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龙源期刊网无线接入网实验设计与构建作者：邓小丁来源：《数字技术与应用》2020年第02期龙源期刊网龙源期刊网龙源期刊网摘要：在通信网络实验虚拟化的背景下，提出了一种基于中兴模拟软件IUV_4G的LTE无线接入网的实验设计方案。通过IUV_4G部署PTN、BBU、RRU等设备，建立五个机房，利用路由、SCTP、MIMO、无线射频、邻区切换等技术构建一个LTE无线接入网实验设计方案，给出了实验的虚拟设备安装方法、虚拟接线方法、数据配置方法、业务开通调试方法，并通过告警、ping、Trace、业务验证、切换等进行功能验证。通过实验，学生不仅能理解LTE无线接入网的原理，而且也掌握了中兴LTE设备的配置技术及培养了解决问题的思路。关键词：IUV仿真平台;无线接入网;RRU;BBU中图分类号：TN915文献标识码：A文章编号：1007-9416（2020）02-0167-030引言不管是4G还是5G网络，无线接入网的基站数量是所有网络设备中占比最多的，网络建设需要大量的无线接入网安装调测人才。但很多学校的移动通信实验设备多采用现网设备或简单的虚拟仿真平台[1]。在移动通信实验教学中，常常会遇到以下问题：（1）现网实验设备购买价格昂贵，且不能满足多位学生同时实验;（2）现网实验设备维护费用贵，学生在实验过程中容易损坏设备;（3）虚拟仿真平台大多侧重数据配置，鲜有设备安装和接线的仿真操作，不利于高职学生技能的培养;（4）实验缺少业务调试功能，缺乏创新性，不利于培养学生的解决问题能力;（5）实验必须在实验室才能完成，不利于学生充分利用课余时间学习[1-6]。因此，设计和构建了基于中兴在线仿真软件IUV-4G的LTE无线接入网的实验方案，通过实验加深学生对LTE无线接入网原理的理解及基站站点开通的相关实践技术的掌握。1LTE无线接入网实验方案龙源期刊网无线接入网的网元设备线缆安装，包括PTN接线、BBU接线、GPS接线、RRU接线、天线接线;网元的数据配置，包括PTN数据配置、BBU数据配置、RRU数据配置;业务调试方法，包括告警排查、PING测试、业务验证、切换验证等。1.2实验设备清单实验在中兴的IUV_4G仿真平台上实现。包括5台PTN、3台BBU、9台RRU、9副天线、3个GPS、5个ODF，光纤、电源线、馈线若干。1.3实验总体设计LTE无线接入网总体设计如图1所示。实验网络分为万绿市A站点机房、万绿市B站点机房、万绿市C站点机房、百山市A站点机房和千湖市A站点机房。万绿市A、B、C三个站点的PTN采用环形组网，提高网络的可靠性，再连接到汇聚层。百山市A站点和千湖市A站点直接通过PTN接入汇聚层。万绿市A站点机房、百山市A站点机房、千湖市A站点机房的eNodeB中的BBU和RRU通过光纤连接。BBU均采用3扇区与3个RRU分别连接，提高网络的容量。1.4实验要求万绿市机房为重点城市机房，网络可靠性要高，采用TDD-LTE，3扇区覆盖，覆盖半径达400m，天线配置采用2T4R。万绿市各扇区要能互相切换并且能和百山市和千湖市各扇区漫游切换。百山市和千湖市机房为普通郊区机房，采用FDD-LTE，3扇区覆盖，覆盖半径达800m，天线配置采用2T2R。百山市和千湖市各扇区要能互相切换并且能和万绿市各扇区漫游切换。2LTE无线接入网实验设计与构建2.1接入网实验设备连接及参数规划根据LTE无线接入网的总体设计及实验要求，万绿市A站点PTN的2个10GE端口分别连接万绿市B、C站点PTN端口2。万绿市B、C站点PTN的2个10GE端口分别连接万绿市A、汇聚层机房的PTN端口。万绿市A、百山市A、千湖市A站点的PTN的GE1端口分别与其对应的BBU主控板连接。万绿市A、百山市A、千湖市A站点的BBU利用3对光纤分别与其3个RRU对接。RRU通过馈线分别与其对应的天线连接。实验中各站点BBU主要参数规划如表1所示，各站点小区参数规划如表2所示。龙源期刊网、RRU及天线的线缆接线实验，既是实验的重点也是难点。BBU需要和PTN、RRU、GPS连接，RRU需要和天线连接。设备接线示意图如图2所示。BBU的TX0RX0、TX1RX1、TX2RX2通过光纤分别与RRU1、RRU2、RRU3的OPT1端口连接。但是因为上述接口外观相同，使用的线缆也相同，学生容易混淆接口，比如将TX0RX0接到RRU2或RRU3的OPT1口上，或者将TX1RX1接到RRU1或RRU3的OPT1口上，所以这部分是本实验的难点所在。具体操作为：在线缆池选择合适的线缆，然后将线缆移入到相应的接口（如图3所示）。2.3关键设备的配置实现BBU是信令、数据处理和物理资源调配的控制网元，所以需要对其网元配置、IP配置、對接配置等。RRU主要是射频配置、小区配置、邻区配置。以上配置如果出错，将可能造成小区链路不通、小区无信号、手机无法切换等问题，所以BBU和RRU的配置是本实验的重点所在。2.3.1BBU配置对BBU的IP进行配置。给BBU分配指定的IP，就可以和其他设备进行IP互联，具体IP详见表1。例：将万绿A站点BBU的IP配置如图4所示：对BBU的SCTP进行配置。例：根据上述的主要参数规划表（表1），万绿核心网中MME的IP为69.69.69.83，为了让BBU能和MME连通，必须将万绿A站点BBU的SCTP配置如图5所示：最后，对BBU的静态路由进行配置。例：万绿A站点的PTN的IP为69.69.69.106，万绿核心网中的SGW的IP为69.69.69.88。通过设置下一跳地址为PTN的地址，目的地址为SGW的地址，这样BBU就能通过PTN和SGW连通。万绿A站点BBU的静态路由配置如图6所示：2.3.2RRU配置接下來是RRU小区配置，例：根据表五万绿A站点小区的参数规划，其关键参数TAC为1A1C，PCI为25，带宽为20M。其小区1配置如图7所示：3实验验证IUV_4G平台提供了告警、Ping、Trace、业务验证、业务观察及切换漫游、路由表七种调试工具，方便学生排查定位问题及验证实验结果。龙源期刊网排查告警信息通过告警信息可以判断是否存在连线故障、接口通信故障等物理故障。通过图8详细的告警信息，我们可以快速定位故障为千湖市A站的BBU和RRU连线出现错误。3.2Trace验证Trace可以跟踪路由，通过其可以验证设备间访问所经过的路径正不正确。设置万绿A站点BBU为跟踪起点，万绿核心网MME设备为跟踪终点进行路由跟踪，验证结果图9所示，所经路由符合要求。3.3切换和业务验证通过设定切换的路线，如百山1小区（B1）到百山2小区（B2）再到百山3小区（B3）的切换路线进行切换验证。通过虚拟的手机终端，设置SINR、负荷及用户数，然后在手机终端上可以测试网络的下载速率，以验证网络性能。万绿2小区的下载业务验证结果如图10所示，下载速率达10.8Mb/s，上传速率达500kb/s，符合实验目标要求。4结语基于中兴模拟平台IUV-4G的LTE无线接入网实验设计运用了虚拟接线、虚拟告警、切换漫游、PTN、静态路由、SCTP、MIMO等技术，能帮助学生掌握LTE无线接入网的网络结构、设备安装和数据配置，也能提高学生在中兴ZCENT、ZCNA等职业认证考试的通过率。通过扩展实验，可以组建更综合的实验网络，比如，可以结合核心网、承载网构建LTE全网实验，加深学生对LTE网络的理解，提高高职学生的动手操作能力。参考文献[1]周春月，李丞，卢燕飞.移动通信实验箱GSM模块的3G/4G升级改造[J].实验技术与管理，2018，35（03）：62-65.[2]卢敏，陈美娟.移动通信系统的虚拟仿真实训演练[J].实验科学与技术，2019，17（02）：108-111.[3]刘光灿，万家波，陈威兵，等.基于现网设备的TD-LTE4G移动通信实验教学系统构建[J].实验技术与管理，2015，32（10）：74-79.[4]滕君华，金国华，何荣希，等.让LTE走进移动通信实验课堂[J].实验科学与技术，2016，14（03）：138-140.龙源期刊网[5]刘小莉，王俊，余翔，等.LTE移动通信实训教学平台的构建[J].实验室研究与探索，2017，36（05）：154-156+169.[6]陈美娟，朱晓荣，何爱龙.虚实结合TD-LTE实验网络建设[J].实验科学与技术，2017，15（06）：192-197.[7]郑云，吴怡.TD-LTE基站安装虚拟仿真实验设计与管理[J].实验技术与管理，2018，35（10）：125-128+155.[8]陈佳莹，张溪，林磊.IUV-4G移动通信技术[M].北京：人民邮电出版社，2017.DesignandConstructionof;IUV_4G-basedLTEWirelessAccessNetworkExperimentDENGXiao-ding（ElectronicsandInformationEngineering，HeyuanPolytechnic，Heyuan;Guangdong;517000）Abstract：Underthetelecomnetworksimulationexperiment，proposedLTEwirelessaccessnetworkexperimentaldesignbasedonIUV_4GwhichisthesimulationsoftwareofZTE.DeployedthePTNandBBU，RRUequipmentsthroughIUV_4G，Establishmentoffivecomputerrooms。Bytheuseofrouting，SCTP，MIMO，RFandhandofftechnology，buildaLTEwirelessaccessnetworkexperimentaldesign.Giventheinstallationmethodofthevirtualequipmentandconnectionmethodofcableandthekeyconfigurationmethodofexperimentanddebuggingmethodofbusinessandverifiedtheresultswithalarm，ping，trace，businessverificationandhandoff.Throughtheexperiment，studentscannotonlyunderstandtheprincipleofLTEwirelessnetwork，butalsomastertheconfigurationtechnologyof;ZTE's;LTEequipmentandtrainideastosolveproblems.Keywords：IUVsimulationplatform;wirelessnetwork;RRU;BBU