郑州联通采用新型龙伯透镜天线解决八里庙社区高负荷

2020-08-01 来源:微波射频网作者:邬辰鸣、程丽君、冀鹏飞 我要评论(0) 字号:

一、龙伯透镜天线介绍

勃透镜,也叫龙伯透镜或伦伯透镜,英文名Luneburg lens。这种透镜的模型,最早是1944年由美国数学家鲁道夫•卡尔•卢纳伯格(Rudolf Karl Lüneburg)提出的。

龙勃透镜比较特殊,它是一个完整球形的透镜,如下图所示:

龙伯透镜天线原理:利用多层介质球体的折射特性,将单个天线单元的低增益、宽波束的电磁波信号汇集成高增益、窄波束的电磁波信号,该工作原理与光学透镜聚焦原理相似,其优点主要有以下几点:

1、焦点、圆心、平面波方向在一条直线上(窄波束高增益)
2、不同位置波束形状相同,更加容易实现多波束。
3、无极化特性,满足单极化、双极化±45/HV、圆极化
4、波束陡降,多波束时波束之间的干扰较小,交叠带窄,大容量场景扩容能力优秀
5、相同增益,垂直波宽约是板状天线的3-4倍,有效提升覆盖深度

二、八里庙情况简介

郑州八里庙社区位于商都路中州大道交叉口东北方向,包括5号院、2号院、3号院、6号院等,其中5号院、2号院投诉量一直较多且程持续上升趋势。实际现场测试发现,2号院和5号院内楼宇主要为多层安置区住宅,楼间距小,小区面积大,部分区域存在深度弱覆盖问题,且不少用户投诉晚间上网信号满格但网速慢。

究其原因,八里庙社区多层楼宇密集且面积大,物业协调困难,基站建设难以进入小区。兼且北南西三面均有高层楼宇阻挡,现网原主覆盖基站十里铺宏图街西北因续约不成功拆除,造成用户感知差,长期投诉。

三、提出解决方案

为解决八里庙区域投诉问题,需要从覆盖和容量两方面同时下手,我们最初制定了两个方案作为参考,方案1的思路路是通过多站联合覆盖并分担负荷改善八里庙网络情况。方案2的思路是通过单个优势位置站点配合使用龙伯天线解决投诉问题。

方案1、多站联合覆盖

方案1,需增加5个基站,分散分布于八里庙2号院5号院周边(八里庙社区物业明确拒绝基站入内),且京珠连霍交叉口以西基站位置过高,覆盖过远,对于联合覆盖方案弊大于利,必须拆除。

方案2,需在京珠连霍交叉口以西基站上改造扩容增加龙伯天线。

对比两种方案,龙伯天线方案有明显的优势:1)八里庙周边谈签非常困难,可用站点位置均不利于覆盖;龙伯天线方案2可以使用现有站点位置,无需谈签。2)龙伯天线具有较好的波束陡降,多波束时波束之间的干扰较小,交叠带窄,大容量场景扩容能力优秀。此点大大优于多站点联合方案1,对于提升信号质量,变相增大容量具有十分巨大的意义。3)龙伯天线覆盖性能较好,相同增益,垂直波宽约是板状天线的3-4倍,有效提升覆盖深度。

综合评估后,我们选择龙伯天线方案进行实施。

具体方案:中南海知音5号楼27层楼顶85米高有4G基站“京珠连霍交叉口西北”原本为4扇区,向八里庙覆盖2个扇区,方向角为30度,330度,下倾角均为20+10。使用4波束龙伯天线替代板状天线,由2个小区增加至4个小区,四个小区方向角为45、15、345、315度,机械下倾角15度。

四、具体实施

方案确定之后,东北专项优化网格与郑东区域综合支撑网格密切配合,迅速安排施工人员,于7月2日中午完成方案实施。

本次改造扩容,实施过程中龙伯天线多频多端口共接收2个L1800、2个L2100小区,同时为了降低小区间干扰,提升信号质量,2100M频段和1800M频段小区间隔配置,辐射方向顺序如下所示。

四、实验效果

· 信号覆盖

龙伯天线部署后,区域内整体覆盖和质量均有改善,部分弱覆盖区域改善明显。RSRP由部署前的-89dBm提升至-85 dBm,SINR由部署前的8.7db提升至9.6 db。

· 负荷分担

试验前,1、4小区PRB利用率峰值均为91%,试验后1、5、7小区的PRB利用率峰值在忙时仍然较高(晚7点至凌晨1点达到93%左右),本地小区4因为主覆盖范围迁移至西北方向道路和部分十里铺东区,PRB利用率降低至40%。

八里庙方向覆盖小区PRB利用率仍然较高,说明PRB忙时容量仍然不足,需要继续进行容量提升和网络优化。

周边基站负荷同时得到了有效的缓解:十里铺宏图街一二扇区的PRB利用率分别从78.82%、47.62%降低至68.50%、29.69%,通泰路商鼎路二扇区从74.94%降至37.22%,降幅较大,吸热效果明显。

· 流量

京珠连霍交叉口以西4G基站,本地小区1和本地小区4(试验前向北覆盖的两个扇区)覆盖八里庙社区的扇区全天流量均值在龙伯天线试验前7月2日24小时)为516.1GB,试验后7月9日12点向前24小时流量为807.25GB,环比增长56%,深度覆盖和吸热效果明显。

· 平均在线用户数

峰值在线用户总数由7月2日忙时平均用户数试验前的475,下降至455,基本持平。

京珠连霍交叉口以西4G本地小区4前后对比PRB利用率大于90%的时间比例明显降低,同时单小区用户数峰值由350左右降低至160左右,负荷分担的效果明显。

· 投诉

八里庙社区自从5月底开始,投诉量急剧攀升,每日投诉量均值2例,至6月25日第一次扩容扇区,到7月3日第二轮扩容+龙珀天线试验为止,日均投诉量归零。通过回访,多个用户反应,网络问题已有较大改善,比较满意;但希望继续进行扩容,提高单用户网速,争取达到人均1080P视频流畅播放的水平。

通过采用龙伯透镜天线对八里庙社区2号院、5号院覆盖,很好的解决了深度覆盖问题,极大地分担了4G业务流量,通过用户回访和投诉数据统计对比,热点投诉区域八里庙的网络问题得到了极大地改善,后期将对八里庙区域继续进行深度优化,继续扩大基站容量。同时,该方案展现出节省站点资源,增强深度覆盖,极大提升容量的等优点,其经验将被继续应用于其他合适场景,为解决热点投诉问题继续提供可靠参考。联通公司致力于保障用户语音和上网感知体验良好,一直在百倍用心,期待您十分满意。

作者:郑州网优中心、郑东综合支撑网格 邬辰鸣、程丽君、冀鹏飞

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