基于IUV_4G的LTE無線接入網(wǎng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與構(gòu)建

鄧小丁

摘要：在通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)虛擬化的背景下，提出了一種基于中興模擬軟件IUV_4G的LTE無線接入網(wǎng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案。通過IUV_4G部署PTN、BBU、RRU等設(shè)備，建立五個(gè)機(jī)房，利用路由、SCTP、MIMO、無線射頻、鄰區(qū)切換等技術(shù)構(gòu)建一個(gè)LTE無線接入網(wǎng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，給出了實(shí)驗(yàn)的虛擬設(shè)備安裝方法、虛擬接線方法、數(shù)據(jù)配置方法、業(yè)務(wù)開通調(diào)試方法，并通過告警、ping、Trace、業(yè)務(wù)驗(yàn)證、切換等進(jìn)行功能驗(yàn)證。通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)生不僅能理解LTE無線接入網(wǎng)的原理，而且也掌握了中興LTE設(shè)備的配置技術(shù)及培養(yǎng)了解決問題的思路。

關(guān)鍵詞：IUV仿真平臺(tái);無線接入網(wǎng);RRU;BBU

中圖分類號(hào)：TN915 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2020）02-0167-03

0 引言

不管是4G還是5G網(wǎng)絡(luò)，無線接入網(wǎng)的基站數(shù)量是所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中占比最多的，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)需要大量的無線接入網(wǎng)安裝調(diào)測人才。但很多學(xué)校的移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)設(shè)備多采用現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備或簡單的虛擬仿真平臺(tái)[1]。在移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，常常會(huì)遇到以下問題：（1）現(xiàn)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備購買價(jià)格昂貴，且不能滿足多位學(xué)生同時(shí)實(shí)驗(yàn);（2）現(xiàn)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備維護(hù)費(fèi)用貴，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中容易損壞設(shè)備;（3）虛擬仿真平臺(tái)大多側(cè)重?cái)?shù)據(jù)配置，鮮有設(shè)備安裝和接線的仿真操作，不利于高職學(xué)生技能的培養(yǎng);（4）實(shí)驗(yàn)缺少業(yè)務(wù)調(diào)試功能，缺乏創(chuàng)新性，不利于培養(yǎng)學(xué)生的解決問題能力;（5）實(shí)驗(yàn)必須在實(shí)驗(yàn)室才能完成，不利于學(xué)生充分利用課余時(shí)間學(xué)習(xí)[1-6]。因此，設(shè)計(jì)和構(gòu)建了基于中興在線仿真軟件IUV-4G的LTE無線接入網(wǎng)的實(shí)驗(yàn)方案，通過實(shí)驗(yàn)加深學(xué)生對(duì)LTE無線接入網(wǎng)原理的理解及基站站點(diǎn)開通的相關(guān)實(shí)踐技術(shù)的掌握。

1 LTE無線接入網(wǎng)實(shí)驗(yàn)方案

1.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

掌握LTE無線接入網(wǎng)的網(wǎng)元設(shè)備線纜安裝，包括PTN接線、BBU接線、GPS接線、RRU接線、天線接線;網(wǎng)元的數(shù)據(jù)配置，包括PTN數(shù)據(jù)配置、BBU數(shù)據(jù)配置、RRU數(shù)據(jù)配置;業(yè)務(wù)調(diào)試方法，包括告警排查、PING測試、業(yè)務(wù)驗(yàn)證、切換驗(yàn)證等。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備清單

實(shí)驗(yàn)在中興的IUV_4G仿真平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)。包括5臺(tái)PTN、3臺(tái)BBU、9臺(tái)RRU、9副天線、3個(gè)GPS、5個(gè)ODF，光纖、電源線、饋線若干。

1.3 實(shí)驗(yàn)總體設(shè)計(jì)

LTE無線接入網(wǎng)總體設(shè)計(jì)如圖1所示。實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)分為萬綠市A站點(diǎn)機(jī)房、萬綠市B站點(diǎn)機(jī)房、萬綠市C站點(diǎn)機(jī)房、百山市A站點(diǎn)機(jī)房和千湖市A站點(diǎn)機(jī)房。萬綠市A、B、C三個(gè)站點(diǎn)的PTN采用環(huán)形組網(wǎng)，提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性，再連接到匯聚層。百山市A站點(diǎn)和千湖市A站點(diǎn)直接通過PTN接入?yún)R聚層。萬綠市A站點(diǎn)機(jī)房、百山市A站點(diǎn)機(jī)房、千湖市A站點(diǎn)機(jī)房的eNodeB中的BBU和RRU通過光纖連接。BBU均采用3扇區(qū)與3個(gè)RRU分別連接，提高網(wǎng)絡(luò)的容量。

1.4 實(shí)驗(yàn)要求

萬綠市機(jī)房為重點(diǎn)城市機(jī)房，網(wǎng)絡(luò)可靠性要高，采用TDD-LTE，3扇區(qū)覆蓋，覆蓋半徑達(dá)400m，天線配置采用2T4R。萬綠市各扇區(qū)要能互相切換并且能和百山市和千湖市各扇區(qū)漫游切換。

百山市和千湖市機(jī)房為普通郊區(qū)機(jī)房，采用FDD-LTE，3扇區(qū)覆蓋，覆蓋半徑達(dá)800m，天線配置采用2T2R。百山市和千湖市各扇區(qū)要能互相切換并且能和萬綠市各扇區(qū)漫游切換。

2 LTE無線接入網(wǎng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與構(gòu)建

2.1 接入網(wǎng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備連接及參數(shù)規(guī)劃

根據(jù)LTE無線接入網(wǎng)的總體設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)要求，萬綠市A站點(diǎn)PTN的2個(gè)10GE端口分別連接萬綠市B、C站點(diǎn)PTN端口2。萬綠市B、C站點(diǎn)PTN的2個(gè)10GE端口分別連接萬綠市A、匯聚層機(jī)房的PTN端口。萬綠市A、百山市A、千湖市A站點(diǎn)的PTN的GE1端口分別與其對(duì)應(yīng)的BBU主控板連接。萬綠市A、百山市A、千湖市A站點(diǎn)的BBU利用3對(duì)光纖分別與其3個(gè)RRU對(duì)接。RRU通過饋線分別與其對(duì)應(yīng)的天線連接。

實(shí)驗(yàn)中各站點(diǎn)BBU主要參數(shù)規(guī)劃如表1所示，各站點(diǎn)小區(qū)參數(shù)規(guī)劃如表2所示。

2.2 設(shè)備線纜接線仿真實(shí)現(xiàn)

無線接入網(wǎng)中的BBU、RRU及天線的線纜接線實(shí)驗(yàn)，既是實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)也是難點(diǎn)。BBU需要和PTN、RRU、GPS連接，RRU需要和天線連接。設(shè)備接線示意圖如圖2所示。

BBU的TX0RX0、TX1RX1、TX2RX2通過光纖分別與RRU1、RRU2、RRU3的OPT1端口連接。但是因?yàn)樯鲜鼋涌谕庥^相同，使用的線纜也相同，學(xué)生容易混淆接口，比如將TX0RX0接到RRU2或RRU3的OPT1口上，或者將TX1RX1接到RRU1或RRU3的OPT1口上，所以這部分是本實(shí)驗(yàn)的難點(diǎn)所在。具體操作為：在線纜池選擇合適的線纜，然后將線纜移入到相應(yīng)的接口（如圖3所示）。

2.3 關(guān)鍵設(shè)備的配置實(shí)現(xiàn)

BBU是信令、數(shù)據(jù)處理和物理資源調(diào)配的控制網(wǎng)元，所以需要對(duì)其網(wǎng)元配置、IP配置、對(duì)接配置等。RRU主要是射頻配置、小區(qū)配置、鄰區(qū)配置。以上配置如果出錯(cuò)，將可能造成小區(qū)鏈路不通、小區(qū)無信號(hào)、手機(jī)無法切換等問題，所以BBU和RRU的配置是本實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)所在。

2.3.1 BBU配置

對(duì)BBU的IP進(jìn)行配置。給BBU分配指定的IP，就可以和其他設(shè)備進(jìn)行IP互聯(lián)，具體IP詳見表1。例：將萬綠A站點(diǎn)BBU的IP配置如圖4所示：

對(duì)BBU的SCTP進(jìn)行配置。例：根據(jù)上述的主要參數(shù)規(guī)劃表（表1），萬綠核心網(wǎng)中MME的IP為69.69.69.83，為了讓BBU能和MME連通，必須將萬綠A站點(diǎn)BBU的SCTP配置如圖5所示：

最后，對(duì)BBU的靜態(tài)路由進(jìn)行配置。例：萬綠A站點(diǎn)的PTN的IP為69.69.69.106，萬綠核心網(wǎng)中的SGW的IP為69.69.69.88。通過設(shè)置下一跳地址為PTN的地址，目的地址為SGW的地址，這樣BBU就能通過PTN和SGW連通。萬綠A站點(diǎn)BBU的靜態(tài)路由配置如圖6所示：

2.3.2 RRU配置

接下來是RRU小區(qū)配置，例：根據(jù)表五萬綠A站點(diǎn)小區(qū)的參數(shù)規(guī)劃，其關(guān)鍵參數(shù)TAC為1A1C，PCI為25，帶寬為20M。其小區(qū)1配置如圖7所示：

3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

IUV_4G平臺(tái)提供了告警、Ping、Trace、業(yè)務(wù)驗(yàn)證、業(yè)務(wù)觀察及切換漫游、路由表七種調(diào)試工具，方便學(xué)生排查定位問題及驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

3.1 排查告警信息

通過告警信息可以判斷是否存在連線故障、接口通信故障等物理故障。通過圖8詳細(xì)的告警信息，我們可以快速定位故障為千湖市A站的BBU和RRU連線出現(xiàn)錯(cuò)誤。

3.2 Trace驗(yàn)證

Trace可以跟蹤路由，通過其可以驗(yàn)證設(shè)備間訪問所經(jīng)過的路徑正不正確。設(shè)置萬綠A站點(diǎn)BBU為跟蹤起點(diǎn)，萬綠核心網(wǎng)MME設(shè)備為跟蹤終點(diǎn)進(jìn)行路由跟蹤，驗(yàn)證結(jié)果圖9所示，所經(jīng)路由符合要求。

3.3 切換和業(yè)務(wù)驗(yàn)證

通過設(shè)定切換的路線，如百山1小區(qū)（B1）到百山2小區(qū)（B2）再到百山3小區(qū)（B3）的切換路線進(jìn)行切換驗(yàn)證。

通過虛擬的手機(jī)終端，設(shè)置SINR、負(fù)荷及用戶數(shù)，然后在手機(jī)終端上可以測試網(wǎng)絡(luò)的下載速率，以驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)性能。萬綠2小區(qū)的下載業(yè)務(wù)驗(yàn)證結(jié)果如圖10所示，下載速率達(dá)10.8Mb/s，上傳速率達(dá)500kb/s，符合實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)要求。

4 結(jié)語

基于中興模擬平臺(tái)IUV-4G的LTE無線接入網(wǎng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)運(yùn)用了虛擬接線、虛擬告警、切換漫游、PTN、靜態(tài)路由、SCTP、MIMO等技術(shù)，能幫助學(xué)生掌握LTE無線接入網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、設(shè)備安裝和數(shù)據(jù)配置，也能提高學(xué)生在中興ZCENT、ZCNA等職業(yè)認(rèn)證考試的通過率。通過擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)，可以組建更綜合的實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)，比如，可以結(jié)合核心網(wǎng)、承載網(wǎng)構(gòu)建LTE全網(wǎng)實(shí)驗(yàn)，加深學(xué)生對(duì)LTE網(wǎng)絡(luò)的理解，提高高職學(xué)生的動(dòng)手操作能力。

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Design and Construction of? IUV_4G-based LTE Wireless Access Network Experiment

DENG Xiao-ding

（Electronics and Information Engineering， Heyuan Polytechnic， Heyuan? Guangdong? 517000）

Abstract：Under the telecom network simulation experiment， proposed LTE wireless access network experimental design based on IUV_4G which is the simulation software of ZTE. Deployed the PTN and BBU， RRU equipments through IUV_4G， Establishment of five computer rooms。By the use of routing， SCTP， MIMO，RF and handoff technology， build a LTE wireless access network experimental design. Given the installation method of the virtual equipment and connection method of cable and the key configuration method of experiment and debugging method of business and verified the results with alarm， ping，trace，business verification and handoff. Through the experiment， students can not only understand the principle of LTE wireless network， but also master the configuration technology of? ZTE's? LTE equipment and train ideas to solve problems.

Key words：IUV simulation platform; wireless network; RRU; BBU