支撐2I2C高速發(fā)展的精準(zhǔn)業(yè)務(wù)預(yù)測及擴容辦法研究

李永帆，張榮建，夏飛年（中訊郵電咨詢設(shè)計院有限公司廣東分公司，廣東廣州 510627）

1 概述

1.1 2I2C業(yè)務(wù)發(fā)展背景

面對市場競爭的不斷加劇以及雙卡終端全網(wǎng)通智能機的快速普及，中國聯(lián)通作為區(qū)域市場的弱勢運營商，為了扭轉(zhuǎn)局面，順應(yīng)時勢以混合所有制改革試點為契機，加快業(yè)務(wù)模式創(chuàng)新優(yōu)化改革，在移動資費上充當(dāng)打破既有規(guī)則的改革者角色，與國內(nèi)各大互聯(lián)網(wǎng)廠商進行戰(zhàn)略合作，推出了一系列2I2C 號卡產(chǎn)品，通過專屬流量免費模式降低高流量用戶資費，快速搶占市場。

2I2C 產(chǎn)品不僅體現(xiàn)了中國聯(lián)通一貫的創(chuàng)新風(fēng)格，也是以實際行動貫徹落實國家提速降費的重大舉措，更是促進移動互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)繁榮發(fā)展的力作。2I2C 產(chǎn)品自推出伊始，便迅速獲得廣大用戶的青睞，不僅顯著降低了4G上網(wǎng)成本，更是徹底消除了流量不敢用等痛點。

1.2 2I2C高速發(fā)展現(xiàn)狀

以深圳聯(lián)通為例，移動網(wǎng)用戶整體平穩(wěn)增長，2I2C發(fā)展勢頭強勁，2018 年3 月底全網(wǎng)用戶達到611 萬，同比增長25%；其中2I2C 用戶達到221 萬，同比增長315%，占比達到36%，成為新增用戶主力群體。

1.3 2I2C帶來容量壓力

2I2C 業(yè)務(wù)一方面為深圳聯(lián)通帶來4G 用戶數(shù)的高速增長，為維持資本市場的穩(wěn)定做出了巨大貢獻，另一方面其低價高流量的特性導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)容量快速釋放，給現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源以及用戶感知保障帶來了巨大的壓力和挑戰(zhàn)。

a）受2I2C 高速發(fā)展影響，深圳4G 網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷快速提升，2018 年3 月底無線資源利用率達到131%，同比提升67個百分點。

b）深圳4G 流量加速釋放，2I2C 流量大幅增長，2018 年3 月底全網(wǎng)4G 日均流量達到1 417 TB，同比增長218%；其中2I2C 日均流量達到960 TB，同比增長386%，占比達到68%。

與此同時，中國聯(lián)通可用4G 頻段已瀕臨枯竭，疊加頻譜等常規(guī)手段已經(jīng)無法滿足流量暴漲引發(fā)的巨大擴容需求，必須從公司發(fā)展統(tǒng)一高度出發(fā)和長遠考慮，將精準(zhǔn)業(yè)務(wù)預(yù)測和網(wǎng)絡(luò)建設(shè)優(yōu)化充分對接，形成細(xì)分場景的差異化多步驟容量保障策略。

2 業(yè)務(wù)預(yù)測研究

2.1 業(yè)務(wù)預(yù)測思路

基于用戶感知保障，考慮下行PRB 利用率、RRC連接數(shù)、小區(qū)忙時流量因素，制定LTE 網(wǎng)絡(luò)擴容標(biāo)準(zhǔn)，本文便以這3 項指標(biāo)作為業(yè)務(wù)預(yù)測的基礎(chǔ)參數(shù)，并按照以下方法進行整理，形成扇區(qū)級數(shù)據(jù)源。

a）扇區(qū)忙時平均下行流量：以周為單位，對該扇區(qū)下所有小區(qū)（載波）的忙時平均流量求和，作為扇區(qū)級忙時平均下行流量。

b）扇區(qū)忙時平均PRB 利用率：以周為單位，默認(rèn)該扇區(qū)下所有小區(qū)（載波）已做過負(fù)載均衡，從而以源小區(qū)（第1載波）的PRB利用率作為扇區(qū)級忙時平均下行PRB利用率。

c）扇區(qū)忙時平均RRC 連接數(shù)：以周為單位，對該扇區(qū)下所有小區(qū)（載波）的忙時平均RRC 連接數(shù)求和，作為扇區(qū)級忙時平均RRC連接數(shù)。

其后采用趨勢外推和公式擬合的辦法，利用forecast 函數(shù)對全網(wǎng)扇區(qū)級忙時下行流量、PRB 利用率和RRC 連接數(shù)分別進行線性迭代預(yù)測，歷史數(shù)據(jù)取時長度需不小于預(yù)測時間長度的一半；同時對業(yè)務(wù)預(yù)測周期內(nèi)需多次擴容的扇區(qū)進行PRB 利用率修正，使得PRB 利用率不會一直增長（扇區(qū)擴頻后PRB 利用率會有所回落）；最后根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)不同場景的2I2C 用戶分布特點以及市場部門的業(yè)務(wù)發(fā)展預(yù)期，設(shè)定不同的場景調(diào)整系數(shù)，對業(yè)務(wù)熱點、沸點區(qū)域適當(dāng)放大預(yù)測，業(yè)務(wù)遲緩區(qū)域選擇性縮小預(yù)測，從而形成差異化的容量保障策略（見圖1）。

2.2 預(yù)測結(jié)果輸出

根據(jù)預(yù)測結(jié)果，對于達到擴容標(biāo)準(zhǔn)的扇區(qū)，測算其20 MHz載波數(shù)的需求數(shù)量。

a）宏站測算公式為：20 MHz 載波數(shù)=預(yù)測的扇區(qū)忙時平均下行流量/8.4 GB

b）室分測算公式為：20 MHz 載波數(shù)=預(yù)測的扇區(qū)忙時平均下行流量/5.3 GB

基于測算得出的20 MHz載波數(shù)量，結(jié)合各種擴容手段能效情況制定20 MHz載波數(shù)的折算系數(shù)。

a）L2100 硬擴20 MHz：等效于1 個20 MHz載波能力。

b）L1800 軟擴10 MHz：等效于0.5 個20 MHz 載波能力。

c）增補TDD 20 MHz：受限于TDD 時分雙工技術(shù)特性和終端普及程度，等效于0.7個20 MHz載波能力。

d）扇區(qū)分裂和小基站等其他手段：所能發(fā)揮的能效視具體的干擾控制和覆蓋目標(biāo)而定，等效于0.5～0.8個20 MHz載波能力。

備注：8.4/5.3 GHz 為深圳聯(lián)通擴容標(biāo)準(zhǔn)中宏站/室分單載扇的忙時流量門限，本文重點論述業(yè)務(wù)預(yù)測和擴容手段，因此對擴容標(biāo)準(zhǔn)不再具體展開分析。

3 擴容解決辦法

3.1 擴容手段對比

目前主要的擴容解決辦法主要有3 類，即頻譜疊加、頻譜復(fù)用和4G+技術(shù)。

a）頻譜疊加：在現(xiàn)有站址情況下，通過引入新的載波進行擴容，主要體現(xiàn)為1.8 GHz軟擴、2.1 GHz硬擴和TDD擴容等，由于不改變蜂窩結(jié)構(gòu)，實施難度最小。

b）頻譜復(fù)用：在傳統(tǒng)蜂窩組網(wǎng)結(jié)構(gòu)下利用扇區(qū)分裂、新增宏站和微站等手段吸收熱點容量，同時通過宏微協(xié)同與干擾抑制技術(shù)控制干擾，提升應(yīng)用效果。

c）4G+技術(shù)：在LTE 網(wǎng)絡(luò)中引入新技術(shù)提升系統(tǒng)容量，主要體現(xiàn)為Massive MIMO 技術(shù)和高階調(diào)制技術(shù)（下行256QAM/上行64QAM），具體提升效果受產(chǎn)業(yè)鏈完備情況和終端普及度的影響。

在現(xiàn)階段的實際應(yīng)用當(dāng)中，應(yīng)優(yōu)先考慮擴頻擴容，其次建議使用扇區(qū)分裂、小微站和Massive MIMO等技術(shù)，各種擴容手段的對比情況如表1所示。

3.2 容量解決步驟

表1 擴容手段對比分析

容量解決步驟視提升效果和部署難易程度而定，一般可通過以下3個步驟來逐漸提高系統(tǒng)容量。

第1 步，擴頻解決。依次新增開通2.1 GHz（20 MHz 硬擴）、1.8 GHz（10 MHz 軟擴）、2.6 GHz（TDD 20 MHz）載波資源，并根據(jù)實際情況進行載波聚合。

第2 步，空間分裂。在地域區(qū)分明顯或用戶分布均勻的扇區(qū)進行空間分裂，在用戶和業(yè)務(wù)集中度較高以及需兼顧補強深度覆蓋的扇區(qū)進行小微站建設(shè)。

第3 步，推進新技術(shù)應(yīng)用。視產(chǎn)業(yè)鏈成熟情況和終端普及度逐漸開啟Massive MIMO和高階調(diào)制功能。

4 容量提升分析

4.1 擴容案例展示

以扇區(qū)忙時流量的業(yè)務(wù)預(yù)測為例，深圳某室外廠園扇區(qū)（1.8 GHz 20 MHz）在2018 年4 月底的忙時下行流量為8.1 GB，利用FORECAST 函數(shù)，以該扇區(qū)22 周歷史忙時流量為已知數(shù)X，通過線性回歸可測算出目標(biāo)期未知數(shù)Y（見圖2）。

通過函數(shù)預(yù)測可知該扇區(qū)2018 年底的忙時下行流量將達到15.2 GB，同時，由于廠園內(nèi)2I2C 潛在用戶較多，并根據(jù)市場發(fā)展策略，應(yīng)對函數(shù)預(yù)測結(jié)果進行適當(dāng)放大，結(jié)合歷史經(jīng)驗設(shè)置調(diào)整系數(shù)為20%，則修正后該扇區(qū)年底的忙時流量為15.2×120%=18.2 GB。

根據(jù)前述室外載波測算公式，該扇區(qū)目標(biāo)期所需20 MHz載波數(shù)=18.2 GB/8.4 GB=2.2個，需新增20 MHz載波數(shù)為2.2-1=1.2個，繼而按照擴容手段對比和解決步驟的分析結(jié)果，選擇方案為“L2100 硬擴20 MHz+L1800 軟擴10 MHz”即可滿足至2018 年底的容量需求。

圖2 某扇區(qū)忙時流量業(yè)務(wù)預(yù)測

4.2 容量提升分析

將精準(zhǔn)業(yè)務(wù)預(yù)測與多種擴容手段相結(jié)合，分階段分場景的進行有序擴容和迭代建設(shè)，針對容量需求最高的流量爆點區(qū)域，全流程擴容完成后，（相比原1.8 GHz 20 MHz 小區(qū)）可提升系統(tǒng)容量達到10 倍以上（見圖3）。

圖3 容量提升效果

5 結(jié)束語

通過對當(dāng)前2I2C 業(yè)務(wù)高速發(fā)展現(xiàn)狀和現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)資源之間的關(guān)聯(lián)分析可知，隨著流量進一步釋放，將對中國聯(lián)通有限的頻譜資源和網(wǎng)絡(luò)承載能力帶來巨大挑戰(zhàn)。本文從實際情況出發(fā)，著眼于扇區(qū)級的精準(zhǔn)業(yè)務(wù)預(yù)測，立足于有序迭代的擴容建設(shè)手段，以滿足未來業(yè)務(wù)需求為目標(biāo)，具備較高的推廣價值。

扇區(qū)級的精準(zhǔn)業(yè)務(wù)預(yù)測：傳統(tǒng)預(yù)測是以固定的全網(wǎng)目標(biāo)增長率與小區(qū)現(xiàn)有業(yè)務(wù)量相乘，繼而得出各小區(qū)流量預(yù)測值，此方法既缺乏對歷史數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)回溯分析，其單一的增長趨勢也掩蓋了各小區(qū)間的能效差異，無法真實反映2I2C 市場驅(qū)動的特點；而本文的扇區(qū)級預(yù)測方法，通過對歷史數(shù)據(jù)進行趨勢外推和公式擬合，并采用PRB 利用率回落的辦法和場景調(diào)整系數(shù)對預(yù)測結(jié)果進行修正，細(xì)分用戶發(fā)展和業(yè)務(wù)模型，從而更加精準(zhǔn)地做好容量規(guī)劃前置和資源儲備工作。

有序迭代擴容建設(shè)手段：常規(guī)的擴頻手段已經(jīng)無法滿足當(dāng)前爆發(fā)式的流量增長，部分高負(fù)荷場景僅依賴軟擴和硬擴已無法保障用戶感知，且隨著流量釋放加快，相同扇區(qū)二次、三次擴容的間隔周期逐漸縮短，缺乏統(tǒng)籌規(guī)劃的頻繁上站施工也面臨越發(fā)復(fù)雜的物業(yè)困難；本文將全年扇區(qū)級業(yè)務(wù)預(yù)測與多種擴容手段相結(jié)合，分階段分場景進行有序擴容迭代建設(shè)，做到提前部署和快速響應(yīng)，且針對流量爆點區(qū)域能夠?qū)崿F(xiàn)10倍容量提升，最大限度滿足業(yè)務(wù)發(fā)展需要。