高校融合組網方案的探索

◆謝紅 王梅

高校融合組網方案的探索

◆謝紅1王梅2

（1.重慶三峽職業學院 重慶 404155；2.中國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所之一，大流量業務區主要集中在宿舍、教學區、食堂等。對于高校無線網絡覆蓋，前期形成宏微15M+20M結合的室內外多頻組網策略已不能滿足當前業務量的增長，特別是學生宿舍等高業務場景負荷居高不下。結合目前高校無線網絡現狀，探索2.1G 20M+20M融合組網策略，通過頻移方式避開RS及RE干擾，驗證總結出一套適用于20M+20M的2.1G融合組網方案。

擴頻；頻移；融合組網

1 高校網絡現狀

隨著運營商不限流量套餐[1]在高校的推廣，用戶更關注的是如何更方便的獲取網絡資源。近年移動視頻類APP迅猛發展，加速了用戶需求從低流量通信業務向高流量視頻業務的發展[2]，急劇的流量增長大量消耗網絡資源，使校園用戶體驗感明顯下降。高校大流量業務區主要集中在宿舍、教學區、食堂，且流量周期性集中，潮汐效應明顯。如何最大化利用網絡資源，提供滿足用戶行為的業務感知是擺在運營商面前的一大難題。

目前，高校主要采用L800M/L1.8G /L2.1G[3]多頻組網結構，1.8G和800M為面，2.1G為點。為解決宿舍區域容量負荷問題，高校宿舍區域采用lampsite室內2.1G室分覆蓋。高校充分利用宏站、微站、價值室分等實現分層覆蓋模型，網絡結構如圖1。

圖1 高校網絡結構

2 高校室內組網情況

高校室分2.1G頻段為了吸收室內流量，前期采用75+100頻點異頻組網（帶寬15M+20M），隨著高校招生日益擴大，學生及教職工人數快速增長，用戶愈發密集，高校的業務量不斷增加，室分小區負荷一直較高，網絡承載壓力越來越大。在訪問高峰時期，網絡中心部門經常能接收到師生反映的無線網速慢、卡、經常掉線等問題[4]。對視頻下載速率、HTTP下載速率等用戶感知提出新的要求。

圖2 75頻點場景分布

3 解決方案

通過對某高校宿舍樓進行20M+20M三種方案的試點驗證，總結出100+103（20M +20M）融合組網是最優方案，效果顯著。

3.1 場景痛點

痛點1：室外宏站2.1G采用100頻點20M帶寬連片，室分為了吸收室內流量采用75頻點15M帶寬異頻組網錯開，室分小區犧牲了5M帶寬；

痛點2：15M與20M邊界區域重疊頻譜導致SINR差、引起重建、掉線，影響用戶感知；

痛點3：15M與20M邊界區域RS、RE干擾如何減輕，RE不對齊會導致嚴重干擾，RS不對齊會導致15M和20M小區PCI MOD3結果不同，但是RS還是會碰撞，導致嚴重干擾。

3.2 方案亮點

LTE頻點間隔0.1MHZ，而一個20M載波實際占用18.015MHZ（100RB占據18MHZ，1個直流分量載波占據15kHz），15M載波實際占用14.015MHZ。若保證15M帶寬前7.5M帶寬RS與20M帶寬RS對齊，則需滿足：

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

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

表1 82+100頻點

（1）有效帶寬15M控制在2110-2130范圍內，右側留有5.05MHz保護帶；

（2）20M和15M小區中心頻點間隔是15kHz整數倍，RE對齊避免符號間干擾；

（3）20M和15M小區頻率起點間隔是45kHz整數倍，確保沿用原15M連續組網的PCI時能夠有效避開RS信號之間干擾。

方案二：采用100+103頻點（帶寬為20M+20M），如表2所示，可以保障RE對齊、減少符號間干擾，但是需要重新進行PCI規劃，保障RS對齊，有5M的帶寬增益，保護間隔700kHz。

（1）有效帶寬20M控制在2110-2130范圍內，右側有效頻段留有700kHz保護帶，但邊緣帶寬與WCDMA重合300kHz，需驗證與聯通WCDMA干擾；

（2）20M小區中心頻點間隔是15kHz整數倍，RE對齊避免符號間干擾；

（3）20M小區頻率起點間隔不是45kHz整數倍，所以需重新規劃PCI保障RS對齊。

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

（1）有效帶寬20M控制在2110-2130范圍內，右側有效頻段留有100kHz保護帶，但邊緣帶寬與WCDMA重合900kHz，需驗證與聯通WCDMA干擾；

（2）20M小區中心頻點間隔是15kHz整數倍，RE對齊避免符號間干擾；

（3）20M小區頻率起點間隔是45kHz整數倍，確保20M連續組網的PCI時能夠有效避開RS信號之間干擾。

具體驗證方案信息如表4所示。

表2 100+103頻點

表3 100+109頻點

表4 驗證方案信息表

3.3 方案驗證效果

按照規劃的方案，針對現網75+100異頻組網小區（帶寬為15M+20M）進行三種方案的驗證對比，將Lampsite室分小區75頻點分別調整為82、103、109頻點驗證效果，驗證指標見表5。

表5 驗證指標參數

（1）75頻點與103&109頻點路測指標對比

75頻點調整為103、109頻點后，帶寬增加5M，下載速率明顯提升，SINR略有增長；75頻點調整為82頻點后，帶寬無增加、RS采用MOD3錯開，下載速率和SINR指標略有增長，室內外切換均正常。

（2）75頻點與103&109頻點KPI指標對比

在同樣的業務繁忙時，調整為103頻點下行感知速率提升35.8%、流量提升17.6%，CQI≥7占比略下降0.2%；調整為109頻點下行感知速率提升55.6%、流量提升10.5%，CQI≥7占比下降0.7%；調整為82頻點感知速率、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通WCDMA保護間隔，將75頻點（15M）調整為103頻點（20M），可以更好提升用戶感知體驗。

（3）75頻點與103&109頻點RSSI干擾對比

由于103、109頻點邊緣頻段和聯通WCDMA重疊但有效頻段不重疊，通過對比翻頻前后聯通WCDMA小區和翻頻小區干擾無明顯變化，說明新規劃頻點103、109有效帶寬與WCDMA不存在互相干擾。

4 應用及效果

100+103（20M+20M）融合組網方案已推廣使用，已經在1661個75頻點翻頻103頻點（20M），組網更新后周邊覆蓋情況及用戶感知得到極大改善，忙時指標進行對比（見表6），各項指標均有提升，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 組網更新后指標參數

5 總結

結合高?，F有網絡情況，為解決網絡承載壓力大的問題，提出三種實驗方案，并進行實地場景驗證。結果表明，采用2.1G 100+103（20M+20M）融合組網策略，可有效提高室分校區負荷，緩解網絡壓力，提高用戶滿意度。因此，此策略在很多高校試點實施，后續將在不同校園進行進一步地驗證和評估，進一步在商圈、景區等推廣使用。

[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.基于高校用戶業務模型的容量需求研究[J]. 郵電設計技術，2019，（07）：50-53.

[3]歐陽暉. NR FDD 2.1G技術的研究和初步應用[J]. 移動通信，2019，43（12）：10-15.

[4]王洋.高瑞.劉煒.基于虛擬化技術的高校校園無線網安全與發展[J]. 網絡安全技術與應用，2021（02）：76-78.

重慶市教委科學技術研究項目（KJQN201903508）