地鐵場景下的電子圍欄小區(qū)技術(shù)方案研究

謝玉銘（中國移動通信集團(tuán)上海有限公司，上海 200003）

0 引言

根據(jù)上海市政府利用大數(shù)據(jù)開展疫情防控的要求，運營商需配合相關(guān)部門對地鐵場景實施重點監(jiān)控。借助移動通信技術(shù)手段實現(xiàn)手機(jī)用戶精準(zhǔn)捕獲，針對高危人群在隔離期內(nèi)進(jìn)入地鐵站行為進(jìn)行實時甄別及攔截，避免大規(guī)模交叉感染風(fēng)險。

基于上述背景，上海移動需在現(xiàn)有地鐵移動通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，結(jié)合電子圍欄布控及5G 網(wǎng)絡(luò)改造需求，制定網(wǎng)絡(luò)改造方案。并根據(jù)4G/5G網(wǎng)絡(luò)用戶的不同特性，制定差異化移動性參數(shù)策略，以保障4G/5G用戶精準(zhǔn)捕獲需求。

1 地鐵場景4G網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀

上海共16條地鐵線，運營里程共705 km，涉及412個地鐵車站，其中地下車站298 個，地上車站114 個。據(jù)統(tǒng)計上海地鐵客流2019 年已突破1 300 萬人次，其中上海移動用戶達(dá)到了858 萬人次?？土髟鲩L，移動數(shù)據(jù)流量也隨著增長，2019年底較2018年初流量增幅達(dá)330%。

地鐵覆蓋場景可細(xì)分為：地下站站廳、地下站站臺、地上站站廳、地上站站臺及隧道區(qū)間。上海移動不同子場景下4G網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀如表1所示。

表1 上海移動地鐵場景4G網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀

2 技術(shù)實現(xiàn)方案

前期在進(jìn)行地鐵場景4G網(wǎng)絡(luò)方案設(shè)計時，主要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)覆蓋及容量需求進(jìn)行小區(qū)劃分，小區(qū)只能提供粗略的地理位置信息，因此現(xiàn)有地鐵4G網(wǎng)絡(luò)無法滿足地鐵站廳各出入口用戶精準(zhǔn)識別的需求。需要對4G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改造，具體技術(shù)方案如下。

a）在地鐵站廳各出入口（通道）新增獨立的4G 覆蓋小區(qū)作為電子圍欄小區(qū)，對各出入口（通道）實現(xiàn)精準(zhǔn)覆蓋。

b）電子圍欄小區(qū)接入上海移動商用核心網(wǎng)（EPC），即移動用戶占用電子圍欄小區(qū)時依然可正常使用移動通信業(yè)務(wù)。

c）對新增電子圍欄小區(qū)配置與地鐵站廳和室外公網(wǎng)均不同的跟蹤區(qū)碼（TAC），通過參數(shù)手段強(qiáng)制移動手機(jī)用戶駐留電子圍欄并進(jìn)行TAU，與網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生信令交互。

d）通過采集相關(guān)TAU信令，關(guān)聯(lián)小區(qū)覆蓋地理信息，實現(xiàn)地鐵出入口（通道）級的用戶定位。

3 組網(wǎng)方案設(shè)計

3.1 組網(wǎng)方案及設(shè)備選型

為了滿足4G 電子圍欄精確覆蓋，兼顧5G 同步改造開通需求，方案采用分布式皮站組網(wǎng)方式。與傳統(tǒng)布線方式相比，分布式皮站具有如下優(yōu)勢。

a）單PRRU 覆蓋范圍小，能實現(xiàn)特定區(qū)域精準(zhǔn)覆蓋。

b）支持4G/5G雙模，滿足FDD1800及5G開通。

c）組網(wǎng)方式靈活，以PRRU 為單位進(jìn)行小區(qū)劃分，并且支持4G/5G小區(qū)劃分解耦。

本次方案采用華為PRRU5961，設(shè)備技術(shù)參數(shù)說明如表2所示。

表2 PRRU5961技術(shù)參數(shù)說明

PRRU 按照25～30 m 的間距進(jìn)行布放，以滿足邊緣-75 dBm 的覆蓋需求。4G 小區(qū)劃分：地鐵站各出入口均由獨立小區(qū)覆蓋實現(xiàn)電子圍欄功能，其他區(qū)域合并為1 個小區(qū)。5G 小區(qū)劃分：根據(jù)站廳業(yè)務(wù)量按需進(jìn)行劃分，一般劃分為1～2個小區(qū)。

以M10 南京東路地鐵站為例，地鐵站廳共計使用22 片PRRU 實現(xiàn)全覆蓋，4G 劃分為5 個小區(qū)，5G 劃分為2個小區(qū)，具體如圖1所示。

圖1 M10南京東路地鐵站組網(wǎng)方案

3.2 TAC規(guī)劃

電子圍欄小區(qū)TAC 規(guī)劃需要考慮CSFB 業(yè)務(wù)需求，保證新增TAC與同區(qū)域地鐵GSM LAC的一對一映射關(guān)系［1］，TAC規(guī)劃具體原則如下。

a）地下站：新增TAC數(shù)量根據(jù)地鐵站廳TAC數(shù)量增加，新增TAC 與站廳TAC 對應(yīng)同一個CSFB 回落LAC，新增TAC與站廳TAC歸屬相同的核心網(wǎng)EPC。

b）地上站：新增TAC數(shù)量根據(jù)地鐵出入口大網(wǎng)主覆蓋宏站TAC 數(shù)量增加，新增TAC 與大網(wǎng)主覆蓋宏站TAC 對應(yīng)同一個CSFB 回落LAC，新增TAC 與大網(wǎng)主覆蓋宏站TAC歸屬相同的核心網(wǎng)EPC。

3.3 用頻原則

電子圍欄小區(qū)用頻原則如下。

a）采用FDD1800，充分發(fā)揮FDD制式性能優(yōu)勢。

b）需與現(xiàn)網(wǎng)FDD1800 異頻組網(wǎng)，配置單獨頻點，以便于頻點級移動性參數(shù)策略實施。

c）帶寬配置為5 MHz，如出現(xiàn)小區(qū)高負(fù)荷情況可擴(kuò)容為20 MHz。

d）在20 MHz 帶寬錯頻組網(wǎng)場景下，中心頻點設(shè)置需避免參考信號（CRS）交叉干擾。

綜上，電子圍欄小區(qū)初期采用5 MHz組網(wǎng)，中心頻點號設(shè)置為1425（1 820～1 825 MHz）。高負(fù)荷場景下可采用20 MHz 組網(wǎng)，中心頻點號設(shè)置1309（1 805.9～1 825.9 MHz）。

4 駐留參數(shù)策略

電子圍欄小區(qū)駐留策略總體原則如下。

a）移動用戶進(jìn)出各地鐵出入口需確保能夠占用電子圍欄。

b）移動用戶占用電子圍欄需要秉持“快進(jìn)快出”原則，避免對移動業(yè)務(wù)感知負(fù)面影響。

c）參數(shù)設(shè)置需兼顧公網(wǎng)多頻段融合組網(wǎng)需求，對公網(wǎng)負(fù)面影響最小。

4.1 空閑態(tài)重選參數(shù)策略

電子圍欄小區(qū)重選優(yōu)先級設(shè)置為最高值7；室外小區(qū)重選優(yōu)先級與現(xiàn)網(wǎng)相同，根據(jù)具體頻點為2～5 不等；地鐵小區(qū)/商場小區(qū)重選優(yōu)先級由7 降為6，具體參數(shù)配置見表3。當(dāng)電子圍欄信號強(qiáng)度>-100 dBm時，移動用戶在手機(jī)空閑態(tài)下便能夠有效駐留電子圍欄。

表3 重選參數(shù)配置方案

4.2 連接態(tài)切換參數(shù)策略

移動用戶占用電子圍欄小區(qū)后，需要快速切換出，避免對業(yè)務(wù)感知產(chǎn)生負(fù)面影響，因此采用A2+A3切換算法。設(shè)置較高的異頻啟測A2 門限，并將A3 偏置值設(shè)置為負(fù)值，進(jìn)一步降低切換出難度。

電子圍欄小區(qū)切換入，根據(jù)源小區(qū)屬性可為三大類場景。其中，源小區(qū)為地鐵小區(qū)/室外小區(qū)的場景采用A2+A4 算法，為了避免影響現(xiàn)網(wǎng)多頻段融合組網(wǎng)占用策略，A2及A4門限沿用原值，通過設(shè)置小區(qū)個性化偏移方式，加快向電子圍欄小區(qū)切換。源小區(qū)為商場室分小區(qū)的場景，為了避免影響現(xiàn)網(wǎng)室內(nèi)外小區(qū)間切換采用A2+A3 算法，A3 偏置值為2 dB，精準(zhǔn)控制切換帶，降低商場室分場景下誤占電子圍欄小區(qū)概率。切換參數(shù)配置方案如表4所示。

表4 切換參數(shù)配置方案

4.3 5G NSA參數(shù)策略

NSA 場景下，5G 用戶需占用4G 錨點才能夠添加5G 輔載波，正常開展5G 業(yè)務(wù)［2］?，F(xiàn)網(wǎng)4G 錨點小區(qū)為FDD1800（中心頻點號1300），為了保證5G 業(yè)務(wù)連續(xù)性，5G 用戶在占用4G 錨點小區(qū)時很難觸發(fā)異頻切換，電子圍欄小區(qū)中心頻點號為1425，因此需要制定參數(shù)策略確保5G 用戶在不中斷5G 業(yè)務(wù)的情況下，能夠順利占用電子圍欄小區(qū)，相關(guān)參數(shù)配置如表5所示。

5 優(yōu)化效果評估

截至2020 年4 月底，上海移動累計已完成386 個地鐵車站電子圍欄部署，并根據(jù)本文第4 章的駐留參數(shù)策略完成現(xiàn)場優(yōu)化調(diào)整。

以M10 南京東路地鐵站三號出入口為例，4G/5G測試終端進(jìn)入電子圍欄覆蓋區(qū)域均可及時占用并發(fā)起TAU，在離開電子圍欄覆蓋區(qū)域后可實現(xiàn)快速切出。

從網(wǎng)管側(cè)統(tǒng)計的電子圍欄整體性能指標(biāo)來看，無線接通率及切換成功率保持在99.75%以上，均保持在良好水平。網(wǎng)絡(luò)利用率控制在合理區(qū)間，上行PRB 利用率低于6%，下行PRB利用率低于15%（見圖2）。

圖2 電子圍欄小區(qū)性能指標(biāo)情況

根據(jù)相關(guān)部門大數(shù)據(jù)統(tǒng)計，截至2020 年4 月中旬，移動用戶捕獲率呈持續(xù)上升趨勢，已達(dá)93.3%，滿足90%的捕獲率要求。

6 總結(jié)及展望

本文對地鐵場景下的電子圍欄小區(qū)技術(shù)方案進(jìn)行了研究，從技術(shù)實現(xiàn)、方案設(shè)計、設(shè)備選型、參數(shù)設(shè)置及優(yōu)化策略等方面給了相關(guān)應(yīng)用建議。根據(jù)上海地鐵場景實際組網(wǎng)情況及測試驗證情況來看，4G/5G用戶在進(jìn)出各地鐵出入口時能夠有效占用電子圍欄，并且未對移動業(yè)務(wù)感知產(chǎn)生負(fù)面影響。根據(jù)相關(guān)部門大數(shù)據(jù)統(tǒng)計，移動用戶捕獲率達(dá)93.3%。后續(xù)計劃針對影響電子圍欄占用的個性化問題開展深入研究，形成組網(wǎng)方案及參數(shù)策略優(yōu)化建議，進(jìn)一步提升移動用戶捕獲率。