-LTE移动网络的组网仿真实现.docx

《-LTE移动网络的组网仿真实现.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《-LTE移动网络的组网仿真实现.docx（49页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、毕业设计（论文）毕业设计（论文）题 目LTE 移动网络的组网仿真实现学院电子信息学院专业电子信息工程学生姓名陶登然学号159120614指导教师董钢职称副教授2019 年 4 月 20 日学生毕业设计（论文）原创性声明学生毕业设计（论文）原创性声明本人以信誉声明：所呈交的毕业设计（论文）是在导师的指导下进行的设计（研究）工作及取得的成果，设计（论文）中引用他（她）人的文献、数据、图件、资料均已明确标注出，论文中的结论和结果为本人独立完成，不包含他人成果及为获得重庆工程学院或其它教育机构的学位或证书而使用其材料。与我一同工作的同志对本设计（研究）所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢

2、意。毕业设计（论文）作者（签字）：年月日重庆工程学院本科生毕业设计摘要I摘要随着科技的进步以及ICT的发展，人们开始由有线网络进入无线网络的智能化时代，3G 向 4G 的跨越，以及 4G 向 5G 的跨越，都体现了 4G 技术担任通信行业的主力军的重要使命。目前我国的 GSM 网络基本实现了全域覆盖，3G 已完成其作为 4G 过渡技术的使命，也在渐渐退网，LTE网络也基本完成了无缝覆盖，现三大运营商都已用上了LTE-Advanced技术，LTE 无论是从技术实现还是从市场需求都具有良好的先天优势。本文以 LTE 移动网络为研究对象,通过南京 Com-Way 全网仿真软件从基础硬件设备到各个设备

3、间的连线再到参数配置，同时结合 LTE 移动网络的各项关键技术、扁平的网络构架、华为的硬件设备、PTN 的传输组网方式以及合理的网络数据规划，进行跨业务区的室外宏站综合组网仿真。通过软件仿真将知识综合运用起来，实现不同区域内漫游组网，不同业务区的两台手机之间的业务互通。关键词：移动通信 LTE 关键技术 PTN重庆工程学院本科生毕业设计ABSTRACTIIABSTRACTWith the advancement of technology and the development of ICT,people began to enterthe intelligent era of wireles

4、s networks from wired networks.The leap from 3G to 4G and theleap from 4G to 5G all reflect the important mission of 4G technology as the main force in thecommunications industry.At present,Chinas GSM network has basically achieved global coverage.3G hascompleted its mission as a 4G transition techn

5、ology,and is gradually withdrawing from thenetwork.The LTE network has also basically completed seamless coverage.Now all threeoperators have used LTE-Advanced.Technology,LTE has a good innate advantage both intechnology implementation and in market demand.This paper takes LTE mobile network as the

6、research object,and through the Com-Waynetwork simulation software of Nanjing,from basic hardware devices to the connectionbetween various devices and parameters,combined with the key technologies of LTE mobilenetwork,flat network architecture,Huaweis hardware devices,PTN transmission networkingmeth

7、ods,and reasonable network data planning,for the simulation of outdoor macro stationsacross the service area.The software is used to integrate the knowledge to realize the roamingnetworking in different areas and the interoperability between the two mobile phones indifferent service areas.Keywords:T

8、elecommunication;LTE;Key;technology;PTN重庆工程学院本科毕业设计目录目录摘要.IABSTRACT.II1 绪论.51.1 研究意义.51.2 移动通信的发展.51.3 研究方法.21.4 课题内容.22 关键技术.32.1 LTE 长期演进.32.1.1 OFDM 技术.32.1.2 MIMO 技术.52.1.3 ICIC 技术.62.2 PTN 分组传送网.62.2.1 PTN 概述.62.2.2 PTN 概述.73 软件介绍和设计思路.83.1 Com-Way 全网仿真软件概述.83.2 软件界面介绍.93.3 总体设计思路.113.3.1 业务区域规

9、划思路.113.3.2 基站和客户端规划思路.113.3.3 核心网间组网规划思路.113.3.4 设备参数规划思路.124 仿真设计过程.134.1 硬件设备规划.134.1.1 重庆 1 栋基站配置.144.1.2 重庆野外基站配置.184.1.3 重庆核心网配置.214.1.4 北京 4 栋基站配置.264.1.5 北京中心机房配置.284.1.6 上海业务区配置.304.2 参数配置.31重庆工程学院本科毕业设计目录4.2.1 号码规划.314.2.2 硬件板卡规划.324.2.3 IP 及链路规划.324.2.4 无线资源规划.334.2.5 设备连接规划.354.3 故障处理及业务

10、验证.355 结语.41参考文献.42致谢.43重庆工程学院本科毕业设计目录1 绪论1.1 研究意义随着移动通信技术的发展，通信技术经由 2G(GSM)到 3G(CDMA)再到我们现在的4G(LTE)的演进，使得用户的感知逐渐提高，在通信范围、服务质量以及数据传输速率方面都有很大的提升。当下的 4G 网络已经改变了我们生活的各个方面，其高速率、低时延的特点使其成为当今通信网络的主力军。1.2 移动通信的发展现代移动通信技术起源于 20 世纪 20 年代，直到 70 年代中期，才迎来移动通信的蓬勃发展。在移动通信发展的几十年里，变化可谓是翻天覆地，从最开始的第一代模拟通信，由于系统采用模拟制式，

11、导致主要的语音业务的中断率高，且频率利用率差。后来随着数字信号的出现，使人们意识到传输数字信号也可以达到传输模拟信号的效果。而且数字信号比模拟信号有更加优越的性能，较强的保密性，且差错易恢复，数字通信比模拟通信能承载更多的业务类型。使得人们开始发展数字通信1，于是有了第二代移动通信技术:Globle System For Mobile Communication（GSM）。GSM 采用的是数字信号的传输，使用时分复用的多址技术（TDMA），提高了频谱利用率，但由于其核心交换依旧采用的是电路交换，使得无法满足用户日益增长的数据业务需求，故有了 2.5G(GPRS)。它相对于 GSM 突破了电路交

12、换对数据传输的限制，引入了分组交换技术和分组交换单元 SGSN 和 GGSN，把原来的固定时隙分配变成统计时分复用，从而使数据传输有所突破2，成为了 2G 和 3G 间的过渡技术。后来随着人们对数据业务速率的要求不断提高，于是基于码分多址的 3G 技术诞生了，其主要标准有 WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA。其中 TD-SCDMA 是中国自主提出的一种基于异步 TDD 模式的 CDMA 技术，该技术极大的提高了频谱利用率。与GPRS 相比速率由较大的提升，在静止状态下速率能达到 2Mbps，慢速移动能达到384Kbps，高速移动环境下达到 144Kbps3。但这依旧满足不了人们对数

13、据业务的需求，但由于其带宽有限限制了其速率的提升，故也就开始向 4G 发展。4G 为了满足用户更高的速率要求，采用了 20M 的大带宽，结合新的多址技术：OFDMA，以及新的空口技术：MIMO，使得用户的速率有了质的飞跃，达到 100Mbps。同时，5G 技术为了提升数据业务的速率，以及更低的网络时延和更好的与物联网的结合实现万物互联，将采用更大的高频带带宽，其带宽将达到 100M，速率能达到10Gbps，同时时延能降低到 0.1ms。移动通信经过 1G 到 GSM 到 CDMA 到 LTE 再到将来的 5G，由用户体验的速率在 2G重庆工程学院本科生毕业设计1 绪论2是“走的速率”，到 3G

14、 变为“自行车的速率”再演进到 4G“高铁的速率”，再到将来5G 的“飞机的速率。”可以看出通信技术的进步，我们也该跟上时代的步伐，熟练掌握当下 LTE 技术。1.3 研究方法由于现实原因，不可能对现网的基站设备、传输设备、核心网等设备进行操作，故基于南京 Com-Way 全网仿真平台，进行 LTE 移动网络的综合组网仿真，使学习过的移动通信与接入技术、通信网组织与结构等通信技术课程以及交换与传输技术等传输技术相关课程与 LTE 移动网络的各项关键技术、网络构架、硬件设备、传输资源、核心交换、组网方式等知识综合运用，形成系统化的知识体系，增强动手运用能力，透彻地掌握当下改变人们生活的移动网络技

15、术从而掌握通信工程师所具备的相关专业技能。1.4 课题内容本文共分为五章。第 1 章为绪论。简要介绍了该设计的选题背景、移动通信的发展历程、移动通信各代技术的特点、仿真意义及各章概述。第 2 章为 LTE。简单介绍了 LTE 的概况、特点，然后详细描述了 LTE 的三大关键技术。第 3 章为 PTN。对现网广泛使用的 PTN 技术概念以及原理进行了简单的介绍。第 4 章为仿真过程。该部分是该设计的核心内容，先对仿真软件进行一个简要的介绍，之后详细地从总体设计思路到硬件设备规划、布置再到各项参数配置，最后到仿真结果验证和故障处理讲解了整个仿真的各个步骤。最后对整个设计进行了总结以及讲述了该设计对

16、我自己的深远意义。重庆工程学院本科生毕业设计1 绪论32 关键技术2.1 LTE 长期演进LTE：Long Term Evolution(长期演进)，在 2004 年的 3GPP 的多伦多会议上被提出，其实它并不是真正的 4G 技术，而是被称为 3.9G 的一种 3G 向 4G 技术发展演进的一个过渡技术4。我国对于 LTE 技术的研究也有重大贡献，我国自主知识产权的 TD-LTE 得到了 3GPP 组织的认可，并列为 LTE 的两大主流技术之一，且得到了大部分电信设备运营商的青睐。我国的 LTE 项目是基于 3G 时代的 TD-SCDMA 技术和 WCDMA 技术对应发展成为 TD-LTE

17、和 FDD-LTE。LTE 技术与以往的 3G(CDMA)技术相比采用了 OFDM和 MIMO 作为无线网络演进的标准，改进并且增强了 3G 的空口接人技术5，并具有很多的优点，其技术特征主要表现为：更高的通信速率，在 20M 系统带宽的配置下 TD-LTE 的下行峰值速率可以达到100Mbit/s,上行峰值速率达到 50Mbit/s，FDD-LTE 的下峰值速率可以达到 150Mbit/s,上峰值速率达到 50Mbit/s，网络运行速度有质的提升6。灵活的带宽配置，LTE 技术的应用提高了频谱的利用率，能够实现同频组网且支持 6 种不同的带宽配置，分别为 1.4Mhz、3 Mhz、5 Mhz

18、、10 Mhz、15 Mhz、20 Mhz 的带宽配置且在 LTE-A 版本中还支持载波聚合技术。扁平化网络构架，LTE 技术的业务全是基于 PS 域形式实现的，相较 3G 去除了RNC 以及电路域，将 RNC 的功能分到基站侧和核心网侧，使得系统的复杂程度降低。整个系统通过分组交换完成信令、数据的交换，简化信令流程，提高效率。更低的时延，LTE 技术的运用能够有效的降低无线网络的时延，资源调度的周期为 1ms 以及有不同的资源调度算法，采用扁平的网络构架，不仅解决了网络兼容问题，还有效的降低网络时延，提升网络速度7。LTE 在技术方面有很大的优势，LTE 的关键技术主要包括正交频分多址(OF

19、DM)技术、多天线 MIMO 技术和 ICIC 小区间干扰协调技术。2.1.1 OFDM 技术OFDM(Orthogonal frequency-division multiplexing)技术也叫正交频分多址技术，本质就是一个频分系统，与传统的多载波调制(MCM)相比，OFDM 调制的各个子载波间相互重叠但能够保持正交，使得有限的频谱资源利用率最大化。如图 2.1 所示：重庆工程学院本科生毕业设计2 关键技术4其基本原理是将信道分成许多较小的子信道，将高速的串行数据流通过串并转换成低速并行的数据流，将并行的数据流调制到每个子信道进行传输，正交信号可以在接收端采用相关技术来分开。由于每个子信道

20、的带宽很小只有 15Khz，远远小于其相干带宽，因此每个子信道上的衰落可以看成是平坦性衰落，能够有效的消除符号间的干扰8；而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分，信道均衡也相对变得容易。OFDMA 技术有以下优点：在时域上抵抗多径效应所带来的码间干扰（ISI）,码元的长度越长码间干扰 ISI就越低，码元的速率也会降低，而 OFDMA 技术就是以多路低速并行的数据流来传输，然后将并行的数据流合路，这样既满足用户高速率的要求，又能很好的解决 ISI，但增加码元长度只能使码间干扰减小，但并不能完全除去，要想消除码间干扰则需传输具有保护间隔的数据流，但这样会破坏子载波间的正交性，故引入了循

21、环前缀 CP。CP 就是将码元的尾部补充到保护间隔中，这样既满足了子载波的正交性又消除了码间干扰。如图 2.2 所示。图 2.1 OFDM 频谱图 2.2 循环前缀 CP重庆工程学院本科生毕业设计2 关键技术5OFDM 系统抵抗多径效应的能力和能覆盖范围都由 CP 的长度来决定。为了满足较大覆盖半径的小区覆盖要求，LTE 系统采用的是两套前缀循环方案，需根据场地的具体情况进行选择9。频域上抵抗频率选择性衰落，简化接收机的信道均衡操作。在信道带宽较小、采用多载波调制的情况下，每个子信道上的衰落可以看成是平坦性衰落，故可使用线性均衡器，易实现，若使用单载波进行调制，则均衡器就比较复杂也不容易实现。

22、2.1.2 MIMO 技术MIMO 技术名为 Multiple Input Multiple Output，即多输入多输出，输入的和输出的都是数据流，是 LTE 的新的空口技术，主要功能是利用多径衰落和空间信道的不相关性，在不增加系统带宽和天线发射功率的情况下，提高信道容量及频谱利用率或是提高数据的传输质量10。MIMO 共有 8 种传输模式，分别为 TM1:单天线模式、TM2:发送分集、TM3:开环空分复用、TM4:闭环空分复用、TM5:多用户 MIMO、TM6:RANK=1 的预编码、TM7:单流波束赋形、TM8：双流波束赋形这 8 种模式可以带来分集增益、波束赋形增益、空间复用增益。分集

23、增益主要为 TM2 模式，其主要原理是将数据流由一路数据流变为两个与原数据流一致的数据流，然后通过两个天线体系的不相关的信道发送到接收端接收这两路数据流，再恢复出原数据流，即使有一路信号被干扰，接收端还能通过另一路数据流来解析出原数据流，提高系统的可靠性。波束赋形增益主要为 TM7、TM8 模式，使用小间距的天线阵列和较多的天线单元，利用电磁波的干涉原理，使天线主波瓣对准正在进行业务的用户，波的干涉形成的零点对准干扰用户。从而降低了小区干扰，提高了峰值速率，同时再主波瓣对准的方向上还增强了小区覆盖，提升系统可靠性和有效性。空分复用增益主要为 TM3、TM4、TM5 模式，基站将占用相同时频资源

24、的多个数据流发送给不同用户，下行同时支持 SU-MIMO 和 MU-MIMO，提升系统的有效性。单用户的 MIMO 是基站发出两路不同数据流，两路数据流由同一个用户接收，如图 2.3 所示，此方式可以提高用户的速率多用户的 MIMO 同样也是基站发出两路不同的数据流，但接收由两个用户接受，如图 2.4 所示。重庆工程学院本科生毕业设计2 关键技术6对于单个的用户，速率并没有得到提升，但对于整个系统容量得到了提升。2.1.3 ICIC 技术ICIC（Inter Cell Interference Coordination）为小区间干扰抑制技术，小区间的干扰主要来自于同频组网带来的干扰，是目前 L

25、TE 系统抗同频干扰的主流技术，主要是为了保证系统吞吐量不下降，以及提高边缘用户的谱效率11。ICIC 共分为三大类，1.干扰随机化技术：包括加扰、交织、调频传输等技术，使用序列的干扰随机化避免干扰；2.干扰消除技术：包括发射端波束赋形、IRC 等技术抑制干扰提升系统有效性；3.干扰协调技术（ICIC）：包括频率资源协调、功率资源协调、时域等资源协调，通过管理无线资源使得小区间干扰得到控制，是一种考虑多个小区中资源使用和负载等情况的无线资源管理方案。具体而言，小区间干扰协调 ICIC 可以从资源调度的方式分为：部分频率复用、软频率复用和全频率复用；从资源调度的周期分为：静态分配、半静态分配、动

26、态分配和协调调度。两种方式可以结合使用，如图 2.5 所示：2.2 PTN 分组传送网随着移动通信网络以及数据业务的喷井式的发展，给运营商的承载网带来了不小的挑战。目前运营商网络的承载网主要由传统的 SDH 网络和 PTN 网络，但由于 SDH 的带宽利用率和网络容量低，无法满足业务多样化、大量化、IP 化的需求，故现网 LTE采用 PTN 为承载网，以适应人们的数据业务需求。2.2.1 PTN 概述Packet Transport Neiwork 分组传送网，是一种以分组为传送单位，以分组业务为核图 2.5 ICIC 调度方式图 2.3 单用户 MIMO图 2.4 多用户 MIMO重庆工程学

27、院本科生毕业设计2 关键技术7心的综合传输技术，能够兼容 TDM(时分复用)和 ATM(异步传输模式)业务，同时可以满足电信级大业务量的以太网业务需求。它针对分组业务流量的突发性和统计复用传送的要求而设计，并支持多业务提供，具有更低的总体使用成本，同时秉承光传输的传统优势，包括高可用性和可靠性、高效的带宽管理机制和流量工程、便捷的 OAM 和网管、可扩展、较高的安全性12。2.2.2 PTN 概述PTN 是用于基于 IP 的分组交换和融合光传输网络的多业务传输网络。它在 IP 服务和底层光传输介质之间创建了一个新层，并支持用于多个服务更改的双向点对点连接。粗粒度和细粒度服务和端到端网络功能提供

28、了更灵活的传输管道，更适合 IP 服务。它在继承了 SDH 网面向连接、端到端资源分配、操作维护与管理、同步的特点时还引入了分组交换、统计复用、信令控制、多业务支持的特性，在处理不同业务时，将各种业务映射到具有业务处理能力和统计复用能力的处理单元，使得 PTN 能很好地处理 IP 和以太网等分组业务。PTN 的功能主要分为如图 2.6 中的三个层面：传送平面、管理平面、和控制平面。传送平面：主要提供各种不同业务的处理传送功能以及 OAM 的开销处理，如数据的封装、转发、交换等。管理平面：实现设备的配置管理、告警性能管理、安全管理和设备拓扑管理。控制平面：通过信令和路由协议实现业务的建立、保护和

29、恢复。图 2.6 PTN 的三个层面重庆工程学院本科生毕业设计2 关键技术83 软件介绍和设计思路3.1 Com-Way 全网仿真软件概述近年来，随着通信技术的高速发展，全国各大高校在通信产品的投入较大，但由于受到设备的限制，在教学过程中不可能有真实设备那样的完整设备知识体系，为了解决这些问题，南京柯姆威公司开发了通信全网融合仿真实验系统，该系统采用 C/S 网络结构，客户在客户端进行登陆，每个客户都拥有独立的索引数据，同时可以对所有设备进行操作仿真，比如设备间的网络连接、各个设备的参数配置、项目验证等。该软件能够完整地仿真一个通信全网的整个建设过程，实现网络的互联与验证，如图 3.1 所示。

30、各种不同网络、设备在通信网络中的功能与作用，及其连接方式通过该软件能够很直观地展现给用户。该软件的硬件设备安装采用方便直观的 3D 效果，提供多种场景、不同的机房类型、统一的配套设施、不同的设备接口及连线等，客户可以自由地根据需求结合软件提供的设备搭建出具体的仿真方案。同时客户可通过切换视角的方式来添加场景、设备，之后再使用相应的线缆完成设备间的物理连接。该软件具有一下特点：场景多样化：软件内包含高楼城市、生活小区、房屋楼顶、野外、中心机房等场景，可根据相应的组网规划自由添加、切换相关场景。设备类型多样化：客户可依据需求再不同场景内添加相应的配套设施，如走线架、机柜、蓄电池等设备。设备多样化：

31、设备类型几乎全部包含了当今现网里设备：天馈设备(天线)、GPS设备、4G TDD/FDD eNodeB、4G 核心网 EPC、传输设备(PTN)、下一代网络(NGN)、图 3.1 Com-Way 软件功能重庆工程学院本科生毕业设计3 软件介绍和设计思路9光接入设备(EPON)、终端（PC、手机、电话）等。扩展性：设备支持单板插入，客户可以根据不同的需求在同一设备上选择不同的单板，以实现不同的功能；随着技术的发展，后期可在原有设备模块基础上，扩容增加新设备、新模块，如 5G 设备模块等，新增设备模块与已有设备模块可无缝对接，互联互通。线缆多样化：软件提供多种线缆以应对不同的需求，线缆类型包括：馈

32、线、光纤、网线、串口线、电源线、E1 线等线缆，足以满足软件中各种不同设备接口的连接需求。创客性：学生可以通过选择某个模块，并通过连线将其连接，完成相关数据配置，在这个过程中，学生完全可以根据自身项目需要选择设备，也可以根据教学进度选择设备，在实训周当中，学生可以根据自身选择设备调试完成后实现互联互通，满足项目教学，教师可以通过教师管理功能验证其配置的正确性及合理性而进行项目验收。同时学生可通过教学资源库，登录查看实验指导书、技术文档、PPT 课件、视频资源、仿真软件功能演示、原理 FLASH 等资源，通过该软件可以全面提高学生的综合知识和综合技能以及通信工程专业的教学质量；同时培养高素质、综

33、合性的通信人才，使学生掌握通信工程师所具备的技能；另外，教师可通过教师服务器对学生的操作进行评分，修改及指导，在学生便于学习通信知识的同时也方便了教学管理。3.2 软件界面介绍Com-Way 全网仿真软甲的主界面如图 3.2 所示，本设计主要用了系统安装和系统测试两大模块，其他模块本设计未涉及故不进行介绍。重庆工程学院本科生毕业设计3 软件介绍和设计思路10图 3.2 仿真软件主介面系统安装模块内进行高楼城市、生活小区、房屋楼顶、野外、中心机房等场景的选择，选好相应的场景后，在场景地图内选择要安装设备的建筑，一般的小区楼栋建筑都提供中心机房和楼顶机房以及楼顶平台用于设备安装，之后选择项目所需要

34、的相关设备进行安装、连接。系统测试模块内进行相关设备的参数配置、拓扑图中网元的连接、业务验证、协议和告警的查看。界面如图 3.3 所示，重庆工程学院本科生毕业设计3 软件介绍和设计思路11图 3.3 系统测试界面图中的左边选择在系统安装模块已安装好的设备，在右边的界面中进行网元参数的配置，之后用相应的线缆对应正确的接口，将网元在拓扑图中连接起来，进行业务验证。3.3 总体设计思路3.3.1 业务区域规划思路本设计是对现网 LTE 中通过多个业务区连接组网从而实现全域覆盖。考虑到仿真的合理性，设置三个模拟的业务区域，分别模拟重庆、上海、北京三大城市。同时在每个业务区的城区安置了一个模拟基站，但现

35、网中除了城市区域基站外还有农村和野外的基站，考虑到仿真的全面性，故在重庆还添加了一个野外区域，以及一个野外基站，共设置四个基站。3.3.2 基站和客户端规划思路在现网 LTE 基站中为了合理的规划各个小区 PCI，一个基站配置三个小区，故在软件中的每个基站和现网基站一样，分别设置 3 个小区，即连接 3 个 RRU，重庆和北京的每个基站下连接两台仿真手机，上海业务区基站下设置一台仿真手机。3.3.3 核心网间组网规划思路在现网中，每一个大的业务区内都设有负责处理该地区业务的核心网设备，故在软件中设置三个 4G 核心网设备对应三个业务区，第一个核心网设备与重庆野外和重庆城重庆工程学院本科生毕业设

36、计3 软件介绍和设计思路12区内的基站通过 PTN 连接，且两基站间也用 PTN 连接组网，形成一个 PTN 的接入环，第二个核心网与北京的基站连接，第三个核心网与上海基站连接，三个核心网之间也通过 PTN 连接组网成环。至此完成整个设计的硬件设施规划。3.3.4 设备参数规划思路完成硬件基础设备规划后，依据之前规划的设备类型、数量，将各个基站设备、核心网设备资料按照参数尽量从简但符合要求的规则与指导老师商讨出各个设备的具体参数，完成后反复验证数据的正确性，直至两不同业务区的仿真手机间组网通信成功即成功通话。重庆工程学院本科生毕业设计4 仿真设计过程134 仿真设计过程根据设计思路得到以下网络

37、拓扑结构图如图 4.1 所示，并依据图中的网元在软件上进行设备安装、连接。4.1 硬件设备规划添加新地图以及北京、上海、重庆三个业务区，如图 4.2 所示，并在各个城市的建筑中选择一栋楼为中心机房。图 4.2 业务区规划图 4.1 系统网络结构拓扑图重庆工程学院本科生毕业设计4 仿真设计过程144.1.1 重庆 1 栋基站配置重庆选择通信大楼的中心机房为重庆业务区的中心机房，以及选择小区楼的 1 栋为重庆业务区的基站站址，如图 4.3 所示：在重庆 1 栋楼顶机房里，添加一个电源机柜，以及两个设备机柜，一个机柜放置基站的 LTE 设备、PTN 设备和 OFD 配线架，另一个机柜里边放置两台仿真

38、手机。如图 4.4所示：其中电源机柜为重庆 1 栋楼顶基站的所有设备提供电源。仿真手机用于模拟真实用图 4.3 重庆 1 栋基站图 4.4 重庆 1 栋楼顶房间机柜重庆工程学院本科生毕业设计4 仿真设计过程15户，以及验证不同业务区间组网通信是否成功。在 LTE 设备上添加 UMPT板卡和 LBBP 板卡，UMPT（Universal Main ProcessingAndTransmission Unit）主控板和 LBBP（LTE BaseBand Processing board type d）板的主要功能如表 4.1。表 4.1 LTE 设备板卡功能表板卡功能UMPT（Universal

39、 MainProcessing AndTransmission Unit）完成配置管理、设备管理、性能监视、信令处理、主设备切换等功能实现对系统给内部各单板的控制提供整个系统所需要的基准时钟实现传输功能，提供绝对时间信息和 1PPS 参考时钟源在初始配置的时候，完成基本的传输功能，包括 4 个 E1 和两个 FE/GE的传输接口，完成 ATM、IP 和 PPP 协议LBBP（LTE BaseBandProcessing board typed）提供射频模块通信的 CPRI 接口，即通过光纤连接到 RRU完成上下行数据的基带处理功能支持制式间基带资源重用，实现多制式并发LTE 设备板卡的配置完成

40、，如图 4.5 所示：可以从图中看到，在 UMPT 板上接了两根线，蓝色的为网线，对端为重庆业务区的核心网设备，灰色线为为整个系统提供时钟的 GPS 馈线，对端为放置在天台上的 GPS。LBBP 板上的接了 3 根橙色的光纤线，分别接的是天台上的 3 各 RRU，对应着该基站的 3 各小区。同时在设备的电源接口连接了该房间内的电源机柜，以模拟真实的设备运行环境。在 PTN 设备上添加 CXP 板卡、EG2 板卡、EF8T 板卡，各个板卡的功能如表 4.2所示：图 4.5 LTE 设备重庆工程学院本科生毕业设计4 仿真设计过程16表 4.2 PTN 设备板卡功能表PTN 设备的板卡配置完成，如图

41、 4.6 所示：从图中可以看到 EG2 板卡上接了两根橙色的光纤线，其分别通过 ODF 配线架连接到核心网 PTN 设备以及重庆野外基站的 PTN 设备。由于在重庆 1 栋的楼顶放置了一个基站设备，故 EF8T 板卡上的以太网口就只连接了重庆 1 栋楼顶的 LTE 设备，其他接口还可下带其他基站业务。ODF 为光纤配线架，为现在通信配线设备中的主要设备，主要用于光缆承端.光缆经过走线架进入基站。ODF 主要作用就是完成成端（以及跳纤），光缆中的每根光钎一一对应，方便使用光口，光路只有一条所以 ODF 相当于一排光路出口，再使用跳纤相连，连接设备与光缆，构成局部的传输完整，其连接情况如图 4.7

42、 所示。板卡功能CXP 板卡CXP 单板支持系统控制、业务调度、时钟处理和辅助接口等功能，可完成交叉容量为 8Gbit/s 的业务调度同时完成设备控制和时钟处理。EG2 板卡EG2 单板提供两路光路接口，主要完成 2 路 GE 业务的接入，与 CXP 配合完成处理功能。接口转换完成以下功能：实现 2 路 GE 业务的接入，选择不同光接口，可实现多模、单模等不同距离的传输要求。EF8T 板卡EF8T 单板主要完成 8 路 FE 业务电信号的接入，提供 8 个以太网输出口，与 CXP 配合完成处理功能。完成 8 路 FE 电信号的接入，支持缓存功能，避免 FE 信号丢包，支持流控帧功能，控制报文流

43、量，支持 IEEE 1588V2报文处理。图 4.6 PTN 设备图 4.7 ODF 配线架重庆工程学院本科生毕业设计4 仿真设计过程171 栋楼顶基站的 PTN 设备通过 ODF 配线架分别连接到重庆野外基站的 PTN 设备以及重庆核心网的 PTN 设备，具体的连线如图 4.8、4.9 所示。至此完成重庆 1 栋楼顶机房的基站配置。图 4.9 重庆 1 栋到重庆核心网连线图图 4.8 重庆 1 栋到重庆野外连线图重庆工程学院本科生毕业设计4 仿真设计过程18重庆 1 栋楼顶的设置如图 4.10 所示:从图中看到一共设置了三个天线抱杆和天线，以及 3 个 RRU 设备，还有一个为整个系统提供时

44、钟的 GPS。其中 3 个 RRU 通过光纤线分别连接到重庆 1 栋机房内 LTE 设备的 LBBP 板上，GPS 通过馈线接到 LTE 设备的 UMPT 板卡楼顶的天线参数设置：为了满足 3 个小区完整覆盖，将三个扇区的方位角分别设置为 0度、120 度、240 度，这样刚好将覆盖区域均分为 3 个扇区；同时结合实际以及更好的覆盖将天线的下倾角同一设置为 16 度，天线的功率设置为最大值 40dbm。三幅天线的参数如图 4.11：至此完成重 1 栋的基站设置。4.1.2 重庆野外基站配置重庆 1 栋的基站设置好后，设置重庆野外基站的总体设置如图 4.12，和重庆 1 栋一样，设置一个电源机柜

45、、一个设备机柜、两台仿真手机。图 4.10 重庆 1 栋楼顶配置图 4.11 三个小区天线参数重庆工程学院本科生毕业设计4 仿真设计过程19图 4.12 重庆野外基站机柜其中，LTE 设备的配置如图 4.13，就同重庆 1 栋基站的 LTE 设备板卡配置相同，故这里就不赘述各个板卡的功能了。可以从图中看到，在 UMPT 板上接了两根线，蓝色的为网线，对端和重庆 1 栋基站一样为重庆业务区的核心网设备，灰色线为为整个系统提供时钟的 GPS 馈线，对端为放置在野外铁塔上的 GPS。LBBP 板上的接了 3 根橙色的光纤线，分别接的是野外铁塔上的 3 个 RRU，对应着该基站的 3 各小区。同样在设

46、备的电源接口连接了该房间内的电源机柜，在图上是最底部的深蓝色电源线。PTN 设备的配置及连线情况如图 4.14、图 4.15 所示，同重庆 1 栋基站的 PTN 配置相同，故不再赘述各个板卡功能。图 4.13 重庆野外 LTE 设备重庆工程学院本科生毕业设计4 仿真设计过程20可以从图中看到 EG2 板卡上接了两根光纤线，分别连接的是重庆 1 栋基站的 PTN设备和重庆通信大楼中心机房的 PTN 设备。野外基站的铁塔及天线以及 GPS 布置如图 4.16 所示，其天线参数为了方便，统一图 4.14 重庆野外到重庆核心网连线图图 4.15 重庆野外到重庆 1 栋基站连线图重庆工程学院本科生毕业设

47、计4 仿真设计过程21设置为和重庆 1 栋楼顶的天线参数一致，三副天线的方位角分别为 0 度、120 度、240度，下倾角设置为 16 度，发射功率设置为 40dbm。此完成野外基站所有的配置。4.1.3 重庆核心网配置重庆中心机房的硬件配置如图 4.17 所示，从图中看到，有一个电源机柜，两个设备机柜，左边的机柜里放置了一个 4G 核心网设备、一个 PTN 设备、两个 ODF 配线架，这个 PTN 以及两个 ODF 配线架连接的是重庆业务区内的设备，右边的机柜里放置了一个 PTN 设备和 ODF 配线架，连接其他业务区的 PTN 设备进行组网。在 4G核心网设备即 EPC 设备上分别添加 e

48、MPU板卡、eLPP 板卡、eFEU 板卡、eCDB图 4.16 重庆野外铁塔配置图 4.17 重庆核心网配置重庆工程学院本科生毕业设计4 仿真设计过程22（ePC Central Database Board）板卡，各个板卡的功能如表 4.3：表 4.3 4G 核心网板卡功能表板卡功能eCDB 板卡中心数据库板，为设备核心数据库，eCDB 板存储了所有移动用户IMSI 及 ISDN 号信息，提供呼叫定位、网关资源管理、出局中继选路等数据。eMPU 板卡中央处理单元板，eMPU 是 EPC（4G 核心网）通用主控板，是模块的核心控制部件，主要用于处理 4G 核心网的各种业务，完成对主控框内其它

49、单板的控制，完成系统程序、数据加载和管理功能。eFEU 板卡以太网接口单元板 eFEU（ePC Fast ETH Unit）主要提供了核心网对外接口处理单元，提 供 MAC 媒体接入控制或以太网数据链路层子层消息、IP 消息分发功能，提供 4 个 IP 接口。eLPP 板卡链路协议处理单元板 eLPP 主要要进行 S1 接口协议、UDP、SCTP、M2UA、M3UA 等协 议的处理，完成数据业务逻辑的信令处理功能。EPC 设备的板卡配置完成，如图 4.18 所示从图中可以看到 eFEU 板卡上接了两个网线，分别连接的是重庆中心机房 PTN 设备的 EF8T 板卡，该 PTN 设备通过 ODF

50、配线架连接到重庆 1 栋的 PTN 设备和重庆野外基站的 PTN 设备。另一个接口连接的是连接其他业务区 PTN 设备的 EF8T 板卡，从而与其他业务区进行组网。其连线情况如图 4.19 和图 4.20 所示。图 4.18 重庆核心网设备配置重庆工程学院本科生毕业设计4 仿真设计过程23左右机柜的 PTN 设备板卡配置也与重庆 1 栋基站的配置相同，左机柜 PTN设备到重庆1栋基站PTN和到重庆野外基站PTN的连接情况如图4.21和图4.22所示。图 4.19 重庆核心网连线图 1图 4.20 重庆核心网连线图 2重庆工程学院本科生毕业设计4 仿真设计过程24从图中可以看到，该 PTN 设备