基于頻率優(yōu)先級(jí)的上行大包遷移策略研究與應(yīng)用

虞輝 王君君

中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)江蘇有限公司

0 引言

隨著國(guó)家工信部正式發(fā)放5G牌照，中國(guó)移動(dòng)經(jīng)營(yíng)許可中不再涉及FDD城區(qū)限制。相較TDD網(wǎng)絡(luò)，F(xiàn)DD制式在覆蓋、容量、干擾方面具有全方位優(yōu)勢(shì)。充分利用FDD網(wǎng)絡(luò)上行優(yōu)勢(shì)，可通過(guò)上行業(yè)務(wù)遷移算法，將上行大包遷移至FDD網(wǎng)絡(luò)，緩解TDD網(wǎng)絡(luò)瓶頸，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)最佳承載，提升用戶感知。

1 FDD網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)

1.1 覆蓋能力強(qiáng)

根據(jù)自由空間下無(wú)線電波的損耗Los=32.44+20lg d（Km）+20lg f（MHz），結(jié)合移動(dòng)現(xiàn)網(wǎng)使用的頻段，移動(dòng)FDD1800覆蓋距離大約是TDD F頻段的1.4倍，F(xiàn)DD900的覆蓋距離大約是TDD F頻段的3.4倍，F(xiàn)DD網(wǎng)絡(luò)較TDD更適用于農(nóng)村廣覆蓋和城區(qū)深度覆蓋等場(chǎng)景。

圖1 FDD和TDD的覆蓋差距

1.2 上行帶寬大

由于制式原因，TDD上行等效帶寬相對(duì)低，F(xiàn)DD1800上行等效帶寬較高，最大可達(dá)25M?，F(xiàn)網(wǎng)FDD900多為5M或者10M帶寬，F(xiàn)DD1800多為15M或者20M帶寬。更高的上行帶寬，對(duì)用戶來(lái)說(shuō)，就意味著更快的上傳速率，發(fā)送文件、音樂(lè)、戶外直播等應(yīng)用體驗(yàn)也更為流暢。如表1所示。

表1 FDD和TDD的帶寬差距

1.3 抗干擾能力強(qiáng)

FDD網(wǎng)絡(luò)由于制式原因，上下行頻率不同，不受大氣波導(dǎo)干擾影響。同時(shí)，從歷次的高考、中考開(kāi)設(shè)的干擾器對(duì)網(wǎng)絡(luò)造成的影響來(lái)看，F(xiàn)DD受考試干擾器影響較小，F(xiàn)DD1800平均干擾強(qiáng)度比TDD F頻段低18.68db，可在受干擾影響區(qū)域部署，保證用戶上行質(zhì)量。

2 上行大包遷移基本原理

2.1 基于頻率優(yōu)先級(jí)的上行大包遷移

（1）基本原理

當(dāng)用戶上行數(shù)據(jù)量達(dá)到門限時(shí)，判斷該UE為大包用戶，將該用戶切換到指定優(yōu)先級(jí)的頻點(diǎn)，該指定頻點(diǎn)的小區(qū)可以配置為FDD小區(qū)，利用FDD上行帶寬優(yōu)勢(shì)，提升上行容量及感知。

（2）上行大業(yè)務(wù)量UE判斷

每個(gè)TTI計(jì)算用戶待調(diào)度數(shù)據(jù)量，若大于高負(fù)載TTI判斷門限則判定該TTI為用戶大業(yè)務(wù)量TTI。同時(shí)，在基于BSR的切換判決周期內(nèi)，統(tǒng)計(jì)該用戶所有大業(yè)務(wù)量TTI數(shù)，當(dāng)其占比大于或等于高負(fù)載TTI占比門限時(shí)，則該用戶為上行大業(yè)務(wù)量用戶。

（3）切換判決

當(dāng)用戶判斷為大包用戶后，發(fā)起FDD的異頻測(cè)量過(guò)程，當(dāng)FDD網(wǎng)絡(luò)滿足上行大業(yè)務(wù)負(fù)載平衡的異頻RSRP觸發(fā)門限后，發(fā)起向FDD網(wǎng)絡(luò)的切換。

2.2 基于體驗(yàn)的上行大包遷移

（1）基本原理

通過(guò)轉(zhuǎn)移上行大業(yè)務(wù)量的UE，實(shí)現(xiàn)當(dāng)TDD小區(qū)上行用戶體驗(yàn)受限時(shí)，轉(zhuǎn)移上行負(fù)載到上行用戶體驗(yàn)好的FDD小區(qū)。上行大業(yè)務(wù)量UE指的是上行緩存區(qū)數(shù)據(jù)量比較大的UE，對(duì)小區(qū)上行資源占用比較多，根據(jù)UE的上行緩存區(qū)數(shù)據(jù)量的大小進(jìn)行識(shí)別。

（2）啟動(dòng)與退出

觸發(fā)判決周期內(nèi)，本功能的啟動(dòng)和退出條件如表2所示。CellMLB.MlbTrigJudgePeriod可以設(shè)置相關(guān)的判決周期，控制遷移效果。

表2 基于體驗(yàn)的上行大包遷移的啟動(dòng)和退出條件

（3）候選鄰區(qū)確定

eNodeB在異頻鄰區(qū)列表中選擇滿足如下條件的小區(qū)作為候選鄰區(qū)：

1）處于激活態(tài)的小區(qū)；

2）非黑名單的小區(qū)；

3）PCI不沖突的鄰區(qū)，即不包含工作頻率相同且PCI相同的鄰區(qū)；

4）參數(shù)EutranInterFreqNCell.NoHoFlag設(shè)置為“PERMIT_HO_ENUM”的小區(qū)；

5）參 數(shù)EutranInterNFreq.UlTraきcMlbTargetInd配 置 為“ALLOWED”的鄰頻對(duì)應(yīng)的小區(qū)。

（4）上行大業(yè)務(wù)量UE判斷

每個(gè)TTI計(jì)算用戶待調(diào)度數(shù)據(jù)量。若該用戶待調(diào)度數(shù)據(jù)量大于高負(fù)載TTI判斷門限則判定該TTI為用戶大業(yè)務(wù)量TTI。同時(shí)，在基于BSR的切換判決周期內(nèi)統(tǒng)計(jì)該用戶所有大業(yè)務(wù)量TTI數(shù)，當(dāng)其占比大于或等于高負(fù)載TTI占比門限時(shí)，則判斷該用戶為上行大業(yè)務(wù)量用戶。

（5）切換判決

選擇滿足以下條件的小區(qū)作為目標(biāo)鄰區(qū)：

1）上行用戶體驗(yàn)速率信息無(wú)缺失且為有效值的小區(qū)；2）上行用戶體驗(yàn)速率負(fù)載差>CellMLB.UlExperienceDiあThd的小區(qū)。

3 上行大包遷移參數(shù)門限研究

上行大包遷移理論上可提升大包用戶的吞吐量最大化，提升用戶上行感知，考慮到語(yǔ)音業(yè)務(wù)的質(zhì)量，VOLTE業(yè)務(wù)暫不進(jìn)行遷移。為確保用戶體驗(yàn)，需著重考慮兩點(diǎn)因素：一是確保遷移的有效性和準(zhǔn)確性，對(duì)預(yù)期業(yè)務(wù)有效進(jìn)行遷移，充分發(fā)揮FDD上行能力；二是遷移后必須保證FDD網(wǎng)絡(luò)利用率在健康范圍，避免FDD高負(fù)荷或過(guò)載。

現(xiàn)網(wǎng)采用的是基于頻點(diǎn)的上行大包遷移，后續(xù)的研究也是針對(duì)這種遷移模式開(kāi)展。在這種模式下，影響遷移效果的主要是高負(fù)載TTI判斷門限和高負(fù)載TTI占比門限，針對(duì)這兩個(gè)參數(shù)進(jìn)行試點(diǎn)研究，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試及后臺(tái)指標(biāo)觀察，找到相對(duì)合理的參數(shù)門限。如表3所示。

表3 基于頻點(diǎn)的上行大包遷移關(guān)鍵參數(shù)

本文主要的研究思路是通過(guò)測(cè)試，對(duì)各項(xiàng)業(yè)務(wù)（如微信、數(shù)據(jù)上傳、郵件發(fā)送等）的包大小做出判斷，根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)遷移需求確認(rèn)高負(fù)載TTI判斷門限，具體的遷移比例和遷移效果（主要基于FDD網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷）由高負(fù)載TTI占比門限二次確認(rèn)。

3.1 “高負(fù)載TTI判斷門限”參數(shù)研究

高負(fù)載TTI判斷門限，即大包判斷門限，當(dāng)前調(diào)度TTI調(diào)度后剩余BSR數(shù)據(jù)量如果超過(guò)該門限，則判斷為高負(fù)載TTI，參數(shù)設(shè)置越小，大包的數(shù)量就越多。

將 參 數(shù) 分 別 設(shè) 置 為100bit、500bit、1000bit、2000bit、5000bit、20000bit、50000bit、100000bit、500000bit，同時(shí)將高負(fù)載TTI占比門限設(shè)置為0（只要有大包就會(huì)進(jìn)行業(yè)務(wù)遷移），手持商用終端分別使用各項(xiàng)常規(guī)業(yè)務(wù)進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果如表4所示。

表4 包大小門限設(shè)定對(duì)遷移效果的影響

高負(fù)載TTI判斷門限 業(yè)務(wù)類型 微信原圖上傳微信小視頻上傳 微信文件發(fā)送 微信視頻聊天（主被叫）上傳測(cè)試下載測(cè)試VOLTE測(cè)試測(cè)試總次數(shù) 20 20 20 20 20 20 20 1000bit 觸發(fā)上行大包遷移次數(shù) 20 20 20 20 20 0觸發(fā)上行大包遷移比例 100% 100% 100% 100% 100% 0%測(cè)試總次數(shù) 20 20 20 20 20 20 20 2000bit 觸發(fā)上行大包遷移次數(shù) 17 20 20 20 20 0觸發(fā)上行大包遷移比例 85% 100% 100% 100% 100% 0%測(cè)試總次數(shù) 20 20 20 20 20 20 20 5000bit 觸發(fā)上行大包遷移次數(shù) 16 16 20 15 20 0觸發(fā)上行大包遷移比例 80% 80% 100% 75% 100% 0%測(cè)試總次數(shù) 20 20 20 20 20 20 20 20000bit 50000bit觸發(fā)上行大包遷移次數(shù) 13 15 16 0 20 0觸發(fā)上行大包遷移比例 65% 75% 80% 0% 100% 0%測(cè)試總次數(shù) 20 20 20 20 20 20 20觸發(fā)上行大包遷移次數(shù) 9 10 10 0 20 0觸發(fā)上行大包遷移比例 45% 50% 50% 0% 100% 0%測(cè)試總次數(shù) 20 20 20 20 20 20 20 100000bit 觸發(fā)上行大包遷移次數(shù) 7 9 9 0 20 0觸發(fā)上行大包遷移比例 35% 45% 45% 0% 100% 0%20 20 20 20 20 20 20 500000bit 觸發(fā)上行大包遷移次數(shù) 0 0 0 0 20 0觸發(fā)上行大包遷移比例 0% 0% 0% 0% 100% 0%

當(dāng)大包判斷門限設(shè)置為100時(shí)，VOLTE業(yè)務(wù)可正常遷移，當(dāng)大包判斷門限設(shè)置為500時(shí)，VOLTE業(yè)務(wù)停止遷移。VOLTE業(yè)務(wù)包大小應(yīng)當(dāng)在100-500之間。當(dāng)大包判斷門限超過(guò)1000時(shí)，隨著門限的增加，各項(xiàng)業(yè)務(wù)遷移比例逐步降低。

在目前中國(guó)移動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，除部分FDD高負(fù)荷區(qū)域，建議該參數(shù)設(shè)置為1000，即除了VOLTE業(yè)務(wù)外，其余上行大包業(yè)務(wù)全量遷移。

3.2 “高負(fù)載TTI占比門限”參數(shù)研究

高負(fù)載TTI占比門限，即遷移判斷門限，在判斷周期內(nèi)，高負(fù)載TTI占總上行TTI的百分比超過(guò)該門限時(shí)，啟動(dòng)遷移流程，該參數(shù)設(shè)置越低，遷移越容易。

為驗(yàn)證該參數(shù)對(duì)遷移效果以及不同帶寬FDD小區(qū)利用率的影響，將“高負(fù)載TTI判斷門限”設(shè)定為1000bit，分別選取FDD10M、15M、20M各5個(gè)站點(diǎn)，按照功能關(guān)閉、10%、30%、50%、70%設(shè)置，分析不同參數(shù)設(shè)置下遷移情況和同站FDD負(fù)載情況。

從統(tǒng)計(jì)指標(biāo)上看，隨著“高負(fù)載TTI占比門限”的增加，遷移比例和對(duì)應(yīng)的FDD利用率逐漸下降?！案哓?fù)載TTI占比門限”設(shè)置為10%時(shí)遷移比例最高，對(duì)FDD網(wǎng)絡(luò)利用率抬升最為明顯，其中FDD 10M小區(qū)上下行利用率分別增加4%、17%；15M小區(qū)上下行利用率分別增加2%、13%；20M小區(qū)上下行利用率分別增加1%、7%，F(xiàn)DD帶寬越小，利用率增長(zhǎng)越明顯。如表5、表6所示。

表5 高負(fù)載TTI占比門限設(shè)定對(duì)遷移比例的影響

表6 高負(fù)載TTI占比門限設(shè)定對(duì)FDD利用率的影響

3.3 現(xiàn)網(wǎng)設(shè)置建議

根據(jù)上文研究，“高負(fù)載TTI判斷門限”設(shè)置為500-1000時(shí)，除VOLTE外其余上行大包業(yè)務(wù)均可遷移至FDD；“高負(fù)載TTI占比門限”設(shè)置對(duì)不同F(xiàn)DD帶寬小區(qū)利用率抬升情況不同，需根據(jù)FDD的帶寬進(jìn)行設(shè)置。如表7所示。

表7 高負(fù)載TTI占比門限設(shè)定FDD網(wǎng)絡(luò)利用率的影響

（1）對(duì) 于FDD10M小 區(qū)，假 定 利 用 率 為A，若A<30%，建議設(shè)置為10%；若30%40%后，不建議開(kāi)啟上行大包遷移功能。

（2）對(duì) 于FDD15M小 區(qū)，假 定 利 用 率 為A，若A<35%，建議設(shè)置為10%；若35%45%后，不建議開(kāi)啟上行大包遷移功能。

（3）對(duì)于FDD20M小區(qū)，由于容量較高，建議設(shè)置<10%，部分高負(fù)荷小區(qū)可個(gè)性化調(diào)整，避免過(guò)載。

4 功能效果評(píng)估

根據(jù)研究結(jié)果，選取某區(qū)域開(kāi)通了全網(wǎng)的上行大包遷移（高負(fù)載TTI判斷門限設(shè)置為1000，高負(fù)載TTI占比門限根據(jù)上文的結(jié)論設(shè)置），開(kāi)通后區(qū)域內(nèi)上行流量由59.62T提升為65.36T，提升9.62%，整體流量由756.64T提升為784.27T，提升3.65%，有效激發(fā)了流量提升，F(xiàn)DD上行流量分流比由25.67%提升為41.39%，同時(shí)TDD高負(fù)荷小區(qū)數(shù)由259個(gè)降低為178個(gè)，TDD和FDD的上行體驗(yàn)滿足度（512kbps）分別由79.64%和89.22%提升為80.27%和91.85%，改善明顯。

如圖2所示。

圖2 功能開(kāi)啟前后流量和FDD承載情況

現(xiàn)網(wǎng)TDD和FDD的網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷以及無(wú)線接通率、無(wú)線掉線率、切換成功率均在正常范圍內(nèi)波動(dòng)，整體指標(biāo)保持平穩(wěn)。如表8所示。

表8 功能開(kāi)通前后指標(biāo)對(duì)比情況

5 結(jié)束語(yǔ)

本次研究，主要驗(yàn)證了幾個(gè)上行大包遷移的參數(shù)組合對(duì)遷移效果以及FDD網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷的影響，基于測(cè)試結(jié)果對(duì)現(xiàn)網(wǎng)配置參數(shù)給出合理建議，經(jīng)過(guò)實(shí)際驗(yàn)證，初步達(dá)到了預(yù)期效果?？偨Y(jié)情況如下：

（1）FDD較TDD在上行容量和抗干擾方面存在部分優(yōu)勢(shì)，應(yīng)當(dāng)合理利用，上行大包遷移是有效的利用方式。

（2）高負(fù)載TTI判斷門限可以調(diào)整遷移的業(yè)務(wù)類型，現(xiàn)階段建議設(shè)置成1000，除VOLTE語(yǔ)音業(yè)務(wù)外，其余大包業(yè)務(wù)均可有效遷移。

（3）高負(fù)載TTI占比門限可以控制遷移的業(yè)務(wù)比例，應(yīng)當(dāng)根據(jù)目標(biāo)FDD網(wǎng)絡(luò)的帶寬和負(fù)荷配置。

（4）打開(kāi)上行大包遷移并合理設(shè)置遷移參數(shù)后，可有效激發(fā)流量，提升用戶體驗(yàn)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和用戶感知均有明顯提升。