LTE室內分布系統流量研究

何明+葛慧明+曾昭才+馬晨

【摘 要】為了提升LTE室內分布系統效能，主要對廣東聯通LTE室內分布系統站點的流量進行大數據分析，通過多元回歸構建了LTE室內分布系統的流量影響因素模型，對如何根據場景及相關因素規(guī)劃設計LTE室內分布系統提出了建議。

【關鍵詞】LTE室內分布系統 流量影響因素 大數據 多元回歸

1 引言

2016年是廣東聯通LTE網絡建設的關鍵年，因價值區(qū)域面覆蓋基本完成，網絡建設的重點開始聚焦于深度覆蓋。部署室內分布系統是解決深度覆蓋的重要手段，從現網數據來看，LTE室內分布系統吸收話務能力較弱，平均每站流量不到宏站的10%。當前，如何規(guī)劃設計室內站點進行LTE室內分布系統建設，既能有效解決深度覆蓋問題，提升用戶感知，又能較好吸收數據流量，縮短投資回報年限，成為LTE室內分布系統建設亟待解決的問題。

2 研究背景和方法

2.1 文獻綜述

LTE時代室內深度覆蓋對于運營商而言至關重要，近年來業(yè)內對LTE室內分布系統的演進和如何解決室內LTE覆蓋問題進行了大量的研究[1-3]。華為Lampsite、愛立信DOT點系統及室內外一體化方式等新型設備和解決手段都是用于解決LTE室內分布系統覆蓋問題[4-7]，部署LTE室內分布系統后，針對與原有系統的干擾問題也有一系列深入研究和解決辦法[8]。盡管有文獻指出室內分布系統的數量與運營商手機用戶套餐外流量收入指標相關性不顯著[9]，還有文獻通過話務占比、終端占比、干擾水平、傳輸能力等相關因素來評估3G業(yè)務增量[10]，但關于LTE室分系統的流量研究較少，業(yè)內鮮有全面的LTE室內分布系統流量及效益評估。

2.2 研究背景

通過近三年的LTE網絡建設，廣東聯通的LTE宏站規(guī)模已經與WCDMA宏站規(guī)模基本相當，但LTE室內分布系統站點的規(guī)模仍不到WCDMA室內分布系統站點規(guī)模的70%。

廣東聯通2014年—2015年LTE網絡建設重點關注面覆蓋，LTE無線網基站投資占比遠高于室分。2016年則開始聚焦深度覆蓋，室分投資首次超過基站。通過大數據分析給出清晰指引，有效規(guī)劃設計LTE室內分布系統，對于廣東聯通LTE無線網品牌口碑和投資有效性提升至關重要。廣東聯通LTE基站室分投資占比示意圖如圖1所示：

2.3 研究方法

本文通過從網建平臺、網優(yōu)專業(yè)網管、運維全流程系統和信息化大數據平臺提取的網絡側和用戶側數據，對影響LTE室內分布系統流量的因素進行建模，對相關因素進行大數據分析，多元回歸得出各相關影響因素的權重因子。基于LTE室內分布系統流量模型進行分析，給出規(guī)劃設計指引。大數據分析提取平臺情況如表1所示：

3 LTE室內分布系統分場景分析

3.1 總體分析

本文選取了2016年6月中下旬廣州、東莞、中山、江門4地市所有LTE室內分布系統站點的流量進行了統計。從6月13日至6月19日、6月20日至6月26日、6月27日至7月3日這三周的數據來看，單站日均流量的站點分布比例基本穩(wěn)定，日均流量低于300 M的比例和日均流量高于3000 M的比例均為30%左右，兩頭占比大中間占比小，總體呈明顯的啞鈴狀分布。前30%的高流量站點的流量占LTE室內分布系統總流量的89%；后30%的低流量站點的流量占LTE室內分布系統總流量僅1%。LTE室內分布系統站點日均流量分布和高/低流量站點流量占室分總流量之比如圖2和表2所示：

3.2 分場景分析

為有效分析哪一類站點日均流量較低，找準室內分布系統的低價值場景和高價值場景，將LTE室內分布系統分場景進行日均流量統計，各場景類型的日均流量分布如表3所示。

從表3可以看出，室內分布系統的流量分布按場景可以分為三大類：第一類是高流量場景，包括校園、交通樞紐、工業(yè)園區(qū)/產業(yè)園區(qū)，站點日均流量分布主要在3000 M以上；第二類是低話務場景，主要包括公共場所、政企單位和住宅小區(qū)，站點日均流量主要在300 M以下；第三類場景是權變場景，主要包括商業(yè)購物區(qū)和商務寫字樓區(qū)，站點日均流量根據其他相關因素變化，在300 M以下和3000 M以上的比重都較高。

鑒于室內分布系統規(guī)模大小差異較大，在日均流量的基礎上除以投資和載扇，來評估單位投資和單位載扇在不同場景的分布?？梢妼W校校園、交通樞紐、工業(yè)園區(qū)/產業(yè)園區(qū)也都屬于單位投資/載扇的高流量分布場景，賓館酒店、公共場所和住宅小區(qū)則屬于單位投資/載扇的低流量分布場景。LTE室內分布系統單位投資/載扇流量分布示意圖如圖3和圖4所示：

4 LTE室內分布系統流量影響因素分析

4.1 模型建立與研究假設

廣東聯通項目組經過研究討論認為，除了市場營銷等因素外，網絡場景、站點規(guī)模與投資、是否有綜合覆蓋、上行速率感知、下行速率感知、網絡質量與干擾因素，以及用戶側的4G用戶數、總用戶數、優(yōu)質用戶數及占比，4G終端數、明星終端數及占比等因素與LTE室內分布系統的流量有關，而流量與該室內分布系統站點的收入有關。本文通過網絡場景、用戶終端、速率感知、干擾影響四大類因素來分析綜合作用對于LTE流量提升的影響，對于市場營銷因素僅作為控制變量考慮。LTE室內分布系統流量影響因素研究模型如圖5所示：

4.2 影響因素相關性分析

通過相關系數分析，提取了網絡場景因素占比、綜合覆蓋系數占比、4G用戶占比、總用戶占比、4G終端占比、上行速率占比、下行速率占比、上行PRB干擾噪聲占比8個變量構建相關矩陣，KMO和Bartlett檢驗表如表4所示：

通過表4可知KMO（Kaiser-Meyer-Olkin）檢驗統計量為0.737，根據KMO度量標準[11]，上述自變量相關性超過一般水平，用因子分析降維具備可行性，Sig為0.000表明在99%的置信區(qū)間內相關性顯著。把上述8個自變量進行降維分析，通過協方差矩陣來提取主成份，可以從中提取4個主成份，通過最大方差法得出的總方差表和旋轉成份矩陣如表5和表6所示：

從表5可知，4類主成份的累計已達82%，可以解釋絕大部分變量。從表6可知，主成份1包括4G用戶占比、總用戶占比、4G終端占比；成份2包括上行速率占比、下行速率占比；成份3包括網絡場景因素占比、綜合覆蓋系數占比；成份4包括上行PRB干擾噪聲占比。把成份1歸結為用戶終端因素，成份2歸結為速率感知因素，成份3歸結為網絡場景因素，成份4歸結為干擾影響因素。4類主成份得分系數矩陣如表7所示：

從表7可知，成份1用戶終端因素中4G用戶占比、總用戶占比、4G終端占比3類因素權重相當，說明廣東珠三角地市擁有4G終端的4G用戶占了總用戶的較高比重，導致這三類因素權重相當。成份2速率感知因素中下行速率占比權重略高于上行速率占比，說明下行速率感知對用戶影響略大。成份3網絡場景因素中綜合覆蓋影響較大，說明在同等場景下部署綜合覆蓋天線的站點比無綜合覆蓋天線的站點效能更好。

4.3 多元回歸分析

以LTE室內分布系統流量提升占比為因變量（y），以用戶終端因素（x1）、速率感知因素（x2）、網絡場景因素（x3）和干擾影響因素（x4）為自變量建立多元回歸方程，如公式（1）所示：

將數據進行回歸分析，多元回歸模型匯總表、方差分析表和系數表如表8至表10所示：

從表8可以看出，調整R方為0.581，方程擬合較好，LTE室內分布系統站點流量變異性的58.1%能夠被多元回歸方程所解釋。從表9可以看出，多元回歸方程檢驗統計量F等于285.27，Sig值等于0.000，在置信度水平99%的條件下顯著，即LTE室內分布系統流量提升占比作為因變量與用戶終端因素（x1）、速率感知因素（x2）、網絡場景因素（x3）和干擾影響因素（x4）這4個自變量之間存在顯著關系。

從表10可知，用戶終端因素（x1）、網絡場景因素（x3）、干擾影響因素（x4）和常量的Sig值為0.000，在置信度水平99%的條件下自變量變化對于LTE室內分布系統流量提升的影響顯著。速率感知因素（x2）Sig值為0.443，自變量變化對于LTE室內分布系統流量提升的影響不顯著。因此，通過多元回歸得出的模型如公式（2）所示：

（2）

從公式（2）可知，在其他條件不變的情況下，用戶終端因素每增加1單位，LTE室內分布系統流量提升增加126.901單位；網絡場景因素每增加1單位，LTE室內分布系統流量提升增加39.354單位；干擾影響因素每增加1單位，LTE室內分布系統流量提升減少29.531單位。

5 結論

5.1 研究結論與建議

從分析結果來看，可以得出以下結論：LTE室內分布系統流量和收入與部署區(qū)域的用戶及終端情況、網絡場景和綜合覆蓋、干擾影響有關，其中部署區(qū)域用戶及終端情況影響權重最大；LTE室內分布系統流量與上下行速率感知無關。根據該結論對于LTE室內分布系統網絡規(guī)劃設計的建議如下：

（1）LTE室內分布系統規(guī)劃需要重點關注待部署區(qū)域的人流量、用戶數和終端占比，優(yōu)先解決高業(yè)務流量的校園、地鐵機場等交通樞紐、擁有集團客戶的工業(yè)/產業(yè)園區(qū)的系統部署，重點解決容量問題，貫徹聚焦戰(zhàn)略。

（2）對于低流量場景的公共場所、政企單位和住宅小區(qū)，通過市場反饋及周邊基站的數據分析，優(yōu)先解決中國聯通用戶數及LTE終端較多、人流量大或入住率高的樓宇進行LTE室內分布系統部署。對于人流量大且用戶忠誠度低的城中村，在部署LTE室內分布系統并形成局部網絡差異化競爭優(yōu)勢后，應盡快與市場一線聯動進行重點攻關，提升本網用戶占比，保證投資回報。對于不得不覆蓋的低流量場景，因室內大多具備免費Wi-Fi，對單點而言投資回報無法實現，建議通過競合、薄覆蓋、新型設備或室內外一體化的方式進行低成本部署。

（3）從分析結果可看出，干擾影響與LTE室內分布系統流量呈負相關?？梢娚闲懈蓴_不但影響用戶感知，還直接影響部署分布系統后吸收的流量和產業(yè)的收入。網絡建設應當與網絡優(yōu)化加強溝通，快速解決已部署的LTE室內分布系統的干擾問題。

（4）從消費者行為學的角度看，消費者對于速率感知存在差別閾限[12]，差別閾限越大，能夠引起差別感覺的刺激物間的最小差異量越大，差別感受性就越小。根據分析結果可知，速率感知與LTE室內分布系統流量不相關。建議優(yōu)化部門不把LTE室內分布系統入網測試的絕對速率門限作為開通入網的必要條件，在LTE室內分布系統可以滿足用戶需求且不影響網絡感知的情況下即可開通入網，早投產早收益。

5.2 研究意義及后續(xù)方向

本文定性分析而且定量構建了網絡側和用戶側各因素對于LTE室內分布系統流量影響模型，并基于模型對廣東聯通LTE室內分布系統的規(guī)劃設計給出了建議，通過參考該模型聚焦實施，可較好提升數億元LTE室內分布系統建設投資的有效性。

本文數據來源為廣東珠三角4地市LTE室內分布系統數據，同業(yè)人員參考模型時需根據各自實際情況調整參數；因技術限制未取到LTE室內分布系統MR數據，模型未能給出網絡覆蓋與流量的關系，輸出模型存在一定局限性。后續(xù)將完善大數據平臺的數據源，進一步提升LTE室內分布系統流量評估模型的精確度。

參考文獻：

[1] 張濤，韓玉楠，李福昌. LTE室內分布系統演進方案研究[J]. 郵電設計技術， 2013（3）： 22-26.

[2] 徐德徠. 基于4G網絡的室內分布系統部署實例及分析[J]. 中國新通信， 2016（3）： 5-6.

[3] 王晶. LTE室內分布系統分場景建設方案研究[J]. 中國新通信， 2016（4）： 110.

[4] 凌玥，張建清，張江流. 華為Lamp Site解決方案在無線室內分布系統中的應用[J]. 無線互聯科技， 2016（9）： 19-20.

[5] 石磊. 高性能室內分布系統——“點”系統（RDS）應用研究[J]. 郵電設計技術， 2015（9）： 31-34.

[6] 林航. 4G室內覆蓋建設遇到的問題及對策[J]. 通訊世界， 2016（10）： 55-56.

[7] 崔波，李木榮，彭湘衡，等. 居民小區(qū)場景4G網絡室內外協同覆蓋方式研究[J]. 電信工程技術與標準化， 2016（4）： 70-74.

[8] 潘桂新，葛慧明，施玉晨，等. 室內分布系統LTE合路的干擾分析和排查[J]. 移動通信， 2016，40（4）： 43-48.

[9] 楊盛凱. 基于多元回歸的手機用戶套餐外流量收入實證分析[J]. 中國新通信， 2014（5）： 108-112.

[10] 何明，馬晨，鄧安民. UM TS900網絡部署效益分析[J]. 移動通信， 2016，40（5）： 45-49.

[11] 戴維 R·安德森， 丹尼斯 J·斯威尼， 托馬斯 A·威廉斯. 商務與經濟統計[M]. 雷平，譯. 北京： 機械工業(yè)出版社， 2013.

[12] Leon G·Schiffman， Joseph Wisenblit. 消費者行為學[M]. 北京： 中國人民大學出版社， 2014.