些许感慨,四年本科生涯就只剩下3个多月了。今天结束专业实习的答辩出门骑车闲逛,看到友实门口公交站还有初中生在赶作业😂,会心一笑,又有些怅然,原来真的已经过去这么多年了😦。第一次到那个公交站去学校,已经是快十年前的事情了……
就不继续感慨了,说说专业实习吧。这次的专业实习是中兴协力给上的课,主要介绍内容就是5G承载技术中的OTN,以及后面的LTE&5G调测,然后最重要的也是要记录的部分也就是复杂项目实施,我们小组(额我们叫唐高组,之前还有吴彦组、关东组、对照组等一系列奇葩名字作为备选,最终唐高组以辈分胜出👴)
我们的选题是北京景山公园的TD-LTE工程设计,就是假装我们要去给这公园建基站进行信号覆盖,后面直接放出小组讨论之后形成的一些文档吧。
一、项目分工
项目职位 | 项目人员 | 具体分工 |
---|---|---|
项目经理 | 何xx | 1. 主持推进项目进度 2. 项目流程规划 3. 项目规划汇总定稿 |
售前技术支持 | 黄x | 1. 整理需求分析及完善细节 2. 项目实施方案制定 |
项目实施工程师 | 王x、刘xx | 1. 实地勘测及项目实施 2. 具体配置参数设计调整 |
售后技术支持 | 冯xx | 1. 售后问题反馈接收 2. 方案调测优化 |
质量总监 | 胡xx | 1. 监管项目流程质量 2. 方案调测优化 |
需要说明的是,由于模拟项目的局限性,某些职位的工作比较难在项目中体现出来,因此实际上分工表仅代表每个人负责的主体部分,每个人在项目的其它流程中都有参与和讨论。
二、背景调研
随着互联网和通信技术的发展,人们对无处不在的网络接入拥有了更高的需求。尤其随着移动支付和“生活分享”需求的增加,信号覆盖质量直接影响了游客的游览体验。此外,景区作为对环境、景观要求最为严格的场所,其对于传统“傻大黑粗”的基站有着天然的排斥心理,因此如何进行合理的基站规划,以及如何让基站建设和谐地与景区融为一体,对于带动景区的发展、满足游客的体验,拥有非常重要的意义。
(1) 技术背景——TD-LTE技术特性
技术特点:
TD-LTE的三大技术特点分别是TDD、OFDMA和MIMO,这几项技术令其具备20MHz带宽、下行110Mbps、上行50Mbps峰值速率,以及小区边缘用户性能改善、小区容量提高、低系统延迟等特点。这意味着用户外出游玩的大多数需求基本都能够得到满足。
架构特点:
此外,TD-LTE的分布式组网架构也为其在2G、3G基础上部署以及场景适应性上提供了强有力的支持。如根据“BBU+RRU”光纤拉远式部署方案,我们可以将BBU直接放置在原有2G、3G基站机房中,通过RRU拉远将RRU和天线一同放在几百米甚至几千米外的天线塔或路灯、房顶上。同样地,我们也可以在合适位置自建机房,用于放置BBU,接入核心网和操作维护中心,将RRU和天线通过光纤连接至远端需要信号覆盖的位置。
(2) 场景背景
我们选择的景区是景山公园,它位于北京城中轴线,与北海、故宫邻接。景山公园的场景特点体现在3方面:
- 内部景点。内部景点以绿植和古建筑为主,包含部分休息区。
- 客流量。较大客流量对信号覆盖有着比较高的要求
- 周边环境。由于在北京城中心,周边大多为低矮建筑群。
三、需求分析
需求点 | 描述 |
---|---|
1.基站容量需求 | 需要满足景区同一时间的峰值接入量 |
2.覆盖范围需求 | 保证所有小区基本覆盖,根据基站的实时吞吐量进行功率调整 |
3.入网类型需求 | 保证不同入网类型的用户的上网体验 |
4.建站成本需求 | 在确保基站功能齐全下,降低成本 |
5.可扩展性需求 | 考虑机房的维护等问题 |
6.环境和谐需求 | 在不破坏景区环境的前提下实现基站功能 |
基站容量需求。LTE基站最高容量约1200人,带宽最高20MHz
根据网络上的公开信息,以及参考文献《景山公园春季使用者游憩行为研究》,景区每天的人流量峰值为5200人左右,集中在11点。并且万春亭、有林广场、寿皇殿等三大区域人流最为密集。
此外,由于中国三大运营商共存,我们粗略认为游客中三种网络类型均匀分布,同时由于不可能所有人同时接入网络并产生业务,可以认为一个运营商基站保证1200人的峰值接入是合理的。另外,景区游客产生的业务大多为电话、文字消息以及图片等低流量业务,仅有少部分存在直播或者视频等高流量业务,因此接入速率需求应该能够得到保证。
覆盖范围需求
- 一般TD-LTE小区覆盖半径为1-3km,但由于覆盖信号质量以及人流量的原因,城区建站每隔几百米会将用户切换至信号质量更好的小区——可以小区半径为500米考虑。
- 园区面积约23万平方米,山高43m,东西方向长度约440m,南北方向长度约540米。
- 可以采用多RRU技术(级联/星型拓扑) ,一个BBU上挂多个(3-4个)RRU来密集布站(RRU是射频拉远模块),从而对复杂的园区环境进行覆盖。
入网类型需求——不同用户入网类型不同,分为移动、联通、电信。
建站成本需求——由于建站成本高昂,此前也已经部署了大量2G、3G基站,因此在能力范围之内应尽可能减少建站成本。
可扩展性需求——基站建设需要考虑到未来的设备维护及技术更新
环境和谐需求
景山公园主要景点为古建筑以及绿植,并且位于北京城中轴线,其间的万春亭可俯瞰故宫及景区。因此需要考虑基站与景区景点的和谐性,不能对其产生破坏。此外,景区周边大多也都是低矮建筑,并且交通繁忙,在建站过程中也应考虑与周围建筑的和谐性,并且不阻碍交通。同时,要考虑到普通民众对通信辐射的不了解以及恐慌、抵触等情绪,可采用伪装基站。
四、项目规划
规划点 | 需求点解决 | 基本规划 |
---|---|---|
建站类型规划 | 3、4、6 | 1.入网类型:移动、联通、电信各一个 2.基站类型:宏基站 |
建站容量规划 | 1、2 | 1.基站承载能力:1200人的同时接入 2.基站接入速率:最大接入速率110Mbps 3.基站覆盖范围:规划小区覆盖半径300-500米 |
建站方式规划 | 3、5、6 | BBU集中、RRU拉远方式建设 |
建站选址规划 | 2、4、6 | 1.机房选址(放置BBU,接入核心网) 2.天线选址(区域信号覆盖) |
建站类型规划
为解决需求点2、3,也就是覆盖范围和入网类型需求,我们规划建设移动、联通、电信基站各一个,粗略假设游客的入网类型比例基本均等;建站类型为分布式基站,以满足景区覆盖区域复杂的需求。
建站容量规划
建站容量规划用于解决需求点1、2,即容量和范围需求。在这里我们从三个角度进行考虑。前面经过需求分析得到结论,一天内一个时段中全园区客流量峰值在5000左右,由于5000人分别被三大运营商网络所服务,并且同时具有网络流量需求的概率极低,因此认为三个基站各自1200人的同时接入峰值是合理的,能够满足园区游客使用。
此外,考虑基站小区覆盖范围,一般城区TD-LTE覆盖小区半径设置为500m。在景区中,我们将整个景区划分为3部分区域,分别设置3个小区进行服务。其中2号小区人流量最大,3号其次,1号最小。我们为其分别设置不同的服务半径、服务带宽以及发射功率,足够满足覆盖需求。
建站方式规划
考虑到需求点3、4、5、6,即入网类型、建站成本、可扩展性以及环境和谐性需求,我们采取分布式部署方案,在景区外合适位置选址建设机房,放置BBU用于接入核心网,并通过10G光口的连接一根光纤级联1号和2号小区的RRU,再单连一根光纤接入3号小区的RRU将三个天线和RRU部署在合适位置,其网络拓扑如图所示。这样做的优势在于:
机房部署在景区外,不对景区造成破坏;同时建设设计冗余空间,以供设备升级或其它基站建设所需。
通过RRU拉远方式部署天线使得选址更加灵活,符合景区的复杂环境需求。
机房固定地址和通过RRU级联以节约光纤,都可以降低建站成本,也避免了在景区周边多处施工建站,影响交通和美观。
下图为规划网络拓扑:
建站选址规划
机房位置
将机房放置在西门与国家电网充电站之间的空地上。因为有国家电网充电站,可以认为有较好的电路设施,并且可拓展给机房供电。
此外,机房为5米(长)4米(宽)3米(高)的标准机房,放置基站的BBU并接入核心网。同时机房不仅提供景区内的信号覆盖,也为周边有信号覆盖需求的地区留出冗余空间,同样用于放置BBU,并通过RRU拉远进行周边区域的覆盖。
天线位置
设计分布式天线,一共3个天线通过RRU拉远放置在景区附近的高楼楼顶,并配置3个小区。具体位置如下:
- 1号天线:景山公园南门景区南门神武门广场附近,朝向西北60°,覆盖西北约60°扇区,包含景山前街西部、游客中心西部、景区内休息区、富览亭、辑芳亭及西门等区域。
- 2号天线:景山公园南门景区南门神武门广场附近,朝向东北30°,覆盖东北约120°扇区,包含景山前街东部、游客中心东部、景区内休息区、万春亭、寿皇亭等区域。
- 3号天线:景山公园北门北京市地安门招待所楼顶,朝向西南约75°角,覆盖景区北部寿皇殿、有林广场及东门等区域。
机房和天线位置以及各自覆盖扇区图如下:
五、项目实施
天线选址依据
选址主要考虑景山公园的地形因素和客流量方面。景山公园中心是一座小山,且是客流量主要分布的旅游场景。在山顶建设天线可能会对景区的自然风景造成影响。因此选择在南北方向上放置天线单元,降低山体遮挡带来的影响。山体北侧地势平坦,沿途遮蔽较少,且客流量较小,可以划分为一个小区,直接进行大面积的覆盖。山体南侧主要以树林为主,客流量大,可以划分为两扇区,适当的缩小覆盖范围,提高带宽和增益。
考虑节约成本的情况下,在北侧的天线单元可以利用已有的房屋屋顶进行修建,南侧可以通过RRU级联的方式连接,减少光纤长度上的消耗。
小区配置依据
基站覆盖区域主要划分为三个异频小区。小区载频中心频点分别为2506MHz;2513.5MHz;2521MHz。由于景山公园南门邻近故宫北门,为客流量集中地,带宽需求较园内北侧更大,故给2扇区分配10M带宽,1扇区与3扇区人流量较小,分配5M带宽。三个小区之间互为邻接小区,可以进行小区切换。
天线配置依据
南门外天线可以借助路灯进行安装,高度约为十米,分为两个扇区。1扇区考虑到覆盖面积内客流量较小,采用大面积覆盖,大量接入低速率的方式。覆盖半径约为500m,下倾角约为4°。2扇区覆盖区域客流量较大,为游客主要活动区,且存在树木遮挡问题,因此选择低覆盖,高增益的方式。2扇区覆盖半径约为300m,下倾角约为6°。3扇区位于北门外,天线可以借助已有的建筑物进行建设,考虑到北部客流量较少,树木遮挡较少,信号可以覆盖更大的面积。北门侧覆盖半径为300m,天线高度约为25m,下倾角约为8°-10°。
具体配置数据
六、调测优化
原方案
原方案:考虑到基站应适当高,以及基站应距离人群集中区域较近,故准备将天线设置在小山西侧山坡上,分三个扇区,并伪装成树木的形状。
原方案存在的问题:
- 东侧山坡因受山顶遮挡,信号弱;
- 基站距离北侧建筑群太远,可能导致北侧信号弱;
- 后来通过查阅资料了解到,天线若架设在树林中,应高于树冠一定高度以避免不必要的衰落。但若将天线设置过高,而周围又没有其他更高建筑,在破坏景区观赏性的同时也有遭受雷击的风险。
- 天线尺寸过大,方形的形状不利于隐蔽或伪装。
现行方案
将天线分散布置在公园南侧路灯上以及北侧地安门招待所楼顶,仍分为三个扇区。
如此考虑的原因如下:
可以尽可能避免山坡、植被的遮挡,使整个公园都有信号覆盖;
天线可以兼顾北侧建筑群、中部有林广场以及南部观景台,避免部分区域用户与天线的距离过远;
天线尽量远离景区,对景区观赏性影响较小。同时仍然可以对天线进行一定程度的伪装,如靠近居民区的天线可以伪装成热水器,以避免与居民区的居民产生不必要的纠纷;
天线架设高度适中,既考虑到了对公园的信号覆盖,又有利于后期维护。
可能存在的故障及处理方案
驻波比故障
可能由天馈线缆连接故障或RRU故障导致。可检查RRU、天线等是否连接正确,检查各馈线接头是否进水,或采用交叉检查法确定是RRU还是天馈线系统故障。
上行信号不好
- 检查CDU有无塔放警告,如果有按塔放警告的一般方法处理。
- 检查CDU低噪有无告警,如果有则按低噪声放大器告警的一般方法处理。
- 检查CDU天线输入端口到机柜顶的连接电缆是否正常,如不正常则将其更换。
七、项目总结
在这次复杂项目中,我们每个人都在其中完成了足够分量的工作。虽然由于现实条件的限制,在具体实施过程中我们完成的工作与初始分配的职位不完全匹配,但基本也是按照职责分配的任务。除此以外,我们每个人实际也都参与了几乎每个流程的讨论,只有在团队合作中才能如此快地从0到1完成整个项目的流程。
另外,这次复杂项目也让我们对工程设计有了更多的了解,比如基站建设原则、天线架设原则等等,同时实际施工工程中也会遇到很多现实问题,比如居民不满意、影响街容街景、如何降低建设成本等,这些都是工程中需要考虑的。
最后非常感谢能有这次机会进行专业实习,我们确实是从中学习到了不少学校中没接触过的知识,这也将对我们之后的认识和学习有所帮助。
八、方案问题及优化
南门天线高度仅10m,北门25m,而山高43m,且山顶的万春亭人流大、需求多,现有方案是否有可能无法对其进行信号覆盖?
答:原有方案之所以不在山顶设置基站,是为了防止破坏景区景观,景山位于北京中轴线,山顶万春亭是游客最爱俯瞰全城的位置,建设宏基站伪装困难,且易破坏景区和谐性。因此可在万春亭周围增设补盲基站——微基站,且安装全向天线,对山顶四周进行覆盖,足以解决问题。
小区编号应遵循天线方位角顺序,原有编号是1-315°,2-45°,3-180°。应该改为1-45°,2-180°,3-315°,才符合建设规范。
南门口基站天线架设在景区内部墙壁是否更为合理?
答:之所以将天线架设在南门口的路灯或天线塔上,是因为景区门口存在大量业务需求,即门口闸机扫码入园,以及近年因疫情原因,入园必须检查健康码,扫码产生的流量让我们觉得有必要在此对其进行较强的信号覆盖。因此天线设置在门口应该是合理的。至于路灯站对环境产生的不美观影响,可通过不影响电磁波传播的材料对其进行围绕遮挡,如下图所示: