LTE網(wǎng)絡(luò)體育場館覆蓋方案研究

李海生（華信咨詢設(shè)計研究院有限公司，浙江杭州 310014）

1 概述

某市體育中心主體育場呈橢圓型，長軸300 m，短軸240 m，四周有30 000個座位，周圍有2個宏站覆蓋，整體覆蓋良好，但在大型演唱會、體育比賽、商業(yè)活動、等重大活動時人流量增大，并發(fā)用戶數(shù)增多，上行流量爆發(fā)式增長，場館內(nèi)容量受限，用戶體驗較差。

為保障用戶良好體驗，通過對主體育場建設(shè)室分系統(tǒng)方式，進行擴容，以便滿足重大體育賽事及歌舞表演等高爆發(fā)容量需求。

2 體育場覆蓋解決方案研究

中國電信LTE 現(xiàn)網(wǎng)對該體育場已經(jīng)有較好覆蓋，突發(fā)性的用戶增長，容易導(dǎo)致LTE出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擁塞，所以本研究方案主要矛盾點不是覆蓋問題，而是容量問題。需要先分析該體育場內(nèi)的容量需求，再針對性地提出相應(yīng)設(shè)備選型及網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

2.1 容量預(yù)估

該體育場四周可容納30 000 觀眾，在舉辦演唱會等活動時，體育場中間VIP 區(qū)域可容納約8 000 名觀眾，根據(jù)該地區(qū)中國電信移動網(wǎng)絡(luò)用戶占有率分析，電信用戶滲透率取15%，4G 用戶滲透率取100%，再根據(jù)舉辦活動時，一般性的用戶群體及用戶行為，假設(shè)忙時4G 用戶并發(fā)率取50%。為保證場館內(nèi)高峰期用戶能有相對較好的業(yè)務(wù)體驗，建議每小區(qū)忙時并發(fā)用戶數(shù)控制在200人（見表1）。

表1 體育場覆蓋容量估算表

2.2 設(shè)計思路

根據(jù)上一節(jié)容量預(yù)估的需求，該體育場覆蓋需要做到16個小區(qū)覆蓋的規(guī)劃容量，覆蓋運動場地和場內(nèi)看臺。根據(jù)體育場的形狀特點，劃分為16 個區(qū)域（見圖1）。

圖1 體育場共劃分16個小區(qū)，B1&B3異頻交錯覆蓋

a）覆蓋四周看臺的微RRU 及天線均布放在雨棚的馬道上，使用窄波瓣射燈天線或者對數(shù)周期天線的垂直波瓣角覆蓋，嚴格控制小區(qū)覆蓋范圍。

b）cell1-cell16 小區(qū)覆蓋看臺，“異頻交錯”覆蓋，減少同頻干擾。

c）室分開通后需對周邊宏站進行RF 優(yōu)化，避免對室分小區(qū)干擾。賽事保障時，僅保留室分小區(qū)即可。

d）對于較空曠的主體育場，使用C-RAN 技術(shù)，提升上行容量。

2.3 設(shè)備選型及安裝

2.3.1 設(shè)備選型及配置

根據(jù)以上容量預(yù)估及設(shè)計思路，結(jié)合本地區(qū)LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)現(xiàn)狀，選取N 廠家16 臺微RRU（8 臺1.8 GHz頻段、8 臺2.1 GHz 頻段），劃分16 個小區(qū)，新建雙路室分系統(tǒng)，覆蓋場內(nèi)看臺及運動場地。表2～表4 給出了設(shè)備參數(shù)及配置表。

表2 室內(nèi)外通用型微RRU參數(shù)表

表3 BBU參數(shù)表

表4 主設(shè)備及輔材配置表

2.3.2 設(shè)備安裝要求

a）主體育場看臺兩側(cè)各8 條馬道，16 臺RRU 安裝在每條馬道上，如圖2所示位置。

圖2 微RRU和射燈天線安裝示范圖

b）每臺RRU 需提供220 V 電源供電，電源布放在離RRU10 m以內(nèi)。

c）每臺RRU 需1 根光纖連接BBU，光纜布放到每條馬道上，距離RRU設(shè)備20 m以內(nèi)。

d）RRU安裝在馬道護欄上，射燈天線安裝在馬道下方。

2.4 C-RAN技術(shù)介紹及方案設(shè)計

C-RAN 是根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)條件和技術(shù)進步的趨勢，提出的新型無線接入網(wǎng)構(gòu)架，解決密集小區(qū)部署時的干擾問題。C-RAN 解決方案打破傳統(tǒng)的以“小區(qū)（CELL）”為單位的局限性，通過多個CELL 動態(tài)協(xié)同合作，把鄰小區(qū)間的干擾信號轉(zhuǎn)變成有用的信號，并從最高12個接收信號中甄選優(yōu)質(zhì)信號，最大限度提升網(wǎng)絡(luò)性能。

2.4.1 C-RAN技術(shù)解決體育場室內(nèi)干擾

將鄰區(qū)干擾信號轉(zhuǎn)化為有用信號。

a）通過靈活的小區(qū)集群類聚和分配組合重新定義邊緣小區(qū)的概念。

b）從12 個接收信號中選擇最強信號作為有效載荷。

c）針對每個UE，可通過每個TTI動態(tài)選擇和分配最強的小區(qū)接收組合。

采用LTE-A 最新技術(shù)實現(xiàn)上行站間干擾協(xié)調(diào)功能。

a）上行平均容量2 倍提升，邊緣性能3 倍提升，解決大型活動中上行吞吐瓶頸。

b）實現(xiàn)高密度小區(qū)部署場景。

c）適合密集小區(qū)，體育館等場景。

2.4.2 C-RAN多天線聯(lián)合接收原理

C-RAN多天線聯(lián)合接收原理如圖3所示。

2.4.3 C-RAN干擾消除原理

C-RAN干擾消除原理如圖4 所示。

a）基站TTI級監(jiān)測鄰區(qū)信號，有選擇的進行合并，能最大限度的適應(yīng)無線信道變化。

b）多天線IRC 合并為關(guān)鍵技術(shù)，IRC 使用復(fù)雜的天線權(quán)值最大化有用信號UE的SINR 并抑制干擾。

2.4.4 C-RAN方案設(shè)計

按照規(guī)劃本方案共設(shè)計為2 個C-RAN 系統(tǒng)，其中BBU1 與BBU2 實 現(xiàn)2.1 GHz 基站間CRAN；BBU3 與BBU4 實現(xiàn)1.8 GHz 基站間CRAN；每個BBU 各掛接4個RRU（見表5和圖5）。

3 項目后評估

圖3 C-RAN技術(shù)的多天線聯(lián)合接收原理

圖4 C-RAN技術(shù)干擾消除原理

表5 C-RAN掛接設(shè)計方案

圖5 異頻交錯覆蓋C-RAN設(shè)計方案圖

本體育場覆蓋方案實施前和實施后，分別舉行了2場演唱會：2018年5月份的周杰倫演唱會，和2018年6 月份的張學(xué)友演唱會，根據(jù)體育場覆蓋前后網(wǎng)絡(luò)指標的對比，分析本項目實施后對體育場覆蓋及話務(wù)吸收的改善情況（見圖6）。

2018 年6 月張學(xué)友演唱會內(nèi)場滿座，看臺上座率約70%，場內(nèi)觀眾約25 000人，中國電信用戶滲透率約20.5%，由于看臺4 塊區(qū)域并未開放，所以整體并發(fā)用戶數(shù)，較2018 年5 月周杰倫演唱會有所降低；體育場覆蓋方案實施前，覆蓋小區(qū)數(shù)較少（整體靠體育場周邊宏站覆蓋），所以2018 年5 月份的單小區(qū)并發(fā)用戶數(shù)遠高于2018 年6 月份。但是體育場區(qū)域內(nèi)的整體業(yè)務(wù)量明顯增加，上下行整體流量從333GB 增加到565GB。其他各項網(wǎng)絡(luò)指標，如CQI 高階比，MR 覆蓋率，無線連接成功率，系統(tǒng)內(nèi)切換成功率等都有明顯提升?，F(xiàn)場實測，下行速率54.6 Mbit/s，上行速率32.29 Mbit/s，微信、抖音等APP瀏覽流暢。

根據(jù)以上體育場覆蓋項目前后的網(wǎng)絡(luò)評估可見，本次體育場覆蓋方案后，完美解決了先前的擁塞問題，業(yè)務(wù)流量大幅增長。

4 結(jié)束語

體育場等場館覆蓋由于話務(wù)量的潮汐效應(yīng)，僅靠室外站的覆蓋不能完全滿足在場館舉辦活動時的話務(wù)容量需求，有源室分建設(shè)方案較好地解決了覆蓋和容量的問題。通過本體育場覆蓋方案設(shè)計，還進行了如下研究并達到了較好效果。

a）通過微RRU放裝的方式，實現(xiàn)了LTE的雙流分布系統(tǒng)功能。

b）覆蓋小區(qū)采用“異頻交錯”覆蓋，減少同頻干擾。

c）使用窄波瓣射燈天線或者對數(shù)周期天線的垂直波瓣角覆蓋，嚴格控制小區(qū)覆蓋范圍。

d）室分開通后需對周邊宏站進行RF 優(yōu)化，避免對室分小區(qū)干擾。賽事保障時，僅保留室分小區(qū)即可。

圖6 體育場覆蓋擴容前后網(wǎng)絡(luò)指標對比

e）對于較空曠的主體育場，使用C-RAN 技術(shù)，提升上行容量。