基于IUV_4G的LTE無線接入網實驗設計與構建

鄧小丁

摘要：在通信網絡實驗虛擬化的背景下，提出了一種基于中興模擬軟件IUV_4G的LTE無線接入網的實驗設計方案。通過IUV_4G部署PTN、BBU、RRU等設備，建立五個機房，利用路由、SCTP、MIMO、無線射頻、鄰區切換等技術構建一個LTE無線接入網實驗設計方案，給出了實驗的虛擬設備安裝方法、虛擬接線方法、數據配置方法、業務開通調試方法，并通過告警、ping、Trace、業務驗證、切換等進行功能驗證。通過實驗，學生不僅能理解LTE無線接入網的原理，而且也掌握了中興LTE設備的配置技術及培養了解決問題的思路。

關鍵詞：IUV仿真平臺;無線接入網;RRU;BBU

中圖分類號：TN915 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2020）02-0167-03

0 引言

不管是4G還是5G網絡，無線接入網的基站數量是所有網絡設備中占比最多的，網絡建設需要大量的無線接入網安裝調測人才。但很多學校的移動通信實驗設備多采用現網設備或簡單的虛擬仿真平臺[1]。在移動通信實驗教學中，常常會遇到以下問題：（1）現網實驗設備購買價格昂貴，且不能滿足多位學生同時實驗;（2）現網實驗設備維護費用貴，學生在實驗過程中容易損壞設備;（3）虛擬仿真平臺大多側重數據配置，鮮有設備安裝和接線的仿真操作，不利于高職學生技能的培養;（4）實驗缺少業務調試功能，缺乏創新性，不利于培養學生的解決問題能力;（5）實驗必須在實驗室才能完成，不利于學生充分利用課余時間學習[1-6]。因此，設計和構建了基于中興在線仿真軟件IUV-4G的LTE無線接入網的實驗方案，通過實驗加深學生對LTE無線接入網原理的理解及基站站點開通的相關實踐技術的掌握。

1 LTE無線接入網實驗方案

1.1 實驗目的

掌握LTE無線接入網的網元設備線纜安裝，包括PTN接線、BBU接線、GPS接線、RRU接線、天線接線;網元的數據配置，包括PTN數據配置、BBU數據配置、RRU數據配置;業務調試方法，包括告警排查、PING測試、業務驗證、切換驗證等。

1.2 實驗設備清單

實驗在中興的IUV_4G仿真平臺上實現。包括5臺PTN、3臺BBU、9臺RRU、9副天線、3個GPS、5個ODF，光纖、電源線、饋線若干。

1.3 實驗總體設計

LTE無線接入網總體設計如圖1所示。實驗網絡分為萬綠市A站點機房、萬綠市B站點機房、萬綠市C站點機房、百山市A站點機房和千湖市A站點機房。萬綠市A、B、C三個站點的PTN采用環形組網，提高網絡的可靠性，再連接到匯聚層。百山市A站點和千湖市A站點直接通過PTN接入匯聚層。萬綠市A站點機房、百山市A站點機房、千湖市A站點機房的eNodeB中的BBU和RRU通過光纖連接。BBU均采用3扇區與3個RRU分別連接，提高網絡的容量。

1.4 實驗要求

萬綠市機房為重點城市機房，網絡可靠性要高，采用TDD-LTE，3扇區覆蓋，覆蓋半徑達400m，天線配置采用2T4R。萬綠市各扇區要能互相切換并且能和百山市和千湖市各扇區漫游切換。

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

2 LTE無線接入網實驗設計與構建

2.1 接入網實驗設備連接及參數規劃

根據LTE無線接入網的總體設計及實驗要求，萬綠市A站點PTN的2個10GE端口分別連接萬綠市B、C站點PTN端口2。萬綠市B、C站點PTN的2個10GE端口分別連接萬綠市A、匯聚層機房的PTN端口。萬綠市A、百山市A、千湖市A站點的PTN的GE1端口分別與其對應的BBU主控板連接。萬綠市A、百山市A、千湖市A站點的BBU利用3對光纖分別與其3個RRU對接。RRU通過饋線分別與其對應的天線連接。

實驗中各站點BBU主要參數規劃如表1所示，各站點小區參數規劃如表2所示。

2.2 設備線纜接線仿真實現

無線接入網中的BBU、RRU及天線的線纜接線實驗，既是實驗的重點也是難點。BBU需要和PTN、RRU、GPS連接，RRU需要和天線連接。設備接線示意圖如圖2所示。

BBU的TX0RX0、TX1RX1、TX2RX2通過光纖分別與RRU1、RRU2、RRU3的OPT1端口連接。但是因為上述接口外觀相同，使用的線纜也相同，學生容易混淆接口，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，所以這部分是本實驗的難點所在。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的接口（如圖3所示）。

2.3 關鍵設備的配置實現

BBU是信令、數據處理和物理資源調配的控制網元，所以需要對其網元配置、IP配置、對接配置等。RRU主要是射頻配置、小區配置、鄰區配置。以上配置如果出錯，將可能造成小區鏈路不通、小區無信號、手機無法切換等問題，所以BBU和RRU的配置是本實驗的重點所在。

2.3.1 BBU配置

對BBU的IP進行配置。給BBU分配指定的IP，就可以和其他設備進行IP互聯，具體IP詳見表1。例：將萬綠A站點BBU的IP配置如圖4所示：

對BBU的SCTP進行配置。例：根據上述的主要參數規劃表（表1），萬綠核心網中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BBU的SCTP配置如圖5所示：

最后，對BBU的靜態路由進行配置。例：萬綠A站點的PTN的IP為69.69.69.106，萬綠核心網中的SGW的IP為69.69.69.88。通過設置下一跳地址為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BBU的靜態路由配置如圖6所示：

2.3.2 RRU配置

接下來是RRU小區配置，例：根據表五萬綠A站點小區的參數規劃，其關鍵參數TAC為1A1C，PCI為25，帶寬為20M。其小區1配置如圖7所示：

3 實驗驗證

IUV_4G平臺提供了告警、Ping、Trace、業務驗證、業務觀察及切換漫游、路由表七種調試工具，方便學生排查定位問題及驗證實驗結果。

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連線出現錯誤。

3.2 Trace驗證

Trace可以跟蹤路由，通過其可以驗證設備間訪問所經過的路徑正不正確。設置萬綠A站點BBU為跟蹤起點，萬綠核心網MME設備為跟蹤終點進行路由跟蹤，驗證結果圖9所示，所經路由符合要求。

3.3 切換和業務驗證

通過設定切換的路線，如百山1小區（B1）到百山2小區（B2）再到百山3小區（B3）的切換路線進行切換驗證。

通過虛擬的手機終端，設置SINR、負荷及用戶數，然后在手機終端上可以測試網絡的下載速率，以驗證網絡性能。萬綠2小區的下載業務驗證結果如圖10所示，下載速率達10.8Mb/s，上傳速率達500kb/s，符合實驗目標要求。

4 結語

基于中興模擬平臺IUV-4G的LTE無線接入網實驗設計運用了虛擬接線、虛擬告警、切換漫游、PTN、靜態路由、SCTP、MIMO等技術，能幫助學生掌握LTE無線接入網的網絡結構、設備安裝和數據配置，也能提高學生在中興ZCENT、ZCNA等職業認證考試的通過率。通過擴展實驗，可以組建更綜合的實驗網絡，比如，可以結合核心網、承載網構建LTE全網實驗，加深學生對LTE網絡的理解，提高高職學生的動手操作能力。

參考文獻

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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