不限流量套餐下高校業(yè)務(wù)模型分析及應(yīng)對(duì)策略研究

劉　毅　中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)山東有限公司網(wǎng)絡(luò)部工程師

郭　寶　中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)山西有限公司網(wǎng)絡(luò)部高級(jí)工程師

張　陽(yáng)　中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)公司網(wǎng)絡(luò)部高級(jí)工程師

1　引言

4G網(wǎng)絡(luò)已全面融入人們的日常生活，而校園是充滿了激情和活力的地方，牽引著移動(dòng)互聯(lián)應(yīng)用的重要方向。高校場(chǎng)景用戶密集且用戶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)消費(fèi)意愿強(qiáng)，是典型的流量高地。伴隨流量資費(fèi)進(jìn)一步降低，尤其是不限流量套餐的推出，高校場(chǎng)景迎來(lái)了一波流量高峰，用戶呈現(xiàn)井噴式增長(zhǎng)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬的需求不斷提升；同時(shí)，用戶行為和消費(fèi)模式發(fā)生了改變，長(zhǎng)期以來(lái)固化的大、中、小包的業(yè)務(wù)占比被打破，用戶感知需求提升，網(wǎng)絡(luò)壓力進(jìn)一步增加。

為了匹配高校用戶業(yè)務(wù)發(fā)展，急需分析當(dāng)前的高校業(yè)務(wù)模型變化，研究合理有效的網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷評(píng)估方法和擴(kuò)容方案，制定有效的應(yīng)對(duì)策略，實(shí)現(xiàn)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)容量的提升和用戶感知的改善，保障高?？诒畧?chǎng)景的用戶感知。

2　高校場(chǎng)景不限流量套餐帶來(lái)的挑戰(zhàn)

不限流量套餐推出后，高校用戶規(guī)模不斷擴(kuò)大，業(yè)務(wù)增長(zhǎng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的沖擊越來(lái)越明顯，網(wǎng)絡(luò)容量負(fù)擔(dān)過(guò)大、系統(tǒng)干擾抬升、用戶體驗(yàn)速率下降等一系列問(wèn)題隨之而來(lái)，如何確保高校網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)，面臨著獨(dú)有的巨大挑戰(zhàn)。

2.1　容量負(fù)擔(dān)加重

高校不限流量套餐的推出發(fā)展了更多的4G用戶。校園是4G用戶超密集場(chǎng)景，宿舍區(qū)域一個(gè)小區(qū)下會(huì)有上千用戶。在晚間，大量學(xué)生同時(shí)使用，網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷巨大，校園用戶數(shù)激增，進(jìn)一步加重了高校網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)。

高校不限流量套餐的推出創(chuàng)造了更大的容量需求。學(xué)生群體對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的接受較快，對(duì)資費(fèi)政策敏感。在數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)資費(fèi)調(diào)整，尤其是不限流量套餐推出的影響下，校園區(qū)域數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)增長(zhǎng)極快。校園中學(xué)生的DOU往往是網(wǎng)絡(luò)平均值的3～5倍，在巨大的用戶基數(shù)上，高校網(wǎng)絡(luò)面臨著更大的容量挑戰(zhàn)。

2.2　系統(tǒng)干擾抬升

LTE系統(tǒng)采用獨(dú)特的OFDMA接入方式，利用頻率之間的正交性作為區(qū)分用戶的方式，本小區(qū)內(nèi)的用戶之間互不干擾，而對(duì)于小區(qū)邊緣的用戶則受到來(lái)自于其他小區(qū)比較強(qiáng)的干擾。因此，LTE系統(tǒng)中的小區(qū)內(nèi)干擾很小，而影響系統(tǒng)性能的主要干擾來(lái)自小區(qū)間干擾。由于OFDM技術(shù)沒(méi)有小區(qū)間的干擾抑制機(jī)制，當(dāng)系統(tǒng)使用的頻率復(fù)用因子越接近1，小區(qū)間干擾就越嚴(yán)重。小區(qū)的用戶數(shù)越多，負(fù)荷越大，對(duì)鄰小區(qū)造成的干擾也就越大。

隨著不限流量套餐的推出，一方面，高校用戶數(shù)增多，負(fù)荷加重，導(dǎo)致小區(qū)間自干擾越來(lái)越強(qiáng)，進(jìn)一步抬升了系統(tǒng)整體底噪；另一方面，為了滿足移動(dòng)數(shù)據(jù)流量增長(zhǎng)以及用戶體驗(yàn)速率提升的需求，高校小區(qū)部署密度不斷增加，小區(qū)間隔離度愈加不足，導(dǎo)致重疊覆蓋度過(guò)高，同頻干擾嚴(yán)重，信號(hào)質(zhì)量惡化明顯，嚴(yán)重影響用戶感知。

2.3　用戶體驗(yàn)下降

高校用戶和網(wǎng)絡(luò)流量呈現(xiàn)集中趨勢(shì)，承載的網(wǎng)絡(luò)流量往往是其他區(qū)域的幾倍甚至幾十倍之多。隨著不限流量套餐的推出，一方面，高校用戶數(shù)和流量激增，網(wǎng)絡(luò)擁塞加劇，用戶感知明顯下降；另一方面，由于用戶共享系統(tǒng)帶寬，較多用戶的涌入導(dǎo)致單用戶速率下降，進(jìn)一步降低了重載網(wǎng)絡(luò)的用戶使用感知，影響用戶體驗(yàn)。

隨著多媒體技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，視頻業(yè)務(wù)能給用戶帶來(lái)直接的視覺(jué)沖擊和愉悅感受，成為移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的殺手級(jí)應(yīng)用。校園是移動(dòng)視頻業(yè)務(wù)比例最高的地方，不限流量套餐的推出進(jìn)一步推動(dòng)了視頻業(yè)務(wù)的發(fā)展，高校視頻業(yè)務(wù)占比直線上升，已經(jīng)成為高校場(chǎng)景流量最大的業(yè)務(wù)。由于視頻業(yè)務(wù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)用戶體驗(yàn)要求的要遠(yuǎn)高于普通的上網(wǎng)、通訊、購(gòu)物等業(yè)務(wù)訴求，這對(duì)網(wǎng)絡(luò)用戶體驗(yàn)速率尤其是邊緣用戶體驗(yàn)速率提出了更高標(biāo)準(zhǔn)。

3　高校不限流量套餐下業(yè)務(wù)模型變化分析

3.1　高校業(yè)務(wù)模型變化研究

隨著大流量套餐甚至不限流量套餐的推出，高校用戶業(yè)務(wù)模型和習(xí)慣發(fā)生重要變化，手機(jī)短視頻、網(wǎng)絡(luò)直播等業(yè)務(wù)快速發(fā)展，移動(dòng)視頻業(yè)務(wù)逐步發(fā)展為移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的中堅(jiān)力量，在移動(dòng)視頻業(yè)務(wù)的帶動(dòng)下移動(dòng)數(shù)據(jù)總業(yè)務(wù)量近年來(lái)年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)100%～200%。

從用戶行為習(xí)慣變化角度看，不限流量套餐推出后，高校單用戶話務(wù)模型明顯變化，用戶使用時(shí)長(zhǎng)變長(zhǎng)，單用戶日均視頻流量翻倍增長(zhǎng)。從流量變化角度看，高校各項(xiàng)業(yè)務(wù)流量大幅增長(zhǎng)，出現(xiàn)新的發(fā)展高潮，其中視頻流媒體增長(zhǎng)幅度最大。流媒體類業(yè)務(wù)量占比直線上升（見(jiàn)圖1），由25%增長(zhǎng)至37%，已經(jīng)成為高校場(chǎng)景流量最大的業(yè)務(wù)。從業(yè)務(wù)類型變化角度來(lái)看，不限流量套餐推出后，高校用戶圖片、視頻業(yè)務(wù)需求不斷增長(zhǎng)，以流媒體為代表的大包業(yè)務(wù)占比明顯上升，客戶需求的感知速率不斷提高，對(duì)高校網(wǎng)絡(luò)容量與網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量均造成沖擊。

圖1　高校分業(yè)務(wù)流量占比變化圖

3.2　高校網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷沖擊分析

按流量分析，不限流量套餐投入市場(chǎng)后，同樣的激活用戶數(shù)帶來(lái)更高的下行流量。相對(duì)于套餐投入前，激活用戶數(shù)的增加使流量增長(zhǎng)更快遇到瓶頸。高校TDD 10M小區(qū)流量上限在4G左右，最大激活用戶在40個(gè)左右會(huì)出現(xiàn)瓶頸，20M小區(qū)流量上限在9G左右，最大激活用戶在70個(gè)左右會(huì)出現(xiàn)瓶頸。

按PRB利用率分析，不限流量套餐投入市場(chǎng)后，同樣的激活用戶數(shù)帶來(lái)更高的資源占用。相對(duì)于套餐投入前，激活用戶數(shù)的增加使PRB利用率更快達(dá)到高負(fù)荷的情況。高校區(qū)域主要為TDD 20M小區(qū)，激活用戶數(shù)用大于40個(gè)時(shí)，下行PRB利用率出現(xiàn)明顯的增加，激活用戶數(shù)大于70時(shí)，上行PRB利用率明顯增加。

4　高校不限流量套餐下應(yīng)對(duì)策略

4.1　網(wǎng)絡(luò)容量評(píng)估預(yù)測(cè)

為保證不限量套餐的用戶體驗(yàn)，首先通過(guò)“兩階四步法”做好網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀評(píng)估及發(fā)展預(yù)期。

陳橋驛先生埋首書(shū)海寫(xiě)成的《水經(jīng)注地名匯編》是一個(gè)開(kāi)創(chuàng)性的浩大工程，他說(shuō)“衷心希望以這樣一個(gè)初步的開(kāi)端拋磚引玉，促使《水經(jīng)注》地名研究的發(fā)展?！盵4]

第一階段為網(wǎng)絡(luò)容量評(píng)估，分為兩步。首先確定校園整體區(qū)域及單站兩個(gè)評(píng)估維度，基于用戶數(shù)和體驗(yàn)速率進(jìn)行信息輸入；第二步是完成整體區(qū)域容量評(píng)估，明確不限量套餐的可用容量，做好25%～30%安全空間預(yù)留。

第二階段為用戶和流量預(yù)測(cè)，分為兩步。第一，基于用戶體驗(yàn)確定KPI、KQI體驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行用戶預(yù)測(cè)；第二是GAP分析，預(yù)測(cè)網(wǎng)絡(luò)容量及可消耗的流量時(shí)長(zhǎng)。

4.2　基于用戶感知擴(kuò)容

隨著市場(chǎng)不限流量套餐營(yíng)銷推廣，高校業(yè)務(wù)模型發(fā)生重大變化，流量出現(xiàn)大幅增長(zhǎng)，預(yù)測(cè)及預(yù)警能力不足。常規(guī)擴(kuò)容從系統(tǒng)的接入角度考慮，采用基于有效RRC用戶數(shù)、PRB利用率及流量不同門限的擴(kuò)容準(zhǔn)則。當(dāng)PRB利用率及系統(tǒng)吞吐量不隨著用戶數(shù)的增長(zhǎng)而增長(zhǎng)時(shí)，認(rèn)為用戶感知開(kāi)始下降。然而，未考慮在用戶數(shù)不斷增長(zhǎng)情況下，用戶可以獲取的速率是否可以滿足當(dāng)前業(yè)務(wù)需求。為此，在新業(yè)務(wù)分布下，應(yīng)以用戶感知為中心，建立基于用戶感知速率需求的新擴(kuò)容模型，指導(dǎo)擴(kuò)容建設(shè)，滿足當(dāng)前用戶業(yè)務(wù)需求。

以大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)為基礎(chǔ)，通過(guò)不同業(yè)務(wù)類型的聚合，總結(jié)出高校用戶在線視頻、網(wǎng)頁(yè)瀏覽、即時(shí)通信三大類典型行為?；诟兄獪y(cè)試驗(yàn)證，確定進(jìn)行3類典型業(yè)務(wù)時(shí)獲得良好感知所需要的速率。根據(jù)不同業(yè)務(wù)類型占比，采用加權(quán)算法得出用戶良好感知的保障速率。如圖2所示，高校業(yè)務(wù)模型變化后綜合感知速率需求為1437kbit/s。

根據(jù)計(jì)算出的綜合感知速率需求，進(jìn)一步計(jì)算出小區(qū)支持的用戶數(shù)量，從而為滿足高校容量所需小區(qū)數(shù)量提供指導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)按需動(dòng)態(tài)容量擴(kuò)展（見(jiàn)圖3）。

圖2　用戶綜合感知速率計(jì)算公式圖

圖3　基于用戶感知的容量需求

4.3　分區(qū)錯(cuò)頻精準(zhǔn)覆蓋

基于分區(qū)錯(cuò)頻的精準(zhǔn)覆蓋方案基本思路是通過(guò)空間隔離科學(xué)分區(qū)、多頻分層交錯(cuò)組網(wǎng)，制定精細(xì)化的覆蓋方案，實(shí)現(xiàn)小區(qū)覆蓋的有效隔離，避免同頻干擾，從而降低校園區(qū)域整體小區(qū)間自干擾水平，提升用戶感知。

根據(jù)高校建筑物的樓層高度及話務(wù)分布特點(diǎn)，在宏基站廣覆蓋基礎(chǔ)上，形成“一體化微站道路補(bǔ)盲”、“容災(zāi)系統(tǒng)熱點(diǎn)增強(qiáng)”、“新型室分深度覆蓋”和“樓間對(duì)打高層賦形”四大高校場(chǎng)景覆蓋方案。對(duì)于廣覆蓋不足的校園道路采用一體化微站進(jìn)行道路補(bǔ)盲；對(duì)于教學(xué)樓、宿舍樓等校園熱點(diǎn)區(qū)域，引入容災(zāi)系統(tǒng)加強(qiáng)覆蓋；對(duì)于單層覆蓋用戶多、或傳統(tǒng)室分天線無(wú)法進(jìn)房間安裝的場(chǎng)景采用新型室分加強(qiáng)深度覆蓋；對(duì)于進(jìn)駐室分困難的高層區(qū)域，進(jìn)行樓間對(duì)打，使用射燈天線或其他樓頂定向賦形天線進(jìn)行精準(zhǔn)覆蓋。

4.4　語(yǔ)音數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)分層

數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)分層策略旨在利用各頻點(diǎn)覆蓋特性，通過(guò)參數(shù)設(shè)置將高校站點(diǎn)覆蓋進(jìn)行分層。室內(nèi)由E頻段覆蓋，樓宇近處由D頻段覆蓋，D頻段覆蓋不足時(shí)由F1頻段覆蓋，F(xiàn)2頻點(diǎn)盡量少的承載數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，預(yù)留資源給語(yǔ)音業(yè)務(wù)。

語(yǔ)音業(yè)務(wù)分層策略即通過(guò)基于語(yǔ)音業(yè)務(wù)的分層功能，使得語(yǔ)音業(yè)務(wù)全部遷移至F2小區(qū)，并且新增測(cè)量組，將F2小區(qū)的異頻起測(cè)門限單獨(dú)設(shè)置為-95dBm，防止過(guò)早回切，并配合其他相關(guān)參數(shù)使得F2盡量不承載數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

4.5　多頻點(diǎn)協(xié)同優(yōu)化

在語(yǔ)數(shù)分層異頻組網(wǎng)的前提下，采用載波聚合、動(dòng)態(tài)負(fù)荷均衡、場(chǎng)景化參數(shù)設(shè)置等方案，保證保障高校區(qū)域內(nèi)的各頻點(diǎn)之間負(fù)荷均衡，切換、重選順暢。

通過(guò)載波聚合和動(dòng)態(tài)負(fù)荷均衡最優(yōu)化配置無(wú)線資源；同時(shí)，將載波聚合與負(fù)荷均衡巧妙結(jié)合，在不發(fā)生UE切換的情況下，通過(guò)資源調(diào)度的方式，達(dá)到負(fù)荷均衡的目的，避免傳統(tǒng)負(fù)荷均衡頻繁切換造成的系統(tǒng)性能流失。

根據(jù)各小區(qū)負(fù)荷情況靈活調(diào)整重選門限和切換門限，實(shí)現(xiàn)空閑態(tài)和連接態(tài)的負(fù)荷均衡，同時(shí)建議高校區(qū)域及周邊站點(diǎn)打開(kāi)站內(nèi)和站間的負(fù)荷均衡算法開(kāi)關(guān)，通過(guò)系統(tǒng)負(fù)荷均衡，各小區(qū)實(shí)現(xiàn)負(fù)荷分擔(dān)，降低高用戶數(shù)對(duì)小區(qū)的沖擊。

5　高校不限流量套餐應(yīng)對(duì)策略實(shí)踐

高校不限流量套餐應(yīng)對(duì)策略試點(diǎn)于濟(jì)南衛(wèi)校，通過(guò)對(duì)濟(jì)南衛(wèi)校業(yè)務(wù)模型變化的分析，應(yīng)用了基于用戶感知擴(kuò)容和分區(qū)錯(cuò)頻精準(zhǔn)覆蓋方案，有效應(yīng)對(duì)了不限流量套餐帶來(lái)的挑戰(zhàn)。

5.1　基于用戶感知擴(kuò)容有效應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)沖擊

基于用戶感知的擴(kuò)容方案應(yīng)用于濟(jì)南衛(wèi)校，根據(jù)不同業(yè)務(wù)的用戶速率需求，確立基于用戶感知的擴(kuò)容標(biāo)準(zhǔn)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了擴(kuò)容。如圖4所示，擴(kuò)容后校園區(qū)域整體流量提升40%，有效應(yīng)對(duì)了不限流量套餐帶來(lái)的沖擊，保障了用戶體驗(yàn)。

圖4　擴(kuò)容前后總流量對(duì)比

5.2　分區(qū)錯(cuò)頻精準(zhǔn)覆蓋降噪保障用戶體驗(yàn)

分區(qū)錯(cuò)頻精準(zhǔn)覆蓋方案應(yīng)用于濟(jì)南衛(wèi)校，在進(jìn)行覆蓋方案設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)校園區(qū)域進(jìn)行了深入的摸底，考慮到多小區(qū)之間的隔離、小區(qū)分布情況，根據(jù)校園建筑分布特點(diǎn)，合理劃分了覆蓋區(qū)域，降低小區(qū)間的重疊覆蓋干擾。同時(shí)，宏站、3DM IMO、室分、微站等異頻組網(wǎng)，交錯(cuò)覆蓋，避免同頻干擾的同時(shí)保障系統(tǒng)容量。

通過(guò)分區(qū)錯(cuò)頻精準(zhǔn)覆蓋方案的實(shí)施，濟(jì)南衛(wèi)校搭建了“設(shè)備形態(tài)多樣化、覆蓋方案差異化、多頻段組網(wǎng)”的分區(qū)立體覆蓋網(wǎng)絡(luò)，高干擾小區(qū)占比明顯下降，用戶體驗(yàn)滿意度顯著提高。

6　結(jié)束語(yǔ)

隨著不限流量套餐推出后高校用戶行為模式的不斷變化，尤其是高清視頻、大型游戲等需求，校園用戶的保障速率還將繼續(xù)提升。本文從高校場(chǎng)景不限流量套餐推出后的業(yè)務(wù)模型變化出發(fā)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)容量評(píng)估預(yù)測(cè)、基于用戶感知擴(kuò)容、分區(qū)錯(cuò)頻精準(zhǔn)覆蓋、語(yǔ)數(shù)分層及多頻點(diǎn)協(xié)同優(yōu)化，建立了針對(duì)性的應(yīng)對(duì)策略方案，可有效保障高校口碑場(chǎng)景的用戶感知。