地鐵場景下的電子圍欄小區技術方案研究

謝玉銘（中國移動通信集團上海有限公司，上海 200003）

0 引言

根據上海市政府利用大數據開展疫情防控的要求，運營商需配合相關部門對地鐵場景實施重點監控。借助移動通信技術手段實現手機用戶精準捕獲，針對高危人群在隔離期內進入地鐵站行為進行實時甄別及攔截，避免大規模交叉感染風險。

基于上述背景，上海移動需在現有地鐵移動通信網絡基礎上，結合電子圍欄布控及5G 網絡改造需求，制定網絡改造方案。并根據4G/5G網絡用戶的不同特性，制定差異化移動性參數策略，以保障4G/5G用戶精準捕獲需求。

1 地鐵場景4G網絡現狀

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。據統計上海地鐵客流2019 年已突破1 300 萬人次，其中上海移動用戶達到了858 萬人次。客流增長，移動數據流量也隨著增長，2019年底較2018年初流量增幅達330%。

地鐵覆蓋場景可細分為：地下站站廳、地下站站臺、地上站站廳、地上站站臺及隧道區間。上海移動不同子場景下4G網絡現狀如表1所示。

表1 上海移動地鐵場景4G網絡現狀

2 技術實現方案

前期在進行地鐵場景4G網絡方案設計時，主要根據網絡覆蓋及容量需求進行小區劃分，小區只能提供粗略的地理位置信息，因此現有地鐵4G網絡無法滿足地鐵站廳各出入口用戶精準識別的需求。需要對4G網絡進行改造，具體技術方案如下。

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

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

c）對新增電子圍欄小區配置與地鐵站廳和室外公網均不同的跟蹤區碼（TAC），通過參數手段強制移動手機用戶駐留電子圍欄并進行TAU，與網絡產生信令交互。

d）通過采集相關TAU信令，關聯小區覆蓋地理信息，實現地鐵出入口（通道）級的用戶定位。

3 組網方案設計

3.1 組網方案及設備選型

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方式。與傳統布線方式相比，分布式皮站具有如下優勢。

a）單PRRU 覆蓋范圍小，能實現特定區域精準覆蓋。

b）支持4G/5G雙模，滿足FDD1800及5G開通。

c）組網方式靈活，以PRRU 為單位進行小區劃分，并且支持4G/5G小區劃分解耦。

本次方案采用華為PRRU5961，設備技術參數說明如表2所示。

表2 PRRU5961技術參數說明

PRRU 按照25～30 m 的間距進行布放，以滿足邊緣-75 dBm 的覆蓋需求。4G 小區劃分：地鐵站各出入口均由獨立小區覆蓋實現電子圍欄功能，其他區域合并為1 個小區。5G 小區劃分：根據站廳業務量按需進行劃分，一般劃分為1～2個小區。

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

圖1 M10南京東路地鐵站組網方案

3.2 TAC規劃

電子圍欄小區TAC 規劃需要考慮CSFB 業務需求，保證新增TAC與同區域地鐵GSM LAC的一對一映射關系［1］，TAC規劃具體原則如下。

a）地下站：新增TAC數量根據地鐵站廳TAC數量增加，新增TAC 與站廳TAC 對應同一個CSFB 回落LAC，新增TAC與站廳TAC歸屬相同的核心網EPC。

b）地上站：新增TAC數量根據地鐵出入口大網主覆蓋宏站TAC 數量增加，新增TAC 與大網主覆蓋宏站TAC 對應同一個CSFB 回落LAC，新增TAC 與大網主覆蓋宏站TAC歸屬相同的核心網EPC。

3.3 用頻原則

電子圍欄小區用頻原則如下。

a）采用FDD1800，充分發揮FDD制式性能優勢。

b）需與現網FDD1800 異頻組網，配置單獨頻點，以便于頻點級移動性參數策略實施。

c）帶寬配置為5 MHz，如出現小區高負荷情況可擴容為20 MHz。

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

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

4 駐留參數策略

電子圍欄小區駐留策略總體原則如下。

a）移動用戶進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“快進快出”原則，避免對移動業務感知負面影響。

c）參數設置需兼顧公網多頻段融合組網需求，對公網負面影響最小。

4.1 空閑態重選參數策略

電子圍欄小區重選優先級設置為最高值7；室外小區重選優先級與現網相同，根據具體頻點為2～5 不等；地鐵小區/商場小區重選優先級由7 降為6，具體參數配置見表3。當電子圍欄信號強度>-100 dBm時，移動用戶在手機空閑態下便能夠有效駐留電子圍欄。

表3 重選參數配置方案

4.2 連接態切換參數策略

移動用戶占用電子圍欄小區后，需要快速切換出，避免對業務感知產生負面影響，因此采用A2+A3切換算法。設置較高的異頻啟測A2 門限，并將A3 偏置值設置為負值，進一步降低切換出難度。

電子圍欄小區切換入，根據源小區屬性可為三大類場景。其中，源小區為地鐵小區/室外小區的場景采用A2+A4 算法，為了避免影響現網多頻段融合組網占用策略，A2及A4門限沿用原值，通過設置小區個性化偏移方式，加快向電子圍欄小區切換。源小區為商場室分小區的場景，為了避免影響現網室內外小區間切換采用A2+A3 算法，A3 偏置值為2 dB，精準控制切換帶，降低商場室分場景下誤占電子圍欄小區概率。切換參數配置方案如表4所示。

表4 切換參數配置方案

4.3 5G NSA參數策略

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 業務［2］。現網4G 錨點小區為FDD1800（中心頻點號1300），為了保證5G 業務連續性，5G 用戶在占用4G 錨點小區時很難觸發異頻切換，電子圍欄小區中心頻點號為1425，因此需要制定參數策略確保5G 用戶在不中斷5G 業務的情況下，能夠順利占用電子圍欄小區，相關參數配置如表5所示。

5 優化效果評估

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，并根據本文第4 章的駐留參數策略完成現場優化調整。

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

從網管側統計的電子圍欄整體性能指標來看，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。網絡利用率控制在合理區間，上行PRB 利用率低于6%，下行PRB利用率低于15%（見圖2）。

圖2 電子圍欄小區性能指標情況

根據相關部門大數據統計，截至2020 年4 月中旬，移動用戶捕獲率呈持續上升趨勢，已達93.3%，滿足90%的捕獲率要求。

6 總結及展望

本文對地鐵場景下的電子圍欄小區技術方案進行了研究，從技術實現、方案設計、設備選型、參數設置及優化策略等方面給了相關應用建議。根據上海地鐵場景實際組網情況及測試驗證情況來看，4G/5G用戶在進出各地鐵出入口時能夠有效占用電子圍欄，并且未對移動業務感知產生負面影響。根據相關部門大數據統計，移動用戶捕獲率達93.3%。后續計劃針對影響電子圍欄占用的個性化問題開展深入研究，形成組網方案及參數策略優化建議，進一步提升移動用戶捕獲率。