基于高校場(chǎng)景下LTE 網(wǎng)絡(luò)容量?jī)?yōu)化研究

陳茂林，黃 鋮，陳 蠻，陳晉湘

（1.湖南省郵電規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，湖南長(zhǎng)沙410001；2.中國(guó)電信股份有限公司湖南網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行維護(hù)分公司，湖南長(zhǎng)沙410100；3.中國(guó)電信股份有限公司湘潭分公司，湖南湘潭411100）

隨著運(yùn)營(yíng)商不限流量套餐在高校大范圍推廣，高校學(xué)生用戶的業(yè)務(wù)模型[1]發(fā)生了明顯變化，由低流量的即時(shí)通信業(yè)務(wù)向高流量的視頻類業(yè)務(wù)發(fā)展，使得高校容量[2]受限問(wèn)題突出。如何滿足不同時(shí)間段各場(chǎng)景的業(yè)務(wù)需求，如何最大化利用網(wǎng)絡(luò)資源，提供滿足用戶行為的業(yè)務(wù)感知是擺在運(yùn)營(yíng)商面前的一大難題[3]。目前高校LTE 網(wǎng)絡(luò)存在LTE2.1G、LTE1.8G 和LTE 800M三種頻段絡(luò)，存在LTE 網(wǎng)絡(luò)小區(qū)重疊覆蓋率較大、同頻干擾嚴(yán)重、室分吸流效果不佳的問(wèn)題。如何實(shí)現(xiàn)室內(nèi)外異頻從而降低同頻帶來(lái)的干擾，提升資源利用率，使室內(nèi)用戶駐留在室分小區(qū)、降低宏站負(fù)荷顯得尤為重要。

1 高校業(yè)務(wù)模型評(píng)估

據(jù)運(yùn)營(yíng)商平臺(tái)反饋，分析某省份160 所高校2019年12 月份4G 網(wǎng)絡(luò)DPI[4]（Deep Packet Inspection）數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，使用頻次占比最多的是網(wǎng)頁(yè)瀏覽類和社交類，而熱門業(yè)務(wù)產(chǎn)生4G 流量最多的為視頻類，較多用戶長(zhǎng)時(shí)間使用視頻類業(yè)務(wù)。高校的熱門應(yīng)用請(qǐng)求頻次、熱門應(yīng)用流量情況如圖1 和圖2 所示。

圖1 高校熱門應(yīng)用使用頻次圖

圖2 高校熱門應(yīng)用流量占比圖

2 容量?jī)?yōu)化方法研究

高校LTE 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期以宏站LTE1.8G 覆蓋為主，隨著高校內(nèi)用戶數(shù)及容量需求增長(zhǎng)，為滿足容量需求降低負(fù)荷，宏站開(kāi)通雙載波（LTE1.8G+LTE2.1G）擴(kuò)容，同時(shí)建設(shè)室分LTE2.1G 小區(qū)進(jìn)行話務(wù)吸收。高校場(chǎng)景網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法與原則如下：

2.1 異頻組網(wǎng)重選原則

高校LTE 網(wǎng)絡(luò)室外目前主要由LTE1.8G 頻段基站覆蓋，在高校校園內(nèi)加入LTE2.1G 頻段基站，形成異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)[5]，通過(guò)LTE2.1G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)進(jìn)行分擔(dān)流量，降低同頻干擾[6]?？傮w原則：

1）用戶優(yōu)先在大帶寬（20M）的頻段進(jìn)行駐留和發(fā)起業(yè)務(wù)應(yīng)用，以滿足學(xué)生用戶的容量需求和業(yè)務(wù)感知。

2）建有室內(nèi)分布系統(tǒng)的高校，室內(nèi)學(xué)生用戶優(yōu)先在室分小區(qū)駐留及業(yè)務(wù)請(qǐng)求，確保高校學(xué)生用戶感知良好[7]。

3）高校LTE 網(wǎng)絡(luò)不同頻段可以進(jìn)行覆蓋與容量相互補(bǔ)充，避免造成弱覆蓋區(qū)域及高負(fù)荷小區(qū)，造成網(wǎng)絡(luò)資源利用率低且影響用戶感知。

4）在多頻段多制式共存組網(wǎng)情況下，優(yōu)先考慮LTE 多頻段之間的互操作，在LTE 的覆蓋范圍以外或LTE 網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷過(guò)大時(shí)才考慮異系統(tǒng)互操作[8]。

2.2 高校場(chǎng)景不同方式組網(wǎng)駐留與連接策略

1）室外LTE1.8G，室外LTE2.1G

高校學(xué)生用戶優(yōu)先選擇駐留在LTE2.1G 小區(qū)，確保學(xué)生用戶的業(yè)務(wù)感知，當(dāng)信號(hào)覆蓋強(qiáng)度無(wú)法滿足學(xué)生用戶需求，則切換至LTE1.8G 小區(qū)，確保連續(xù)覆蓋，如下圖3 所示。

圖3 室外LTE1.8G、室外LTE2.1G 駐留與連接策略圖

2）室外LTE1.8G&室內(nèi)（LTE1.8G 和LTE2.1G）

室外LTE1.8G、室內(nèi)LTE1.8G：根據(jù)信號(hào)測(cè)量強(qiáng)度及時(shí)進(jìn)行重選、切換，最大限度降低同頻率之間的干擾，確保資源利用率最大化及用戶感知。室外LTE 1.8G、室內(nèi)LTE2.1G：室內(nèi)學(xué)生用戶優(yōu)先駐留在室內(nèi)LTE2.1G 小區(qū)，確保用戶感知，如圖4 所示。

3）室外LTE2.1G&室內(nèi)（LTE1.8G 和LTE2.1G）

室外LTE2.1G、室內(nèi)LTE2.1G：根據(jù)信號(hào)測(cè)量強(qiáng)度及時(shí)進(jìn)行重選、切換，最大限度降低同頻率之間的干擾，確保資源利用率最大化及用戶感知。室外LTE2.1G、室內(nèi)LTE1.8G：室內(nèi)用戶通過(guò)連接態(tài)切換優(yōu)先駐留在室內(nèi)LTE1.8G 小區(qū)，確保用戶感知，如圖5所示。

3 容量?jī)?yōu)化案例

3.1 問(wèn)題描述

某學(xué)院宿舍用LTE2.1G 室分覆蓋，同時(shí)周邊LTE2.1G 宏站覆蓋宿舍，造成宿舍室分吸流效果差、室內(nèi)用戶駐留室外、周邊宏站存在高負(fù)荷現(xiàn)象。手機(jī)UE 開(kāi)關(guān)機(jī)由于室外1.8G 和室分2.1G 優(yōu)先級(jí)一樣，此時(shí)手機(jī)UE 根據(jù)終端自主策略進(jìn)行重選，故有些UE 可以重選到室分2.1G，有些UE 可以重選至室外1.8G。

圖4 室外LTE1.8G、室內(nèi)駐留與連接策略圖

圖5 室外LTE2.1G、室內(nèi)駐留與連接策略圖

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，宿舍室外1.8G 宏站只有一個(gè)小區(qū)的最強(qiáng)信號(hào)為-94dBm，其它小區(qū)的信號(hào)均在-100dBm 以下，不滿足A2 異頻測(cè)量門限（-110dBm）條件，故UE 很難切換到室分2.1G。

3.2 問(wèn)題解決方案

頻率優(yōu)化：對(duì)室外LTE2.1G 宏站進(jìn)行部分閉站或降功率操作，避免2.1G 宏站對(duì)現(xiàn)有室分造成影響，導(dǎo)致用戶下載速率低（閉塞了9 個(gè)2.1G 小區(qū)）。

重選優(yōu)化：室分LampSite 的小區(qū)頻率優(yōu)先級(jí)從5調(diào)整到7。

切換優(yōu)化策略：修改室分小區(qū)LTE2.1G、LTE1.8G、LTE800M之間的異頻切換門限，確保用戶數(shù)優(yōu)先占用室分小區(qū)，如表1 所示。

表1 切換優(yōu)化策略表

負(fù)荷均衡參數(shù)優(yōu)化：完成室內(nèi)外協(xié)同、多頻協(xié)同優(yōu)化調(diào)整后進(jìn)行負(fù)荷均衡參數(shù)優(yōu)化，提升資源利用率，負(fù)荷均衡參數(shù)調(diào)整設(shè)置如表2 所示。

表2 負(fù)荷均衡參數(shù)表

3.3 試點(diǎn)效果

整體業(yè)務(wù)量保持穩(wěn)定，關(guān)閉LTE2.1G 小區(qū)的業(yè)務(wù)量由剩余室內(nèi)小區(qū)分流。對(duì)比分析室分小區(qū)優(yōu)化前后流量用戶數(shù)，室分小區(qū)的流量如圖6 所示，提升49%，室外LTE1.8G 小區(qū)的流量下降明顯，節(jié)約了設(shè)備，流量保持相對(duì)穩(wěn)定，合理利用了網(wǎng)絡(luò)資源。

圖6 流量變化情況圖

如圖7 所示，用戶感知提升明顯，視頻下載優(yōu)良率和頁(yè)面打開(kāi)時(shí)延優(yōu)良率兩個(gè)業(yè)務(wù)感知指標(biāo)提升明顯，保證了學(xué)生用戶業(yè)務(wù)感知良好。

圖7 用戶感知提升情況圖

4 總結(jié)

本文介紹了高校多頻協(xié)同組網(wǎng)下的切換策略、重選優(yōu)化的門限以及室內(nèi)外協(xié)同等，闡述了LTE800M/LTE1.8G/LTE2.1G 各頻段小區(qū)用戶駐留遷轉(zhuǎn)均衡策略優(yōu)化原則。通過(guò)關(guān)閉高校部分室外LTE2.1G 小區(qū)，降低高校重疊覆蓋率，多頻參數(shù)優(yōu)化使室內(nèi)用戶駐留在室分小區(qū)，降低宏站負(fù)荷。高校協(xié)同優(yōu)化資源利用既提升了用戶感知，又節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)資源，提升了網(wǎng)絡(luò)資源利用率。