UMTS900網(wǎng)絡(luò)部署效益分析

何明 馬晨 鄧安民

【摘 要】主要結(jié)合廣東聯(lián)通14個(gè)地市U900項(xiàng)目部署的實(shí)際數(shù)據(jù)，通過(guò)因子分析和統(tǒng)計(jì)建模，構(gòu)建了U900項(xiàng)目的效益模型，評(píng)估了U900項(xiàng)目部署的效益回收期和凈現(xiàn)值，為管理層決策是否部署、如何部署U900項(xiàng)目提供了參考。

【關(guān)鍵詞】U900 網(wǎng)絡(luò)部署 因子分析 統(tǒng)計(jì)建模 效益評(píng)估

1 引言

為了加強(qiáng)3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，從2014年起，中國(guó)聯(lián)通開(kāi)始大規(guī)模采購(gòu)并部署U900，截止至2015年6月，廣東、上海、江西等省份的U900第一期項(xiàng)目已基本完成部署。隨著2015年聯(lián)通集團(tuán)WCDMA廣覆蓋項(xiàng)目的批復(fù)，更多的省份將面對(duì)廣覆蓋的挑戰(zhàn)，U900方案的實(shí)施作為提升廣覆蓋水平的有效手段，值得重點(diǎn)關(guān)注。

近年來(lái)，業(yè)內(nèi)對(duì)U900技術(shù)的部署方案[1-4]和可行性策略[5-7]進(jìn)行了大量研究，但關(guān)于U900項(xiàng)目部署的效益分析較少。部署U900是對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的大幅度調(diào)整，GSM網(wǎng)絡(luò)受影響較大，如何確保投資效益是U900部署的關(guān)鍵問(wèn)題。業(yè)內(nèi)暫無(wú)根據(jù)用戶、終端、話務(wù)分布、干擾指標(biāo)、傳輸能力等現(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)來(lái)預(yù)估部署U900后的業(yè)務(wù)變化的相關(guān)研究?；谠搯?wèn)題，本文結(jié)合廣東聯(lián)通14個(gè)地市U900項(xiàng)目部署的實(shí)際數(shù)據(jù)，通過(guò)分析和統(tǒng)計(jì)建模，構(gòu)建了U900項(xiàng)目的效益模型，為管理層決策提供參考。

2 U900的部署方案和影響因素

2.1 U900部署方案

無(wú)線電管理委員會(huì)分配給中國(guó)聯(lián)通GSM網(wǎng)絡(luò)的900MHz頻譜的帶寬為6MHz（上行909—915MHz，下行954—960MHz），除去95號(hào)保護(hù)頻點(diǎn)，可用頻點(diǎn)為29個(gè)。引進(jìn)U900后需對(duì)該頻譜進(jìn)行重組，一般有邊緣分配方式和三明治分配方式兩種。為減少其他運(yùn)營(yíng)商對(duì)900MHz頻段的干擾，業(yè)內(nèi)常見(jiàn)的組網(wǎng)方式為三明治分配方式，即把UMTS放置在原G900頻率資源的中間[7]。頻譜示意圖如圖1所示。

根據(jù)上述部署方案，在U900部署區(qū)和緩沖區(qū)內(nèi)，G900可用頻點(diǎn)為10個(gè)。因10頻點(diǎn)組網(wǎng)對(duì)U900干擾更大，GSM一般采用8頻點(diǎn)組網(wǎng)。根據(jù)3×3頻率復(fù)用原則，8頻點(diǎn)只能通過(guò)S11和S111混合組網(wǎng)的方式來(lái)滿足GSM的網(wǎng)絡(luò)覆蓋及語(yǔ)音需求。

2.2 U900部署優(yōu)勢(shì)

由于900MHz頻段電磁波的空間傳播損耗較小、繞射能力強(qiáng)，U900理論上的覆蓋半徑是UMTS2100的2.5至3倍，通過(guò)U900的部署，可增強(qiáng)3G城區(qū)的深度覆蓋和鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)村的廣域覆蓋。由于GSM900和UMTS900具有相同的無(wú)線傳播特性，可通過(guò)現(xiàn)有GSM站點(diǎn)共站、共天饋建設(shè)，在減少新站建設(shè)成本的同時(shí)還能節(jié)省維護(hù)費(fèi)用，從而有效地實(shí)現(xiàn)了低成本、高效率擴(kuò)張覆蓋。

2.3 U900部署影響因素

盡管U900部署存在明顯優(yōu)勢(shì)，但以下因素仍將影響U900項(xiàng)目的效果和效益。

（1）U900生命周期

由于UMTS技術(shù)與LTE技術(shù)相比缺乏競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，因此不得不考慮到U900生命周期。而U900生命周期取決于兩個(gè)因素：一是VoLTE技術(shù)成熟時(shí)間；二是支持VoLTE的L900終端產(chǎn)業(yè)鏈的推動(dòng)情況。根據(jù)賽諾新觀察的數(shù)據(jù)[5]，移動(dòng)IPV6的應(yīng)用期在2016年以后。通過(guò)終端出貨量估算，主流用戶換機(jī)周期為2年，因此可以預(yù)測(cè)到U900的生命周期為3年左右。

（2）U900終端普及率

只有終端支持，用戶才可使用U900網(wǎng)絡(luò)。以廣東聯(lián)通為例，盡管現(xiàn)網(wǎng)WCDMA終端支持U900的占比從2013年初的71.7%上升至2015年初的88.6%，但在梅州等三類地市的部分GSM用戶使用的終端依然為移動(dòng)TDS版，項(xiàng)目部署后這些用戶將無(wú)法使用U900網(wǎng)絡(luò)。

（3）900MHz頻段干擾水平

一旦U900的上行干擾達(dá)到-95dBm以上，將對(duì)網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)和用戶感知造成影響；RTWP在-85dBm以上時(shí)，U900網(wǎng)絡(luò)將幾乎無(wú)法使用。廣東珠三角地區(qū)和潮汕地區(qū)私裝900直放站問(wèn)題比較嚴(yán)重，900MHz頻段的干擾對(duì)于這些區(qū)域U900網(wǎng)絡(luò)部署造成了相當(dāng)大的影響。

（4）G900網(wǎng)絡(luò)話務(wù)占比

由于部署U900網(wǎng)絡(luò)后原有GSM頻點(diǎn)從原來(lái)的29個(gè)減至8個(gè)，GSM網(wǎng)絡(luò)承載能力大幅下降。若某區(qū)域部署前G900話務(wù)占比較高，部署U900網(wǎng)絡(luò)后將會(huì)對(duì)該區(qū)域的2G網(wǎng)絡(luò)造成較大沖擊，需通過(guò)增補(bǔ)G1800來(lái)吸收話務(wù)。

（5）待部署站點(diǎn)傳輸能力

若共站建設(shè)站點(diǎn)的傳輸能力有限，那么在不新增傳輸資源的情況下部署U900將無(wú)法發(fā)揮UMTS相較于GSM的優(yōu)勢(shì)，還易導(dǎo)致IUB口擁塞。廣覆蓋區(qū)域的站點(diǎn)大多在郊區(qū)農(nóng)村，只能提供1條E1或無(wú)多余可用傳輸資源。由于站點(diǎn)偏僻，新建傳輸投資較高，因此現(xiàn)網(wǎng)站點(diǎn)的傳輸能力對(duì)部署U900項(xiàng)目的效益至關(guān)重要。

2.4 廣東聯(lián)通U900部署效果

廣東聯(lián)通從2014年底開(kāi)始啟動(dòng)U900項(xiàng)目，部署在除珠三角外的14個(gè)地市，其中湛江、茂名全網(wǎng)部署U900，其余12地市外圍區(qū)域部署U900。項(xiàng)目規(guī)模達(dá)7007站，其中共站建設(shè)6137站。廣東聯(lián)通U900部署示意圖如圖2所示，圖中陰影區(qū)域表示的是U900部署區(qū)域：

截至2015年5月底，廣東聯(lián)通U900已開(kāi)通站點(diǎn)5748站，共站開(kāi)通率93.6%；部署區(qū)3G有效覆蓋里程從1.76萬(wàn)公里提升至3.13萬(wàn)公里，提升幅度高達(dá)78%；2G/3G數(shù)據(jù)總流量提升18.41%，語(yǔ)音提升0.93%；路測(cè)HSDPA平均速率提升31%，HSUPA平均速率提升20%。通過(guò)U900的部署，3G網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量整體提升顯著。

3 U900項(xiàng)目效益建模分析

U900項(xiàng)目部署的回收期多長(zhǎng)，在給定回收期的情況下U900單站成本控制在多少才能保證部署區(qū)的投資效益？這些問(wèn)題對(duì)于管理層決策如何部署U900來(lái)說(shuō)非常關(guān)鍵。本節(jié)通過(guò)廣東聯(lián)通14個(gè)地市U900部署的實(shí)際數(shù)據(jù)，以業(yè)務(wù)量增量為因變量，以話務(wù)占比、終端比例、干擾水平、傳輸能力等相關(guān)因素為自變量構(gòu)建回歸方程，以此來(lái)預(yù)估U900項(xiàng)目的投資收益。

3.1 影響因素因子分析

廣東聯(lián)通項(xiàng)目組通過(guò)頭腦風(fēng)暴，認(rèn)為部署U900后影響業(yè)務(wù)量提升的因素除市場(chǎng)營(yíng)銷，還包括用戶、終端、話務(wù)、覆蓋水平、縣城站點(diǎn)占比、G900減配比例、U900新增站點(diǎn)比例、D1800新增站點(diǎn)比例、高干擾小區(qū)、傳輸帶寬等。通過(guò)因子分析，排除了覆蓋水平、D1800新增站點(diǎn)比例等弱相關(guān)性因素，選取了3G用戶新增比例、原G900話務(wù)占比、U900終端占比、縣城及以上站點(diǎn)占比、G900減配占原G總載頻比例、U900新增站點(diǎn)比例、RTWP（Received Total Wideband Power，寬帶接收總功率）大于-95dBm小區(qū)比例、傳輸帶寬大于6MB比例這8個(gè)自變量構(gòu)建相關(guān)矩陣，KMO（Kaiser-Meyer-Olkin，檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量）和Bartlett檢驗(yàn)表如表1所示。

通過(guò)表1可知KMO檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量為0.699，根據(jù)KMO度量標(biāo)準(zhǔn)[8]，上述自變量相關(guān)性達(dá)到一般水平，用因子分析降維具備可行性，Sig.為0.003表明顯著性水平大于99%。把上述8個(gè)自變量進(jìn)行降維分析，通過(guò)協(xié)方差矩陣來(lái)提取主成份，可以從中提取3個(gè)主成份，通過(guò)最大方差法得出的總方差表和旋轉(zhuǎn)成份矩陣表如表2和表3所示：

從表2可知，3類主成份的累計(jì)已達(dá)77.2%，可以解釋大部分變量。從表3可知，主成份1包括G900話務(wù)占比、U900終端占比、縣城及以上U900站點(diǎn)占比、傳輸大于6MB站點(diǎn)比例及U900新增邏輯站比例；成份2包括G900減配載頻占G總載頻比例和RTWP大于-95dBm小區(qū)比例；成份3包括3G用戶數(shù)變化。將成份1歸結(jié)為網(wǎng)絡(luò)因素，成份2歸結(jié)為干擾因素，成份3歸結(jié)為用戶因素。主成份得分系數(shù)矩陣如表4所示：

從表4可知網(wǎng)絡(luò)因素和干擾因素的權(quán)重值如公式（1）和（2）所示：

網(wǎng)絡(luò)因素=-0.234×G900話務(wù)占比+0.299×U900終端占比+0.327×縣城及以上U900站點(diǎn)-0.301×U900新增邏輯站比例+0.266×傳輸大于6MB站點(diǎn)比例

（1）

干擾因素=0.561×G900減配載頻占G總載頻比例+ 0.606×RTWP大于-95dBm小區(qū) （2）

從公式（1）可以看出，主成份1網(wǎng)絡(luò)因素中縣城及以上U900站點(diǎn)的影響最大，通過(guò)從這項(xiàng)數(shù)據(jù)可以看出話務(wù)分布的“二八效應(yīng)”比較明顯，市區(qū)縣城部署站點(diǎn)越多，對(duì)于業(yè)務(wù)量增長(zhǎng)的幫助越大，其次為U900終端占比；而U900新增邏輯站比例對(duì)于業(yè)務(wù)量提升并沒(méi)有明顯幫助，從這項(xiàng)數(shù)據(jù)可以看出U900網(wǎng)絡(luò)的定位是3G網(wǎng)絡(luò)的補(bǔ)充，U900站點(diǎn)的比例并不是越多越好，3G話務(wù)吸收的主力網(wǎng)還是U2100網(wǎng)絡(luò)，此外G900話務(wù)占比也無(wú)明顯影響。從公式（2）可以看出，在主成份2干擾因素中，RTWP大于-95dBm的小區(qū)占比影響最大，因此部署U900需重點(diǎn)關(guān)注900MHz頻段的干擾問(wèn)題。

3.2 業(yè)務(wù)量模型回歸分析

在得出網(wǎng)絡(luò)因素、干擾因素、用戶因素這3個(gè)主成份后，接著考察主成份對(duì)于話務(wù)提升比例和數(shù)據(jù)流量提升比例的影響是否顯著。以總話務(wù)提升比例、數(shù)據(jù)流量提升比例為因變量，3個(gè)主成份為自變量，分別進(jìn)行回歸分析，多元回歸方差分析表如表5和表6所示：

從表5和表6可見(jiàn)，在95%顯著性水平下，總話務(wù)提升比例與3個(gè)主成份不存在顯著關(guān)系，說(shuō)明話務(wù)量提升與網(wǎng)絡(luò)等因素的影響較小，更多地受網(wǎng)絡(luò)通話類APP應(yīng)用、市場(chǎng)營(yíng)銷等其他因素的影響。而總數(shù)據(jù)流量提升比例與3個(gè)主成份之間存在顯著關(guān)系。以總數(shù)據(jù)流量提升為因變量，以3個(gè)主成份網(wǎng)絡(luò)因素x1、干擾因素x2、用戶因素x3為自變量構(gòu)建多元回歸方程如公式（3）所示：

y=β1x1+β2x2+β3x3+β （3）

將14個(gè)地市數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，輸出多元回歸模型匯總表和系數(shù)表如表7和表8所示：

由表7可知，修正多元判定系數(shù)R方等于0.588，說(shuō)明有58.8%的樣本可用多元回歸方程解釋，從表8可知，求得的多元回歸方程如公式（4）所示：

y=-9.835x1-5.145x2+7.019x3+23.448 （4）