驗(yàn)證。結(jié)果表明，采用2.1G 100+103（20M+20M）融合組網(wǎng)策略，可有效提高室分校區(qū)負(fù)荷，緩解網(wǎng)絡(luò)壓力，提高用戶滿意度。因此，此策略在很多高校試點(diǎn)實(shí)施，后續(xù)將在不同校園進(jìn)行進(jìn)一步地驗(yàn)證和評(píng)估，進(jìn)一步在商圈、景區(qū)等推廣使用。

[1]SAMA M R，SAID S B H，GUILLOUARD K，et al. Enabling network programmability in LTE/EPC architecture using OpenFlow[C].2014 12th International Symposium on Modeling and Optimization in Mobile，Ad Hoc and Wireless Networks （WiOpt），May 12-15，2014，Hammamet，Tunisia. Piscataway，IEEE Press，2014.

[2]陳茂林，陳寶生，陳蠻，舒培煉.基于高校用戶業(yè)務(wù)模型的容量需求研究[J]. 郵電設(shè)計(jì)技術(shù)，2019，（07）：50-53.

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[4]王洋.高瑞.劉煒.基于虛擬化技術(shù)的高校校園無線網(wǎng)安全與發(fā)展[J]. 網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與應(yīng)用，2021（02）：76-78.

重慶市教委科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目（KJQN201903508）