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基于IUV-Pre5G通信网络规划设计与部署研究.doc

发布时间：2022-06-13 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：7.53M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    摘要
    关键词
    Abstract
    Key words
    1前言
    2 通信网络规划部署与4G、5G技术
    2.1通信网络规划与部署
    2.2 4G组网简介
    2.3 5G技术
    3 IUV-Pre5G软件介绍
    4 万绿市网络拓扑规划与容量规划
    4.1 万绿市网络拓扑规划
    4.1.1 核心网拓扑规划
    4.1.2 核心层拓扑规划
    4.1.3 汇聚层拓扑规划
    4.1.4 接入侧拓扑规划
    4.1.5 接入网络拓扑规划及拓扑总规划
    4.2 万绿市容量规划
    4.2.1 无线接入网容量规划
    4.2.2 核心网容量规划
    4.2.3 IP承载网容量规划
    5 万绿市无线侧与核心网设备配置与数据配置
    5.1 万绿市无线接入网设备配置
    5.1.1 RRU+天线设备连接
    5.1.2 RRU、BBU、GPS设备连接
    5.1.3 BBU与PTN设备连接
    5.2 万绿市核心网设备配置
    5.2.1 MME设备选择及配置
    5.2.2 SGW、PGW设备选择及配置
    5.2.3 HSS设备选择及配置
    5.2.4 交换机配置及机房配置结果
    5.3 无线接入网数据配置
    5.3.1 BBU数据配置
    5.3.2 RRU射频数据配置
    5.3.3 无线参数数据配置
    5.4 核心网数据配置
    5.4.1 MME数据配置
    5.4.2 SGW数据配置
    5.4.3 PGW数据配置
    5.4.4 HSS数据配置
    5.4.5 交换机数据配置
    6 万绿市承载网配置及结果验证
    6.1 承载网设备配置
    6.1.1 万绿市A站点机房设备配置
    6.1.2 万绿市承载1区汇聚机房设备配置
    6.1.3 万绿市承载中心机房设备配置
    6.2 承载网数据配置
    6.2.1 万绿市A站点机房数据配置
    6.3.2 万绿市承载1区汇聚机房数据配置
    6.3.3 万绿市承载中心机房数据配置
    6.4 小区网络结果验证
    6.4.1 万绿市1小区业务验证
    6.4.2 万绿市2小区业务验证
    6.4.3 万绿市3小区业务验证
    6.4.4 小区间切换业务验证
    7 结语
    参考文献
    附录A：
    学科分类号 0807 本科生毕业论文(设计) 题目（中文）：基于 IUV-Pre5G 通信网络规划设计与部署研究 （英文）： Design and deployment of communication network based on IUV-Pre5G
    目录 摘要 ......................................................................I 关键词 ....................................................................I Abstract ..................................................................I Key words .................................................................I 1 前言 .................................................................... 1 2 通信网络规划部署与 4G、5G 技术 ...........................................2 2.1 通信网络规划与部署 .................................................2 2.2 4G 组网简介 ........................................................2 2.3 5G 技术 ............................................................4 3 IUV-Pre5G 软件介绍 ...................................................... 4 4 万绿市网络拓扑规划与容量规划 ............................................5 4.1 万绿市网络拓扑规划 ................................................ 5 4.1.1 核心网拓扑规划 ...............................................5 4.1.2 核心层拓扑规划 ...............................................6 4.1.3 汇聚层拓扑规划 ...............................................6 4.1.4 接入侧拓扑规划 ...............................................7 4.1.5 接入网络拓扑规划及拓扑总规划 .................................8 4.2 万绿市容量规划 .................................................... 9 4.2.1 无线接入网容量规划 ..........................................10 4.2.2 核心网容量规划 ..............................................10 4.2.3 IP 承载网容量规划 ........................................... 11 5 万绿市无线侧与核心网设备配置与数据配置 .................................12 5.1 万绿市无线接入网设备配置 ......................................... 12 5.1.1 RRU+天线设备连接 ............................................12 5.1.2 RRU、BBU、GPS 设备连接 ...................................... 14 5.1.3 BBU 与 PTN 设备连接 .......................................... 15 5.2 万绿市核心网设备配置 ............................................. 16 5.2.1 MME 设备选择及配置 .......................................... 17 5.2.2 SGW、PGW 设备选择及配置 ..................................... 17 5.2.3 HSS 设备选择及配置 .......................................... 18 5.2.4 交换机配置及机房配置结果 ....................................19 5.3 无线接入网数据配置 ............................................... 20 5.3.1 BBU 数据配置 ................................................ 20 5.3.2 RRU 射频数据配置 ........................................... 22 5.3.3 无线参数数据配置 ............................................22 5.4 核心网数据配置 ................................................... 24 5.4.1 MME 数据配置 ................................................ 24 5.4.2 SGW 数据配置 ................................................ 29 5.4.3 PGW 数据配置 ................................................ 31 5.4.4 HSS 数据配置 ................................................ 33 5.4.5 交换机数据配置 ..............................................36 6 万绿市承载网配置及结果验证 .............................................38 6.1 承载网设备配置 ................................................... 38
    6.1.1 万绿市 A 站点机房设备配置 ....................................39 6.1.2 万绿市承载 1 区汇聚机房设备配置 ..............................40 6.1.3 万绿市承载中心机房设备配置 ..................................42 6.2 承载网数据配置 ................................................... 45 6.2.1 万绿市 A 站点机房数据配置 ....................................45 6.3.2 万绿市承载 1 区汇聚机房数据配置 ..............................47 6.3.3 万绿市承载中心机房数据配置 ..................................47 6.4 小区网络结果验证 ................................................. 49 6.4.1 万绿市 1 小区业务验证 ........................................49 6.4.2 万绿市 2 小区业务验证 ........................................50 6.4.3 万绿市 3 小区业务验证 ........................................51 6.4.4 小区间切换业务验证 ..........................................52 7 结语 ...................................................................53 参考文献 .................................................................53 致谢 ....................................................... 错误！未定义书签。 附录 A： ................................................................. 56
    基于 IUV-Pre5G 通信网络规划设计与部署研究 摘要 通信网络规划与实际部署一直作为移动通信发展中的重点部分，优质的通信网络不 仅能有效带动国家科技发展，也能带给人民更好的生活体验。目前我国的移动通信技术 发展迅速，第五代移动通信技术也已经开始正式使用，如何有效的规划部署通信网络已 然成为移动通信方面的难题。本文基于 IUV-Pre5G 软件对 4G 通信网络的规划与部署做 具体研究以及对部署完成后的通信网络质量结果进行简要分析。最后对软件先期部署通 信网络对于现实规划部署问题的具体意义进行阐述。 通信网络规划；通信网络部署；移动通信技术；IUV-Pre5G 软件 关键词 Design and deployment of communication network based on IUV-Pre5G Abstract The planning and actual deployment of communication network has always been a key part of the development of mobile communications. High-quality communication network can not only effectively promote the development of national science and technology, but also bring people a better life experience. At present, China's mobile communication technology is developing rapidly, and the fifth generation of mobile communication technology has begun to be formally used, so how to effectively plan and deploy communication network has become a difficult problem in mobile communication. Based on iuv-pre5g software, this paper makes a specific study on the planning and deployment of 4G communication networks, as well as a brief analysis of the quality results of the communication network after the deployment. At last, the paper expounds the concrete significance of the communication network of software pre-deployment to the practical planning and deployment problem. communication network planning; communication network deployment; mobile communication technology; IUV-Pre5G software Key words I
    1 前言 第五代移动通信技术的正式商用标志着我国正式进入 5G 通信时代。移动通信技术 如此高速且高效的发展的同时，也带来了更多需要克服的难题。移动通信技术的更新换 代是必定需要通信网络来进行支撑的，通信网络作为实现移动通信技术的核心，面临的 挑战也越来越大。通信产业环境以及用户需求的不断提高，使得通信网络的规划与部署 在稳定性、安全性、传输质量这几大方面的要求也随之提高。通信网络现在的发展趋势 越来越趋向于智能化、网络设备集成化，网络 IP 化，核心设备功能云化，通信网络的 合理规划要考虑到实际地区所处的位置以及周围事物对于通信设备以及设备功能的影 响。然而规划与实际部署也有一定的偏差，需要随时更改或者重新设定影响通信质量的 参数。需求变化促使着通信网络规划与部署不断进行改变升级，如何高效的规划部署通 信网络是发展落实移动通信技术的必经之路。在现代的科技发展建设中，不同的科技行 业都会使用行业相关软件来进行实际建设之前的模拟建设。通信网络的规划与部署也可 用软件进行理论初期模型，再结合实际情况进行网络优化，节约时间成本，也可预判一 些可能在部署过程或者之后的运行过程中出现的问题，提前做出一些解决方案。使用一 款优质的通信网络规划模拟软件也以成为必然，在很多科学技术的研究过程中，软件模 拟带来的帮助是巨大的，不可忽略的。 IUV-Pre5G 是一个拥有三种不同地市模型的模拟型通信网络规划与部署软件。软件 设置完善，分为容量计算、拓扑规划、设备配置、数据配置、模式调试以及业务验证六 个部分。软件中的通信网络实现步骤与现实通信网络规划步骤相似程度很高，在软件中 能够实现完整的规划与部署一个地市的通信网络并且能够根据网络运行后的结果进行 网络质量优化。软件将通信网络的规划分为无线侧规划、核心网规划以及承载网规划三 个部分，基于现如今通信网络 IP 化，在软件中的配置也使用 IP 配置网络，极大程度上 贴近了现实网络的规划。利用软件进行通信网络模拟可以通过记录软件配置以及结果验 证所出现的故障点来改进规划方案并且优化通信质量，故障点在软件中的设置方式也与 现实故障点设置接近，在软件中进行故障处理所使用的方案也同样适用于现实规划。软 件拥有了初期模型在现实的规划方案中就可发挥很大的作用，能够快速帮助定位修改点 以及优化点，帮助现实规划方案早日落实。 通信网络的规划与部署难度变高，同时也意味着对于通信人才的要求也变高。现在 的通信技术发展迅速，通信人才的培养方案也一直随之改变。在通信人才培养的过程中， 配合使用软件教学可以让大学生在专业知识教学过程中不仅仅只学习到理论知识，还可 以理论与实际相结合来进行学习。通信网络的规划与部署是需要对实际情况进行分析得 出结果后再进行规划，人才培养过程中使用软件进行通信网络规划模拟，也需要对软件 1
    中的地市模型进行情况分析得出规划方案之后再着手操作进行网络部署。软件的使用促 进人才的养成，为国家移动通信技术之后的发展提前储备优质相关人才是很有必要的。 在实际进行移动通信技术研究的过程中，实践技能很重要，所以将软件教学应用于人才 培养中也是基于移动通信技术现如今的发展现状得出的结论。 移动通信技术和互联网技术的快速发展，证明我国的通信网络水平不断提高，如何 将高水平的移动通信落实到实际生活中靠的就是通信网络的规划以及部署，由此就可见 通信网络的重要性。软件完整模拟一个通信网络的建立以及之后的结果验证能更好的体 会到如今通信技术的高速率、高质量，也能深刻认识到通信网络存在的问题以及解决方 案的重要性。对通信网络规划部署进行一次模拟研究，能建立完成一个初期模型，不论 是对于现实情况部署还是对于人才教学都是拥有很大的帮助的。现实问题的解决与人才 的优秀培养，都使得移动通信技术能够更好的发展，使得国家能够更好的进步。 2 通信网络规划部署与 4G、5G 技术 2.1 通信网络规划与部署 一个地区或者一个市级的通信网络规划如何着手进行，首先是对规划区域的前期勘 测，是要对各方面情况进行综合分析，比如地形、地貌、建筑物分布、交通和商业发展 情况、居民的生活水平以及他们的生活习惯，从而能够预测目前情况及未来当地潜在的 用户群的数目。整个区域内主要部分的话务量分布和布站策略、站型的选择和配置、站 点的数目等要根据运营商的服务等级来确定，还要充分考虑到高层建筑物及信号塔的分 布，基本能够确定站点如何分布和站点数目的多少。对于站点位置选择及覆盖的半径， 必须考虑到话务需求量、传播环境、传播距离等对基站覆盖半径的限制以及建站的综合 成本等多方面的因素。 通信网络部署根据规划过程中得出的用户数量、话务容量以及区域覆盖半径等重要 因素选择出符合规划条件的设备型号并且使设备容量尽量存有冗余，再根据设备的型号 选择合适的传输线缆，在部署过程中要及时注意各个设备之间的接口连接，保证准确连 接以达到流畅快速通信的部署目的。部署完成需及时检查已配置好的设备及设备对接是 否有误，无误后才能进行业务验证。 2.2 4G 组网简介 目前我国依然在使用 4G 网络，一个简单的 4G 组网由 RRU+天线、BBU、MME、 HSS、SGW、PGW 和承载网络组成。 2
    组网的第一部分为无线侧组网，即天线+RRU 与 BBU 组合，天线的作用是把传输 线上的导行波，变换成在自由空间中传播的电磁波，或者进行相反变换，4G 通信网络 中多使用智能天线，因为智能天线拥有定位功能，还可以增强通信容量和速率，减少电 磁干扰。RRU 为射频拉远单元，主要作用是将基带光信号转成射频信号放大传输出去， 负责与 BBU 的对接。BBU 为 4G 基站的主要部分，被称为基带处理单元，BBU 用光纤 连接 RRU，一个 BBU 可以支持连接多个 RRU。采用 BBU+RRU 多通道方案,可以很好 地解决大型场馆的室内覆盖问题。 第二部分为核心网组网，MME、HSS、SGW、PGW 四个部分组合为核心网部分。 MME 全称为移动性管理中心，通过 S1-MME 接口与 BBU 进行连接，当一个 UE 初始 化并且连接到时为这个 UE 选择一个 SGW（使用 S11/S10 接口）,通过和 HSS（使用 S6a 接口）交互认证一个用户，为一个用户分配一个临时 ID。HSS 全称为归属签约用户服 务器，支持用于处理调用/会话的 IMS 网络实体的主要用户数据库。它包含用户配置文 件，执行用户的身份验证和授权，并可提供有关用户物理位置的信息。SGW 全称为用 户面接入服务网关，在 MME 的控制下进行数据包的路由和转发，即将接收到的用户数 据转发给指定的 PGW 网元，SGW 就是 GTP 协议数据包的双向传输通道，使用 S1-U 接口与 BBU 对接。PGW 全称为 PDN 网关，提供用户的会话管理和承载控制、数据转 发、IP 地址分配以及非 3GPP 用户接入等功能。3GPP 接入指 3GPP 标准家族出来的无 线接入技术，比如我国的中国移动和中国联通；非 3GPP 接入，就是 3GPP 标准家族以 外的无线接入技术，典型的比如中国电信的 CDMA 接入技术以及流行的 WiFi 接入技术 等。 第三部分为承载网部分，承载部分由 PTN 和 OTN 组成。PTN 称为分组传送网，是 一种基于分组的路由架构，能够提供多业务技术支持。它是一种更加适合 IP 业务传送 的技术，同时继承了光传输的传统优势，包括良好的网络扩展性，丰富的操作维护，快 速的保护倒换和时钟传送能力，高可靠性和安全性，端到端的业务配置与精准的告警管 理。OTN 称为光传送网，是以波分复用技术为基础、在光层组织网络的传送网，是下 一代的骨干传送网。OTN 是通过 G.872、G.709、G.798 等一系列 ITU-T 的建议所规范 的新一代"数字传送体系"和"光传送体系"，将解决传统 WDM 网络无波长/子波长业务 调度能力差、组网能力弱、保护能力弱等问题。在 4G 技术中，PTN 主要用于小范围的 网络承载，OTN 用于远距离或者大范围的网络承载，一个地市的承载网络由 OTN 和 PTN 共同承载完成。 3
    2.3 5G 技术 图 2.1 5G 技术中的组网与 4G 时期相比有了较大的变化，无线侧部分 5G 将天线与 RRU 合并成了 AAU，即有源天线单元， 其功能为天线和 RRU 功能的合并。AAU 的出现使 设备集成性更高，功能更集中，有效提高通信质量。BBU 部分则是被拆分为了 CU+DU， 即集中单元+分布单元。无线网 BBU 拆分为 CU+DU 架构的好处在于能够获得小区间协 作增益，实现集中负载管理。高效实现密集组网下的集中控制，比如多连接、密集切换。 核心网部分的组网构成也与 4G 时期完全不同，5G 核心网组成部分为 AMF、SMF、UPF、 UDM、AUSF、NRF、NSSF，分别为接入及移动性管理功能、会话管理功能、用户面功 能、统一数据管理、鉴权服务器功能、网络存储功能、网络切片选择功能。5G 核心网 部分的新型组成架构都由 4G 核心网网元的拆分以及重组合完成，5G 技术要求去中心 化、切片化、边缘化功能更明显，而核心网的拆分重组完美的满足了这一要求，使得 5G 技术速率更高，容量更大，时延更低。 3 IUV-Pre5G 软件介绍 IUV-Pre5G 是由深圳艾优威科技有限公司开发的一款可作为通信网络规划虚拟仿真 教学平台的移动通信模拟型软件。软件设有三大城市模型、两大环境、四张网络、五大 模块、七种工具、八个单元、十七个机房以及 300+实训点，将 4G 通信网络以及部分 5G 网络的知识点在软件教学过程中体现的很好。三大城市模型以通信用户人数以及地形分 为万绿市、千湖市、百山市。两大环境为实验环境与工程环境，实验环境下默认承载网 4
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