【网络扶贫精选论文】迪庆电信Relay无线通信新技术助力扶贫攻坚战
发布时间：2018年12月25日
“【网络扶贫精选论文】专栏由中国通信学会开设，用于发布2018“推进网络扶贫优秀论文”征集活动所收集到的精选论文，每周不定期发布，欢迎您关注和订阅！”
迪庆电信Relay无线通信新技术助力扶贫攻坚战
中国电信股份有限公司云南分公司网络运行维护部 吴洋
1 背景
“要致富，先修路”，这是以往农村脱贫致富提得最多的口号，经过这些年的改革开放，基本实现了村村通道路的目标。现代社会，要脱贫，得得通信！随着手机的普及和网络的发展，人们越来越依赖于网络开展各类工作。借助于网络，电商、微商等新的产业呈现井喷式的发展，农村要脱贫致富，一方面需要国家政策扶持；一方面需要及时了解外界的产业和信息，通过招商引资实现自力更生；另一方面需要信息互通，将有的物品、资源以合理的方式销售出去，将自己独特的资源向有需要的人推销出去。这些手段都离不开现代的网络通信，因此对于农村的脱贫致富，4G下乡助力“精准扶贫”，为农村脱贫致富打下硬件基础。农村站点高投入、低收入，部署难度大，回报周期长成为部署瓶颈。农村建设成本高的原因主要在于光缆成本高，针对传输无法到位，又需要及时开通解决的疑难站点，云南电信通过RuralStar新技术设备非常快捷的实现开站。对于布设光缆困难，成本过高的农村偏远区域，具有特别意义。可以实现快速、高效、低成本开站，同时设备后台可见，便于维护。
2 燕门乡概况
迪庆德钦燕门乡为云南电信的对口扶贫点，燕门乡地处德钦县境南部，距离德钦68KM，管辖拖拉、禹功、谷扎、石底、春多乐、茨中、巴东等7个行政村，53个自然村，总面积581平方公里，有1532户，8023人。燕门乡南北约长45公里，东西约宽38公里，地形呈“V”字型，南北长、东西窄，地势由西北向东南倾斜，形成山区、河谷、高山、水坝区各具特色的地理地貌。境内东西两侧高山河谷对峙，最高海拔5300米，最低海拔1840米，平均海拔2500米。澜沧江由北向南贯穿全境，两侧高山对峙，村落散居于澜沧江沿岸及二半山区。地形主要为河谷、零星坝区和山区。
燕门乡2016年的农村经济总收入是1110 万元，其中：农业收入 168 万元，占农村经济总收入的 15 %；畜牧业收入 229 万元，占农村经济总收入的 21 %；林业收入587 万元，占总收入的53 %。其他收入126万元占总收入的11%，农民人均纯收入 1660 元。燕门乡产经济林木和果木核桃、梨、茶、生漆、野葡萄。植被多为云南松、高山松、云杉、栎、桦。乡境内野生药材，资源丰富，主要有黄连、当归、雪莲花、雪茶、虫草等，是本县粮油药材主要产地之一。燕门乡的主要产业为种植业、养殖业，主要销售于零星市场。燕门正在发展葡萄、养殖业等特色产业，计划大力发展泡核桃及秦艽产业。因此借助无线网络通过新的销售手段，让更多的人了解认识燕门乡，让当地的产品走出去，是扶贫攻坚战中非常重要的一个问题。作为提供无线网络的运营商，首当其冲的需要利用自身的技术优势和技术手段，解决这些区域的4G网络问题。但由于这些区域地形复杂，采用常规的手段布设光缆进行建设则成本高，效率低，因此采用华为提供的新型传输手段，低成本快速建网就显得极其重要。
3 方案原理介绍
Relay是一种无线中继解决方案，“DeNB（Donor eNodeB）+RRN（RelayRemote Node）”为ReBTS（Relay BTS）提供无线传输通道，解决了部分站点无传统移动承载网的问题。
华为Relay架构新增网元RRN，DeNB集成具有中继功能的EPC：RRN-HSS、RRN-MME和RRN-UGW。
l DeNB：识别RRN的接入；保障RRN与UE之间、RRN内部的QoS。其中：
üRRN-HSS：支持RRN的开户，并在RRN Attach时将对应的开户信息带给RRN-MME。
üRRN-MME：支持RRN的Attach和鉴权，RRN接入时，通过HSS开户信息判断RRN是否为合法用户。
üRRN-UGW：实现RRN的S-GW和P-GW相关功能。
l RRN：实现DHCPRelay功能；支持同步以太网和IEEE1588 V2两种时钟源同步方案，为ReBTS提供频率同步。
图1-1 华为Relay架构
Relay组网示意图如下：
图1-2 Relay组网示意图
Relay组网包含宿主基站DeNB和中继站RN（Relay Node）两个逻辑节点：
l DeNB是在普通LTE基站（DeNB）上增加了Relay功能，DeNB支持UE接入，也支持RRN的接入。
l RN包括RRN和ReBTS两部分。RRN接入DeNB并建立LTE空口承载；ReBTS可供覆盖范围内的UE接入。
根据ReBTS（如上图F2）和DeNB（如上图F1）使用的频点，可以分为带外Relay和带内Relay场景：
l 若ReBTS和DeNB使用的频点相差≥ 60MHz，则称为带外Relay场景。
l 若ReBTS和DeNB使用的频点相差<60MHz，则称为带内Relay场景。
二者的主要差异是干扰程度的高低，带外场景由于频谱隔离度足够，可以认为基本不存在子站内接入与回传间干扰，部署简单，吞吐率较高；带内场景会存在较强的子站内接入与回传间干扰，需要配套相关的特性，同时吞吐率较低。
4 Relay特性介绍
4.1 应用场景
RRN3911主要应用场景如下图所示，包括如下4种：
各个场景的说明如下：
|
场景编号 |
场景名称 |
场景说明 |
|
场景1 |
单跳+带外回传 |
单跳，且子站内任一制式的接入频段与回传频段间隔均大于60MHZ。 |
|
场景2 |
单跳+带内回传 |
1）单跳，子站内某一制式的接入频段与回传频段间隔小于60MHZ。 2）若子站带内频段仅有GU业务，则GU与上级LTE回传须邻频，支持的频段为 GU@900M/G@1800M/U@2100M。LTE回传只能是FDD制式。 3）若子站带内频段仅有LTE业务，则LTE业务与上级LTE回传须同制式，可以同频或邻频。FDD或TDD制式均可。 4）子站的带内频段包含G或U或GU+L业务，GU业务（GU@900M/G@1800M/U@2100M）与上级LTE回传须邻频，L业务与上级LTE回传同频或邻频且同制式，且只能是FDD制式。 |
|
场景3 |
多跳+带内回传 +带外接入 |
1）多跳，口径上为支持3级子站。 2）每一级的LTE回传同频或邻频，且一般只用于回传，不用于接入；只能支持FDD制式。 3）每一级子站内任一制式用于的接入频段与回传频段间隔均大于60MHZ |
|
场景4 |
多跳+带内回传 +带内接入 |
1）多跳，口径上为支持3级子站。 2）每一级的LTE回传同频或邻频，且一般只用于回传，不用于接入（吞吐率较低）;只能支持FDD制式。 3）每一级子站采用G或U接入，接入与L回传频段邻频，支持的频段为 GU@900M/ G@1800M/U@2100M。 |
按目前了解到的市场需求来看，场景1的比例最高，子站的业务吞吐率也比较高。场景2的比例次之，主要用于一些频谱紧张的运营商，子站的吞吐率会比较低。场景3和场景4的吞吐率都不会很高，主要用于少量偏远站点的接入。
基于电信频段分布，现普洱Relay试点为单跳+带外回传场景，800M共5M带宽作业务接入，1.8G共15M带宽作回传。基于普洱场景分布，需增加一个1.8G小区。
4.2 特性增益
提供信号源的基站称之为DonoreNB（宿主基站），宿主基站和Relay之间的链路称之为回传链路（Un），Relay和最终用户UE之间的链路称之为接入链路（Uu）。通过Relay这种方式，最终用户和宿主基站之间建立了一条间接的链路，此将大大延伸了宿主基站的覆盖范围，改善边缘小区的信号强度及业务体验。
4.3 硬件介绍情况
RRN3911分为外置天线和内置天线两种类型，前者一般外接八木天线，主要应用于农网场景；后者使用配套的圆盘天线，主要应用于城区场景。目前采用农网场景方案，即RRN外接八木天线进行安装。
RRN3911外置八木天线的外观如下：
安装示意图：
5 实施部署计划及勘测信息
5.1 试点覆盖区域
宿主站为燕门乡政府所在地，该位置已有4G覆盖，距离该位置西南方向5KM的茨中村有上百户人家，但由于地形和建设成本原因，一直未实现4G网络覆盖，此次就采用Relay新型设备解决传输问题，快速开通德钦燕门乡松赞茨中酒店。
5.2 宿主基站勘测信息
5.3 宿主小区信息
|
站点信息 |
频点 |
带宽 |
方位角 |
|
德钦燕门乡卫生院 |
1825 |
15M |
300 |
5.4 Relay站点信息
CELLNAME
eNodeB
LocalCELLID
频点
带宽
Azimuth
729421_17_RRU3662DQ德钦燕门乡松赞茨中酒店_HW0CX0_TTP1G0
729421
0
2452
5M
30
729421_18_RRU3662DQ德钦燕门乡松赞茨中酒店_HW0CX0_TTP1G0
729421
1
2452
5M
120
5.5 Relay基站勘测信息及安装部署示意图
6 测试结果
6.1 开通后业务监控指标
|
日期 |
小区名称 |
RRC连接成功率(%) |
RRC重建比例(%) |
系统内切换成功率(%) |
流量GB |
下行PRB平均利用率(%) |
平均RRC连接用户数 |
|
2018-09-18 |
729421_17_RRU3662DQ德钦燕门乡松赞茨中酒店_HW0CX0_TTP1G0 |
100.00 |
9.25 |
100.00 |
2.89 |
5.00 |
0 |
|
2018-09-18 |
729421_18_RRU3662DQ德钦燕门乡松赞茨中酒店_HW0CX0_TTP1G0 |
99.79 |
18.62 |
96.60 |
0.03 |
2.99 |
0 |
|
2018-09-19 |
729421_17_RRU3662DQ德钦燕门乡松赞茨中酒店_HW0CX0_TTP1G0 |
99.74 |
7.05 |
97.46 |
0.97 |
4.48 |
1 |
|
2018-09-19 |
729421_18_RRU3662DQ德钦燕门乡松赞茨中酒店_HW0CX0_TTP1G0 |
100.00 |
3.92 |
91.67 |
1.13 |
3.46 |
0 |
|
2018-09-20 |
729421_17_RRU3662DQ德钦燕门乡松赞茨中酒店_HW0CX0_TTP1G0 |
99.68 |
3.86 |
93.14 |
0.94 |
3.85 |
0 |
|
2018-09-20 |
729421_18_RRU3662DQ德钦燕门乡松赞茨中酒店_HW0CX0_TTP1G0 |
99.88 |
6.19 |
97.91 |
1.10 |
6.23 |
1 |
|
2018-09-21 |
729421_17_RRU3662DQ德钦燕门乡松赞茨中酒店_HW0CX0_TTP1G0 |
100.00 |
3.85 |
81.15 |
1.42 |
3.97 |
0 |
|
2018-09-21 |
729421_18_RRU3662DQ德钦燕门乡松赞茨中酒店_HW0CX0_TTP1G0 |
99.94 |
10.04 |
96.69 |
0.61 |
4.64 |
1 |
|
2018-09-22 |
729421_17_RRU3662DQ德钦燕门乡松赞茨中酒店_HW0CX0_TTP1G0 |
100.00 |
5.59 |
98.84 |
1.65 |
8.33 |
1 |
|
2018-09-22 |
729421_18_RRU3662DQ德钦燕门乡松赞茨中酒店_HW0CX0_TTP1G0 |
100.00 |
4.32 |
78.41 |
0.30 |
3.06 |
0 |
6.2 CQT测试指标
|
业务类型 |
实测值 |
|||
|
Cell 0 |
Cell 1 |
Cell 2 |
||
|
接入成功率(1) |
100% |
100% |
|
|
|
Ping 32字节包时延(2) |
ms |
ms |
|
|
|
Ping 1500字节包时延(2) |
ms |
ms |
|
|
|
FTP上传(3) |
近点(4) |
10.1 Mbps |
5.97 Mbps |
|
|
FTP下载(3) |
近点(4) |
31.2 Mbps |
33 Mbps |
|
|
FTP上传(3) |
近点峰值(4) |
17.2 Mbps |
13.7 Mbps |
|
|
FTP下载(3) |
近点峰值(4) |
33.5 Mbps |
33.7 Mbps |
|
6.3 基站开通前后DT测试覆盖情况
|
德钦燕门乡松赞茨中酒店基站开通前后指标对比 |
||||
|
指标对比 |
RSRP |
SINR |
DL（Mbps) |
覆盖率（%） |
|
开通前 |
-114.63 |
2.32 |
1.82 |
12.35% |
|
开通后 |
-92.34 |
19.65 |
33.05 |
73.71% |
7 总结
针对云南广大落后偏远的农村区域，要实现脱贫需先通网络，作为有担当的企业，云南电信积极探索新的无线传输解决方案，通过Relay传输技术，不到一周内实现了4G基站的建设和开通，外场测试，整体速率可达33Mbps，能够满足村内人们的使用需求。该方案为偏远的农村带来了4G网络，为后续村民拓展新型商业模式，拓展产品销售手段，及推广旅游资源带来了希望。真正从根源上帮助人民实现精神和物质的脱贫，帮助人们自力更生！
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