許卓+何曉明+代明

摘 要：為了解決大連國際啤酒節(jié)會場的信號覆蓋難題，對超大容量空曠廣場覆蓋的同頻干擾、容量提升等問題，采用理論結(jié)合實際的方法進(jìn)行了認(rèn)真的剖析和研究，最終得到一套完整且已經(jīng)經(jīng)過實際驗證的解決方法。

關(guān)鍵詞：多頻段組網(wǎng) 分層覆蓋 超大用戶數(shù) 超大型廣場

中圖分類號：TN91 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）07（c）-0003-03

大連國際啤酒節(jié)，是國內(nèi)外知名啤酒品牌云集的行業(yè)盛會。啤酒節(jié)的舉辦地位于大連星海廣場，該廣場占地面積176萬m2，是亞洲最大的城市廣場。啤酒節(jié)歷時約兩周，開幕式及周末高峰期人數(shù)約25萬。由于美觀要求整個廣場內(nèi)沒有通信基站，歷屆啤酒節(jié)期間擁塞現(xiàn)象嚴(yán)重，用戶體驗極差。而空曠的場地又帶來了干擾的難以控制。研究并解決此類場景的覆蓋難題有助于對同類情況下的其他應(yīng)用需求提供必要的參考作用。

1 需要解決的問題

由于啤酒節(jié)活動現(xiàn)場的大用戶數(shù)和十分空曠的場地環(huán)境，面臨的主要難題來自“設(shè)備容量、同頻干擾”以及設(shè)備的“小型美觀”三個方面。容量方面，星海廣場的巨大面積（南北長1000m，東西寬600m），多年來無法找到可以利用的天線支撐物，僅靠廣場周邊的少量宏蜂窩站點進(jìn)行覆蓋。按照往年啤酒節(jié)的經(jīng)驗，在廣場西側(cè)增加一輛應(yīng)急車，可以滿足覆蓋的需求，但容量需求很難滿足，這也是多年來造成擁塞的主要原因。干擾方面，如上，為了提升容量，一定需要增加站點和小區(qū)。與2G不同，4G網(wǎng)絡(luò)對于重疊覆蓋和干擾的容忍度更低，雖然廣場面積很大，但非常平坦且無遮擋，信號傳播距離過遠(yuǎn)，很容易形成干擾。如果干擾問題不解決，即使增加了小區(qū)數(shù)也會因為干擾過大造成速率的大幅下降，大大降低用戶體驗。美觀方面，由于星海廣場作為大連標(biāo)志性地點，即使啤酒節(jié)期間也不允許在廣場內(nèi)增加過多和過大的設(shè)備。按照啤酒節(jié)組委會的要求，安裝的設(shè)備是不能被游客發(fā)現(xiàn)更不能被投訴的。所以如何在這樣空曠的廣場上增加天線而又不被發(fā)現(xiàn)成為了需要面對的問題。

2 研究過程及方案

再覆蓋能夠保證的情況下，啤酒節(jié)真正面臨問題是如何完美的解決如此大規(guī)模的容量問題。4G網(wǎng)絡(luò)方面，根據(jù)去年啤酒節(jié)的經(jīng)驗，開幕式高峰時期游客數(shù)約為25萬人。我們按照移動用戶滲透率平均約70%估算，移動用戶數(shù)約為25×70%=17.5萬人。估算峰時業(yè)務(wù)用戶數(shù)占比為50%，峰時業(yè)務(wù)用戶數(shù)約為8.75萬人。參考全網(wǎng)平均4G用戶滲透率約為40%，以及4G用戶的激活附著比約為30%計算，得到啤酒節(jié)在開幕式期間，同時處于RRC激活態(tài)的最大用戶數(shù)：250000×70%×50%×40%×30%=10500人?？紤]到星海廣場周邊平時最大RRC連接用戶數(shù)約為3200人，綜合考慮得到星海廣場地區(qū)啤酒節(jié)開幕式期間忙時最大用戶數(shù)約為：10500+3200=13700人。2G網(wǎng)絡(luò)方面，根據(jù)去年GSM網(wǎng)絡(luò)各項參數(shù)統(tǒng)計及估算，認(rèn)為GSM語音話務(wù)量增長約100%，數(shù)據(jù)流量上升約200%。

考慮到4G和2G網(wǎng)絡(luò)巨大的容量需求，無法在同一點位完成站點建設(shè)，必須采用分布式的方式進(jìn)行容量拆分。參考啤酒節(jié)各大棚布局及游客分布情況，決定利用廣場內(nèi)若干監(jiān)控?zé)魲U，配合個別高容量活動大棚內(nèi)建設(shè)分布式基站的方式進(jìn)行容量吸收?？紤]到活動期間慕尼黑大鵬和燕京啤酒大鵬游客數(shù)量最多，廣場入口處容易出現(xiàn)游客聚集現(xiàn)象，廣場中心區(qū)域由于開幕式和小吃攤位眾多，用于出現(xiàn)游客聚集，廣場東側(cè)多個規(guī)模較小的大棚有大量游客。結(jié)合廣場上已有的監(jiān)控?zé)魲U位置和設(shè)施分布情況，決定在廣場內(nèi)依托監(jiān)控?zé)魲U建設(shè)6處站點配合一輛應(yīng)急通信車，用于空曠區(qū)域覆蓋。針對慕尼黑啤酒大棚和燕京啤酒大棚的特殊性，決定采用小型化4G+2G網(wǎng)絡(luò)一體化設(shè)備進(jìn)行大棚內(nèi)的分布式基站建設(shè)?？傂略鋈萘恳?guī)模為4G網(wǎng)絡(luò)約50載扇，2G網(wǎng)絡(luò)約200載頻?？紤]到廣場內(nèi)現(xiàn)有的監(jiān)控?zé)魲U較為纖細(xì)，無法承擔(dān)過大重量或過大體積的設(shè)備安裝，且出于不破壞星海廣場總體美觀的綜合考慮，決定采用小體積天線作為天面。但由于同時涉及從1800M（分析認(rèn)為2G網(wǎng)絡(luò)采用1800M比900M更適合）～2400M的頻段跨度較大，又不希望安裝太多天線，綜合考量各種天線產(chǎn)品，最終決定選擇體積、頻段和安裝環(huán)境都滿足要求的對數(shù)周期天線。盡管該類型天線覆蓋能力比較有限且波形不夠規(guī)則，但通過后期的RF優(yōu)化和合理的功率控制都能夠予以解決。而采用對數(shù)周期天線另一個需要面臨的問題是，該類型天線只有一個接口，即只支持單通道。而方案需要多制式多頻段的覆蓋，考慮到GSM設(shè)備采用的是雙通道接口，于是我們在需要GSM覆蓋的點位采用電橋設(shè)備對射頻端輸出的信號進(jìn)行處理，電橋輸出的兩個接口分別用于同一燈桿的兩個小區(qū)。4G設(shè)備選擇某廠家同時支持F和E頻段的單通道設(shè)備。然后將三個頻率通過專門的多頻合路器進(jìn)行合路，統(tǒng)一連接到對數(shù)周期天線上，使得每個天線都同時支持多系統(tǒng)多頻段收發(fā)。為了最大限度地確保美觀和設(shè)備的安全性，在每個監(jiān)控?zé)魲U下方安置一個可以通風(fēng)換熱的室外防水箱。用于將該燈桿所需要的所有射頻設(shè)備、無源器件等妥善安置其中，只通過一根饋線將信號輸出到天線上。既保證了美觀，又避免了設(shè)備外露所帶來的人身和設(shè)備安全的隱患。

大容量和多點位的覆蓋模式面對的另一個難題就是干擾問題。尤其是4G網(wǎng)絡(luò)對于干擾的敏感，即使信號再強，只要不能有效的控制干擾，那么用戶體驗完全不能夠得到提升。為了控制廣場上如此大規(guī)模設(shè)備的同頻干擾，研究決定采用多頻段錯頻覆蓋的方式進(jìn)行覆蓋。充分利用4G網(wǎng)絡(luò)所支持的各個頻率，將F頻段的1880M～1920M兩個20M的頻段全部用上，同時將E頻段的2320M～2360M兩個20M頻段也用上。同時，由于大棚采用帆布材質(zhì)覆蓋，其本身的信號隔離度較差，慕尼黑大棚和燕京啤酒大棚內(nèi)的新產(chǎn)品分布式覆蓋需要與廣場上朝向這兩個大棚的燈桿進(jìn)行錯頻，所以決定采用F頻段和E頻段交錯的方式進(jìn)行覆蓋。應(yīng)急車方面，由于其桅桿高度超過廣場內(nèi)各個燈桿高度，且因為采用傳統(tǒng)八通道大功率智能天線，其覆蓋范圍跨越多個燈桿和兩個大棚的區(qū)域，必須與各個燈桿和大棚錯頻，所以只能選擇D頻段進(jìn)行覆蓋。綜上啤酒節(jié)各點位位置及頻段情況如圖1所示。endprint

各點位容量配置及頻段設(shè)置詳情如表1所示。

經(jīng)過對目前3G網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)量和在網(wǎng)主要終端性能的分析，認(rèn)為中移動3G用戶規(guī)模已經(jīng)大幅減少，啤酒節(jié)期間3G網(wǎng)絡(luò)擴容需求并不強烈。為確保啤酒節(jié)期間4G網(wǎng)絡(luò)頻段的最高利用率，不對3G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行擴容操作。為確保4G網(wǎng)絡(luò)的高速率，所有點位摒棄了過去習(xí)慣的微波傳輸方式，均采用光纖傳輸，共設(shè)計2650m管道光纜。

3 實踐論證

啤酒節(jié)期間12d，每天晚6點至晚12點的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示話務(wù)高峰出現(xiàn)在開幕式和第一個周末，每天的用戶高峰出現(xiàn)在19：00-21：00期間。4G網(wǎng)絡(luò)在啤酒節(jié)期間共發(fā)起連接請求2599萬次，平均每小時每小區(qū)發(fā)起連接請求4059次，其中平均失敗1.56次，接通成功率為99.9%。單小區(qū)峰值連接用戶數(shù)為765個，保障小區(qū)總最大連接用戶數(shù)峰值為12274個。共吸收4G數(shù)據(jù)流量2605GB，其中上行流量575GB，下行流量2030GB，上下行占比分別為22%和78%。網(wǎng)絡(luò)總體干擾始終保持在-115dBm左右，干擾控制良好。2G網(wǎng)絡(luò)共吸收語音話務(wù)量38556ERL，開幕式當(dāng)天就達(dá)到2609ERL，數(shù)據(jù)話務(wù)量170776ERL，產(chǎn)生流量103GB（其中EDGE流量100GB），同比增長達(dá)到206.04%。在此期間語音擁塞基本為0，接通率始終保持在99%以上，掉話率在0.21%左右，最忙時整體無線利用率基本到達(dá)100%，在晚忙時整個BSC的尋呼量最高超過了36萬，已接近BSC尋呼能力得上限?？傮w覆蓋效果良好。

4 結(jié)語

通過對超大容量廣場覆蓋問題的研究，針對此類場景中如何有效提升容量，如何控制干擾和如何將通信設(shè)備與被覆蓋場景融為一體等三個問題進(jìn)行深入的討論，最終得到了完整的解決方法，并通過實踐予以有效證明。鑒于全國范圍內(nèi)對于此類特殊場景的研究和經(jīng)驗較少，本研究成果希望可以作為未來此類應(yīng)用的的有效借鑒。同時依托未來通信設(shè)備的進(jìn)一步小型化和集成化，此類場景的解決方案還可以隨之不斷演進(jìn)和提升。

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