朱振宇，國中華

（1.浙江水利水電?？茖W(xué)校電氣工程系，浙江杭州 310018；2.浙江八方電信有限公司，浙江杭州 310013）

傳統(tǒng)的移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)設(shè)備，只是一些實(shí)驗(yàn)箱、模擬操作臺(tái)等設(shè)備，在廣大高校基礎(chǔ)理論課程的學(xué)習(xí)及研究上的確能夠起到較大的作用，這種方式能夠有效幫助學(xué)生掌握相關(guān)基礎(chǔ)理論，檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。但原理驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)不應(yīng)該成為實(shí)踐教學(xué)的主體，因?yàn)閷?shí)踐教學(xué)是以掌握工作技能為目標(biāo)的訓(xùn)練形式[1～3]。

TD-SCDMA是由中國自主提出的第三代（3G）移動(dòng)通信技術(shù)國際標(biāo)準(zhǔn)，它的關(guān)鍵技術(shù)包括上行同步碼分多址、智能天線、聯(lián)合檢測、軟件無線電、接力切換和動(dòng)態(tài)信道分配技術(shù)等[4～6]。目前在高校無法開展實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)。

本校TD-SCDMA實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，是通過與現(xiàn)網(wǎng)的模擬以及多業(yè)務(wù)的組網(wǎng)設(shè)計(jì)，按照高質(zhì)量的專業(yè)、完整的實(shí)驗(yàn)室解決方案，滿足高校通過實(shí)驗(yàn)室環(huán)境進(jìn)行科研實(shí)驗(yàn)、建設(shè)實(shí)習(xí)的要求。同時(shí)也將為學(xué)校建設(shè)可靠的TD-SCDMA工程人才培養(yǎng)基地。

1 TD-SCDMA實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

1.1 TD-SCDMA實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)拓?fù)溥B接

某高校于2011年建設(shè)完成省財(cái)政廳資助現(xiàn)代電信技術(shù)實(shí)驗(yàn)室。其中TD-SCDMA平臺(tái)選擇某公司研發(fā)的基于室內(nèi)基帶處理單元（Building Base band Unit,BBU）＋遠(yuǎn)端射頻單元（Radio Remote Unit, RRU）技術(shù)的“光纖到塔頂宏基站”和“分布式微基站”產(chǎn)品，配置一套B8300+R21，全面支持高速下行分組接入（High Speed Downlink Packet Access,HSDPA）以及高速上行鏈路分組接入（high speed uplink packet access,HSUPA）技術(shù)，使得整體平臺(tái)達(dá)到3.5G的標(biāo)準(zhǔn)；同時(shí)全面支持軟件無線電（Software Radio,SDR）軟基站最新技術(shù)，使得整體平臺(tái)可以平滑升級(jí)到3.9G標(biāo)準(zhǔn)，具備一定的前瞻性。無線側(cè)采用最先進(jìn)的光纖基帶拉遠(yuǎn)的光纖到塔頂宏基站解決方案：利用一根光纖來代替?zhèn)鹘y(tǒng)基站需要大量饋纜進(jìn)行連接的方式，徹底解決了TDSCDMA傳統(tǒng)宏基站存在的工程問題。兩子系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)，學(xué)?？筛鶕?jù)各自的需求進(jìn)行無線或核心網(wǎng)子系統(tǒng)平臺(tái)的搭建。以便達(dá)到以下實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/p>

1）采用TD-SCDMA現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備，最大限度地模擬現(xiàn)網(wǎng)運(yùn)行。

2）無線側(cè)滿足天饋功率增益的要求。

3）滿足30-40個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，連接到操作維護(hù)中心（Operations&Maintenance Center,OMC）網(wǎng)管平臺(tái)進(jìn)行系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的要求。

1.2 TD-SCDMA無線產(chǎn)品主要單板及功能介紹

ZXTR RNC是某公司TD-SCDMA中無線網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)控制器（Wireless network controller,RNC）產(chǎn)品，主要完成對(duì)無線基站（Node B）的無線資源控制和移動(dòng)接入鏈路管理，處理移動(dòng)呼叫、切換和功率控制，同時(shí)管理RNC

本身的各種資源。ZXTR RNC基于異步傳遞模式（Asynchronous Transfer Mode,ATM）和網(wǎng)絡(luò)之間互連的協(xié)議（Internet Protocol，IP）的混合平臺(tái)，充分考慮3GPP R4、R5對(duì)ATM和IP傳輸?shù)碾p重需求；支持Node B的星型、鏈型、樹型組網(wǎng)方式[7]。

1.2.1 操作維護(hù)處理板

1）是ZXTR RNC的操作維護(hù)核心板，與操作維護(hù)模塊服務(wù)器相連。

2） 負(fù)責(zé)整個(gè)RNC的操作維護(hù)代理，各單板狀態(tài)的管理和信息的搜集，維護(hù)整個(gè)RNC的全局性的靜態(tài)數(shù)據(jù)，操作維護(hù)模塊通過該單板和系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行通訊。

3）該板上還可能運(yùn)行負(fù)責(zé)路由協(xié)議處理的射頻信號(hào)處理單元（RF signal processing unit,RPU）模塊。

1.2.2 控制面處理板

1）完成各空中接口上控制面的協(xié)議處理；完成RNC側(cè)的控制面信令、七號(hào)信令、全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System,GPS）定位信息等處理。

2）提供用戶面控制面接口。

1.2.3 通用控制接口板

1）為控制框和交換框提供交換平臺(tái)。

2）實(shí)現(xiàn)各單板的交換功能以及時(shí)鐘處理。

3）完成控制框以及交換框的二級(jí)交換，控制框管理功能，對(duì)內(nèi)提供一千兆以太網(wǎng)接口（Gigabit Ethernet，1GE）接口，用于控制面板的連接。

4）提供控制框、交換框的時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)功能。輸入8K/16M時(shí)鐘信號(hào)，為各單板提供8K/16M時(shí)鐘。

1.2.4 控制面互聯(lián)板

1）為控制框和交換框提供交換平臺(tái)。

2）用于RNC數(shù)據(jù)流的擴(kuò)展與交換。

3）通過后背板提供46路以太網(wǎng)連接。

4）通過1G光口與背板鏈接。

1.2.5 數(shù)字中繼板

1）提供32路E1接口，負(fù)責(zé)為ZXTR RNC系統(tǒng)提供E1線路接口。

2）需要和其它單板組合使用。

3） 2個(gè)數(shù)字中繼板單板組成一組，提供完整的E1接入和ATM終結(jié)功能。

2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)

通過真實(shí)學(xué)習(xí)TD-SCDMA的硬件結(jié)構(gòu)，以無線網(wǎng)絡(luò)最典型的BBU+RRU組網(wǎng)方式為例，整合多種媒體，能模擬再現(xiàn)TD-SCDMA硬件結(jié)構(gòu)和工程現(xiàn)場無線操作維護(hù)中心。為學(xué)生深入理解和掌握TD-SCDMA的相關(guān)技術(shù)建立一個(gè)高度仿真的虛擬平臺(tái)。學(xué)生通過網(wǎng)管數(shù)據(jù)配置、告警、信令等方面的學(xué)習(xí)，可了解無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中各個(gè)網(wǎng)元設(shè)備的配置原理，理解無線網(wǎng)絡(luò)對(duì)接數(shù)據(jù)的含義及無線網(wǎng)絡(luò)信令流程，從而掌握無線網(wǎng)絡(luò)開局的一個(gè)完整流程，有效提升其理論聯(lián)系實(shí)踐的能力

3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

3.1 整體實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1）RNC、Node B硬件觀察試驗(yàn)，天饋系統(tǒng)與Node B電纜連線觀察。

2）RNC配置管理，RNC物理設(shè)備配置，RNC局向配置，RNC無線參數(shù)相關(guān)配置，RNC動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)管理，公共資源配置，ATM通信端口配置，TD移動(dòng)手機(jī)測試實(shí)驗(yàn)。

3）Node B系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析，Node B動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)管理，BBU基站配置。

4）信令跟蹤分析，綜合故障排查實(shí)驗(yàn)。

5）LMT客戶端IP的設(shè)置，LMT的設(shè)置，利用LMT對(duì)NODEB狀態(tài)觀察。

3.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)例

3.2.1 仿真平臺(tái)的虛擬機(jī)房及虛擬后臺(tái)實(shí)驗(yàn)

1）虛擬機(jī)房

學(xué)生可在軟件搭建的“虛擬機(jī)房”中看到真實(shí)環(huán)境結(jié)構(gòu)，觀察機(jī)房環(huán)境，包括機(jī)房里RNC和NODEB的硬件結(jié)構(gòu)、指示燈的不同狀態(tài)和狀態(tài)說明、RNC和B328的主要連線、室外RRU硬件結(jié)構(gòu)、RRU和BBU連線、RRU與天線連線等。學(xué)生通過全面的互動(dòng)查看，結(jié)合實(shí)際硬件設(shè)備，可以對(duì)機(jī)房布置、硬件結(jié)構(gòu)達(dá)到較深入的了解，籍由軟件形象具體的場景建立起基本概念，增加學(xué)習(xí)興趣，為進(jìn)一步的學(xué)習(xí)奠定良好的理解基礎(chǔ)。然后可結(jié)合實(shí)驗(yàn)機(jī)房的真實(shí)設(shè)備來獲得進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。

2）虛擬后臺(tái)

虛擬后臺(tái)包括“數(shù)據(jù)配置”、“虛擬電話”和“信令跟蹤”三個(gè)子模塊。學(xué)生通過“數(shù)據(jù)配置”模塊完成RNC和NODEB數(shù)據(jù)的配置，再利用數(shù)據(jù)配置模塊中的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)觀察，結(jié)合“虛擬電話”和“信令跟蹤”模塊，完成數(shù)據(jù)配置→調(diào)試→打通電話的過程。

3）數(shù)據(jù)配置——掌握上機(jī)操作數(shù)據(jù)配置

學(xué)生可以在“數(shù)據(jù)配置”中體驗(yàn)如同在真實(shí)環(huán)境下的數(shù)據(jù)配置操作過程。本模塊模擬再現(xiàn)了中興TD-SCDMA RNS OMM網(wǎng)管的界面，學(xué)生可在此模塊中完成對(duì)RNC和NODEB數(shù)據(jù)的配置。同時(shí)此軟件在原形軟件之上增加了配置指導(dǎo)規(guī)則，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行數(shù)據(jù)配置，加深了學(xué)生對(duì)關(guān)鍵數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)理解；另外，學(xué)生也可以選擇“數(shù)據(jù)恢復(fù)”的功能，導(dǎo)入一套已經(jīng)配置好的數(shù)據(jù)庫，然后直接進(jìn)入下一個(gè)環(huán)節(jié)（亦即調(diào)試環(huán)節(jié)），該功能的設(shè)置為熟悉配置操作的中級(jí)學(xué)生提供了快速進(jìn)入下一環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)通道，更便于學(xué)生靈活選擇學(xué)習(xí)階段。

完成數(shù)據(jù)配置之后，學(xué)生就可在“動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)跟蹤”中查看對(duì)配置數(shù)據(jù)的跟蹤顯示，包括查看各接口、服務(wù)小區(qū)的相關(guān)情況，通過這個(gè)查看結(jié)果來發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)配置中存在的問題。

4）虛擬電話——體驗(yàn)業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)過程

通過仿真軟件的“系統(tǒng)配置及告警局使用”和“學(xué)生配置及操作”實(shí)驗(yàn)子模塊的操作，打開虛擬電話，通過撥打電話，發(fā)送短信來配置數(shù)據(jù)，對(duì)手機(jī)的呼叫流程達(dá)到全面的理解。通過仿真軟件真實(shí)、動(dòng)態(tài)的反饋，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和效果，對(duì)移動(dòng)通信平臺(tái)有個(gè)基本認(rèn)識(shí)，并具備網(wǎng)絡(luò)配置能力。

5）信令跟蹤——掌握呼叫信令流程

可通過打開虛擬信令跟蹤工具，查看里面的信令跟蹤消息，進(jìn)而去分析信令故障的原因，協(xié)助學(xué)生進(jìn)一步判斷數(shù)據(jù)配置中存在的問題；通過對(duì)正常位置更新信令、RRC連接建立失敗、RAB建立失敗、正常CS域呼叫流程等信令消息的查看，讓學(xué)生真正掌握實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中可能出現(xiàn)的各種信令流程，加深學(xué)生對(duì)信令流程的理解。

3.2.2 TD-SCDMA無線側(cè)數(shù)據(jù)配置舉例

3.2.2.1 RNC數(shù)據(jù)配置

1）創(chuàng)建子網(wǎng)

用戶標(biāo)識(shí)：無固定要求。命名規(guī)范一般配置為： [地名]＋[_]+[機(jī)房名]＋[_]＋[RNCX]，如浙江水利水電?？茖W(xué)校TD機(jī)房RNC6[9]。

子網(wǎng)標(biāo)識(shí)：如：6，與RNC管理網(wǎng)元標(biāo)識(shí)一一對(duì)應(yīng)，根據(jù)數(shù)據(jù)規(guī)劃進(jìn)行配置設(shè)定。

2） 創(chuàng)建RNC管理網(wǎng)元

管理網(wǎng)元標(biāo)識(shí)：即RNCID，對(duì)接數(shù)據(jù)，依據(jù)規(guī)劃進(jìn)行配置，當(dāng)前網(wǎng)管此參數(shù)值與子網(wǎng)標(biāo)識(shí)一一對(duì)應(yīng)。

網(wǎng)元IP：前臺(tái)ROMB單板OMP的IP地址。例如本例中ROMB的OMC2的接口地址是：129.0.31.6，其中6需要與后續(xù)配置中的RNC關(guān)鍵信息中設(shè)置的局號(hào)相同。

用戶標(biāo)識(shí)：與子網(wǎng)用戶標(biāo)識(shí)配置一致，[RNCX]＋管理網(wǎng)元。如RNC6_管理網(wǎng)元。

3） 創(chuàng)建配置集

用戶標(biāo)識(shí)：與子網(wǎng)用戶標(biāo)識(shí)配置一致，[RNCX]＋[_]+配置集，如：RNC16配置集。

配置集標(biāo)識(shí)：系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)生成。

4） 創(chuàng)建RNC全局資源

用戶標(biāo)識(shí)：與子網(wǎng)標(biāo)識(shí)一致， [RNCX]＋全局資源。

[SNTP服務(wù)器地址]：輸入OMM服務(wù)器的IP地址，通常輸入129網(wǎng)段OMCR服務(wù)器IP地址。

[移動(dòng)國家碼]：是對(duì)接數(shù)據(jù)，中國的移動(dòng)國家碼為460。

[SNTP的同步周期]：以ms為單位，建議以1個(gè)小時(shí)為周期，3600000。

[移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)碼]：為對(duì)接數(shù)據(jù)，依據(jù)運(yùn)營商的不同取值不同。

[局號(hào)]：局號(hào)依據(jù)當(dāng)?shù)豏NC統(tǒng)一規(guī)劃進(jìn)行設(shè)定。

[本局所在網(wǎng)絡(luò)類別]：根據(jù)實(shí)際運(yùn)營商進(jìn)行選擇設(shè)定。

[本局14位信令點(diǎn)]/[本局24位信令點(diǎn)]：為對(duì)接數(shù)據(jù)，依據(jù)規(guī)劃進(jìn)行設(shè)定。

5）全局補(bǔ)充配置

OMCB服務(wù)器IP地址：輸入OMCB服務(wù)器的IP地址。

網(wǎng)絡(luò)外貌：當(dāng)PS域?yàn)镮P承載時(shí)為對(duì)接數(shù)據(jù)，需要與CN側(cè)配置一致。

標(biāo)志字段：當(dāng)PS域?yàn)镮P承載時(shí)為對(duì)接數(shù)據(jù)，需要與CN側(cè)配置一致。

其它默認(rèn)配置。

3.2.2.2 NODEB數(shù)據(jù)配置

1）創(chuàng)建管理網(wǎng)元

用戶標(biāo)識(shí)：無固定要求。依據(jù)命名規(guī)范NODEB網(wǎng)元標(biāo)識(shí)：NODEBID+_+站點(diǎn)名稱[10]。

NODEB號(hào)：即在創(chuàng)建IUB局向時(shí)的NODEB編號(hào)，與其對(duì)應(yīng)進(jìn)行配置。

NODEB類型：依據(jù)實(shí)際BBU類型進(jìn)行選擇配置。

IP地址：配置的IP地址需與IUB局向中配置的OMCB通道IP一致。

2）創(chuàng)建配置集

隨意配置。

3）創(chuàng)建模塊

ATM地址：與IUB局向中配置的ATM地址一致。

SNTP服務(wù)器地址：依據(jù)數(shù)據(jù)規(guī)劃配置OMCB服務(wù)器網(wǎng)口的IP地址。

4）創(chuàng)建NODEB機(jī)架

配置相應(yīng)的BBU單板，按實(shí)際位置配置。依次創(chuàng)建機(jī)框、單板、插卡、GPS、E1線。

3.3 TD-SCDMA故障分析

前后臺(tái)無法連接及其解決辦法：查看RNC網(wǎng)管服務(wù)器中網(wǎng)線是否被拔出，服務(wù)器IP地址是否設(shè)置正確，服務(wù)器網(wǎng)線和前臺(tái)設(shè)備ROMB板調(diào)試網(wǎng)線OMC2是否連在同一個(gè)HUB或同一個(gè)局域網(wǎng)上,硬件和連線都排除后，如果還是無法連到前臺(tái)。打開RNC管理網(wǎng)元，Ping一下網(wǎng)元IP看是否能Ping通，若不能，把所有TD設(shè)備都關(guān)掉，只留下無線設(shè)備運(yùn)行，查看是不是學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)時(shí)把RNC全局資源管理的局號(hào)改了，局號(hào)要和ROMB網(wǎng)元IP最后一位對(duì)應(yīng)，比如網(wǎng)元前臺(tái)IP為129.0.31.6，那么局號(hào)必須為6，如果局號(hào)改成5，那么在上傳數(shù)據(jù)后前臺(tái)IP就會(huì)變成129.0.31.5，前后臺(tái)就會(huì)連不上。如果還是無法找出局號(hào)，可以在所有設(shè)備都關(guān)掉只有RNC運(yùn)行的情況下，Ping129.0.31.X網(wǎng)段地址，此方法請(qǐng)確認(rèn)沒有此地址在運(yùn)行，最好辦法是關(guān)掉所有設(shè)備和學(xué)生機(jī)只留下開局的RNC服備器和運(yùn)行RNC設(shè)備，當(dāng)能Ping通129.0.31.X地址后，右鍵點(diǎn)擊主用配置集，選修改，把局號(hào)改成X，這樣后臺(tái)就能連上，傳數(shù)據(jù)到前臺(tái)。數(shù)據(jù)上傳成功后，再把局號(hào)修改成管理網(wǎng)元IP地址的最后一位，再上傳數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)上傳成功后，RNC與前臺(tái)就可以正常連接了。

4 結(jié)論

以上實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)改變了過去移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)難以實(shí)施的局面，學(xué)生通過親自動(dòng)手做模擬現(xiàn)網(wǎng)的實(shí)驗(yàn)，對(duì)TD-SCDMA無線設(shè)備有進(jìn)一步的了解，對(duì)TDSCDMA有較深刻的理解，通過仿真軟件的仿真及設(shè)備的真實(shí)數(shù)據(jù)配置，對(duì)整個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)框架有整體理解，達(dá)到真正的實(shí)訓(xùn)目的。

然而，在對(duì)設(shè)備進(jìn)行配置的時(shí)候，都是使用某公司提供的軟件進(jìn)行圖形界面的配置，雖然降低了實(shí)驗(yàn)的難度，但是也局限了實(shí)驗(yàn)的范圍。

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