聯(lián)通4G容量需求分析及解決方案

黃善蘭

（北京中網(wǎng)華通設(shè)計咨詢有限公司，北京 100070）

1 研究背景

隨著聯(lián)通現(xiàn)網(wǎng)用戶數(shù)的不斷提升和業(yè)務(wù)種類的極大豐富，網(wǎng)絡(luò)流量呈現(xiàn)井噴式增長。部分LTE小區(qū)漸漸無法滿足現(xiàn)網(wǎng)用戶需求，如或因RRC連接數(shù)限制導(dǎo)致用戶無法接入，或因PRB利用率限制導(dǎo)致用戶速率過慢。為了避免擴(kuò)容不及時導(dǎo)致用戶感知下降，需要對容量問題分類型做出針對性解決方案。

2 影響容量因素

影響4G容量的主要因素為RRC連接許可用戶數(shù)使用率和PRB利用率。

RRC、PRB利用率指標(biāo)提升主要是由4G流量駐留比、4G附著比、4G終端滲透率以及用戶發(fā)展等因素引起的。

3 總體解決思路

3.1 及時性、預(yù)警性思路

基于用戶感知考慮，擴(kuò)容要遵循及時性和預(yù)見性。出現(xiàn)擴(kuò)容需求及時解決，對用戶集中區(qū)域和流量熱點、沸點、爆點區(qū)域制定容量整體方案并分步實施，避免重復(fù)投資或反復(fù)上站等現(xiàn)象。

堅持以數(shù)據(jù)作為擴(kuò)容原則，將上下行PRB利用率及單用戶平均下載速率作為項目啟動的主要依據(jù)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)特點設(shè)定預(yù)警門限指標(biāo)，加強(qiáng)動態(tài)跟蹤，滿足門限后及時擴(kuò)容。

堅持先優(yōu)化后擴(kuò)容的原則，優(yōu)先對周邊基站優(yōu)化后仍無法吸收業(yè)務(wù)量，且同一扇區(qū)載波間下行PRB利用率差額在20%以上時進(jìn)行負(fù)載均衡優(yōu)化，優(yōu)化后滿足擴(kuò)容門限才考慮基站擴(kuò)容。

預(yù)警門限。當(dāng)LTE小區(qū)滿足小區(qū)忙時連續(xù)7天（單周的周一至周日）中有4天或者周末2天下行PRB利用率超過50%，且單用戶下載速率≤10 Mb/s，達(dá)到預(yù)警門限，納入預(yù)警范圍。

當(dāng)小區(qū)進(jìn)入擴(kuò)容預(yù)警范圍，需按照如圖1所示的流程及時開展優(yōu)化調(diào)整。

3.2 差異化保障思路

基于投資效益考慮要在基本擴(kuò)容門限基礎(chǔ)上進(jìn)行差異化保障擴(kuò)容。流量熱點、沸點、爆點區(qū)域要根據(jù)經(jīng)濟(jì)效益和客戶敏感度做好差異化保障。

根據(jù)下行PRB利用率，容量需求等級可分為流量熱點、流量沸點和流量爆點，如表1所示。

圖1 擴(kuò)容預(yù)警小區(qū)處理流程圖

流量熱點：下行PRB大于60%，主要集中在一般城區(qū)、高鐵、動車線、地鐵、鄉(xiāng)鎮(zhèn)以及行政村等場景。

流量沸點：下行PRB大于70%，主要集中在居民區(qū)、商業(yè)區(qū)以及城區(qū)等場景。

流量沸點：下行PRB大于80%，主要集中在軍隊、廠礦園區(qū)、商圈、學(xué)校、醫(yī)院以及火車站等場景。

4 擴(kuò)容準(zhǔn)則

4.1 載波擴(kuò)容門限

當(dāng)小區(qū)忙時連續(xù)7天（單周的周一至周日）中有4天或者周末2天滿足如表2所示的條件，小區(qū)進(jìn)入擴(kuò)容考慮范圍，其中高優(yōu)先級場景單用戶速率保障10 Mb/s，其他場景單用戶速率保障5 Mb/s。

4.2 RRC License擴(kuò)容門限

當(dāng)單月本地網(wǎng)所有小區(qū)忙時總RRC連接最大用戶數(shù)之和，連續(xù)3個月超過本地網(wǎng)配置容量（本地網(wǎng)配置容量=小區(qū)總數(shù)×40）的80%，考慮以本地網(wǎng)為單位擴(kuò)容RRC連接數(shù)license。單小區(qū)RRC連接數(shù)若超限，應(yīng)本地網(wǎng)內(nèi)動態(tài)調(diào)配，且不能影響用戶感知。

4.3 基站硬件擴(kuò)容門限

當(dāng)連續(xù)7天（單周的周一至周日）中有4天或者周末2天主控板CPU平均利用率＞70%，需要進(jìn)行主控板擴(kuò)容，即新增站點。

當(dāng)連續(xù)7天（單周的周一至周日）中有4天或者周末2天基帶板CPU平均利用率＞70%，在主控板不超限的前提下進(jìn)行基帶板擴(kuò)容，即增加基帶板數(shù)量；若主控板超限，需要新增站點。

表1 容量需求等級分級表

表2 小區(qū)擴(kuò)容門限表

表3 地市增長率預(yù)測表

5 業(yè)務(wù)量預(yù)測

由于各本地網(wǎng)業(yè)務(wù)量和用戶模型差異，建議分本地網(wǎng)、分場景進(jìn)行業(yè)務(wù)量預(yù)測，確保業(yè)務(wù)量預(yù)測的相對準(zhǔn)確性。

5.1 地市總流量預(yù)測

5.1.1 地市總流量預(yù)測

地市總流量應(yīng)結(jié)合市場預(yù)測和歷史流量外推法進(jìn)行測算，二者取最大值作為預(yù)測結(jié)果。

歷史流量外推法建議采用近一年流量增長率均值進(jìn)行推算。

5.1.2 地市增長率確定

根據(jù)以上預(yù)測結(jié)果，取定各地市各年度增長率。表3為聯(lián)通某省分地市增長率預(yù)測。

5.2 小區(qū)業(yè)務(wù)量預(yù)測

表4是聯(lián)通某省分場景小區(qū)業(yè)務(wù)量增長系數(shù)預(yù)測值，有：

6 擴(kuò)容方案

6.1 容量保障手段

基于香農(nóng)定理，三重方案挖掘頻譜潛力，拓展網(wǎng)絡(luò)容量承載能力空間。擴(kuò)容方法分為帶內(nèi)擴(kuò)容、帶間擴(kuò)容、小區(qū)分裂、小區(qū)劈裂、新建微站和新建宏站等，有：

容量演進(jìn)建議圖如圖2所示，不同擴(kuò)容方法對比如表5所示。

6.2 分場景容量保障建議

按照“先帶內(nèi)后帶間”的擴(kuò)容原則，優(yōu)先進(jìn)行帶內(nèi)擴(kuò)容二載波，帶間擴(kuò)容三載波。當(dāng)擴(kuò)容至三載波無法擴(kuò)容且無法進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整時，需新建基站。

（1）帶內(nèi)擴(kuò)容，小區(qū)達(dá)到擴(kuò)容門限直接擴(kuò)容。

（2）帶間擴(kuò)容，同一基站兩個及以上小區(qū)達(dá)到擴(kuò)容門限后進(jìn)行整站擴(kuò)容，單站單小區(qū)達(dá)到擴(kuò)容標(biāo)準(zhǔn)且PRB利用率＞80%的小區(qū)進(jìn)行擴(kuò)容。

表4 分場景小區(qū)業(yè)務(wù)量增長系數(shù)

表5 擴(kuò)容方法對比

表6 4G容量差異化保障建議

表7 大學(xué)城4G容量保障方式匯總表

圖2 容量演進(jìn)建議圖

（3）扇區(qū)劈裂或4T4R等新技術(shù)，對于宏站RRU三載波小區(qū)，當(dāng)兩個及以上小區(qū)達(dá)到擴(kuò)容門限且PRB利用率＜80%，建議采用扇區(qū)劈裂或4T4R等新技術(shù)，但不建議規(guī)模批量使用。

（4）新建基站解決，使用于以下情況。

①對于宏站三載波小區(qū)：同一扇區(qū)兩個及以上小區(qū)達(dá)到擴(kuò)容標(biāo)準(zhǔn)且PRB利用率均＞80%的小區(qū)；

②對于宏站三載波小區(qū)：同一扇區(qū)兩個及以上小區(qū)達(dá)到擴(kuò)容門限，但基站不具備扇區(qū)劈裂和4T4R條件的小區(qū)；

③對于室分及微站三載波小區(qū)：同一扇區(qū)兩個及以上小區(qū)達(dá)到擴(kuò)容門限且無法進(jìn)行調(diào)整時，需新建基站。

結(jié)合5G部署節(jié)奏和終端發(fā)展情況，優(yōu)先對容量爆點區(qū)域考慮分流。

根據(jù)流量熱點、沸點、爆點區(qū)域小區(qū)忙時預(yù)測值，采取差異化保障措施。各區(qū)域差異化保障措施如表6所示。

6.3 案例分析

下面以某大學(xué)城為例，介紹在容量保障過程中擴(kuò)容方法的選擇。

該大學(xué)城入駐高校10所，校園總面積6.6 km2，在校師生6萬余人，各類樓宇436棟，屬于流量爆點。4G室外物理站點40個、室內(nèi)站點101個，4G覆蓋樓宇258棟，室外微站點20個。從2015年大學(xué)城投入使用到現(xiàn)在，由于高校園區(qū)業(yè)務(wù)量增長迅猛，聯(lián)通一直在探索容量解決途徑。

為保證有更多頻率資源用于擴(kuò)容，采用了如下手段。

（1）2G 1800M全面退網(wǎng)，實現(xiàn)了L1800（20M）+L1800（10M）帶內(nèi)擴(kuò)容；

（2）U2100三載波縮頻至單載波，實現(xiàn)了L1800（20M）+L1800（10M）+L2100（20M）單間擴(kuò)容；

（3）UL2100設(shè)備替換U2100設(shè)備，解決了帶間擴(kuò)容天面緊張問題。

在資源滿足的情況下，截止目前該大學(xué)城區(qū)域通過帶內(nèi)+帶間+小區(qū)分裂+TD+CA+新建微站等方式組合進(jìn)行了容量保障。室外容量保障主要通過宏站帶內(nèi)擴(kuò)容、帶間擴(kuò)容、TD疊加覆蓋、新建微站吸收立體式組網(wǎng)解決。室分容量保障主要通過帶內(nèi)擴(kuò)容、小區(qū)分裂等方式解決。

該大學(xué)城基于資源情況、業(yè)務(wù)量情況，4G容量保障手段的組合運用逐年變化，詳見表7。

7 結(jié) 論

隨著5G建設(shè)的到來，需做好4G/5G協(xié)同，構(gòu)建差異化競爭優(yōu)勢。5G初期主要用于承載大帶寬業(yè)務(wù)，4G在一段時期內(nèi)依然是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的主力承載網(wǎng)，在高流量、高用戶、高價值區(qū)域尚需做好4G容量保障。