高流量窗口場景4/5G 協(xié)同優(yōu)化研究與應(yīng)用

陶意歡

(中國電信集團有限公司南京分公司，江蘇 南京 210008)

截至2021 年一季度月，國內(nèi)各運營商均推出4G 流量升級套餐并緊跟5G 新基建的步伐，推出5G 高流量套餐，對消費心態(tài)產(chǎn)生了明顯的積極引導(dǎo)和刺激。由于用戶行為導(dǎo)致的流量抑制不斷得到釋放，用戶對視頻業(yè)務(wù)的使用頻次、視頻節(jié)目分辨率顯著提升。其中抖音、愛奇藝、騰訊流量占比顯著提高，嗶哩嗶哩等新應(yīng)用開始普及。與此同時，單用戶DOU 高速同步增長，高流量用戶占比不斷提高，視頻業(yè)務(wù)的流量占比已超45%。

對于高流量商務(wù)區(qū)、大型體育場館等密集話務(wù)、關(guān)鍵窗口場景，隨著用戶行為變化，用戶對網(wǎng)絡(luò)資源消耗、評價網(wǎng)絡(luò)方式也在深刻轉(zhuǎn)變。在此背景下，需重新審視高流量場景無線網(wǎng)建設(shè)策略，亦需結(jié)合對用戶行為的精確分析和感知拐點研究，大膽創(chuàng)新、利用全新思路和技術(shù)手段進行無線能力部署和優(yōu)化。

本文在實踐的基礎(chǔ)上，建立差異化用戶體驗的4/5G 容量規(guī)劃和信源投放體系，確保資源精確投入；針對4G 網(wǎng)絡(luò)負荷疏忙，運用錯頻組網(wǎng)實現(xiàn)容量和用戶感知的雙提升；最后，針對5G網(wǎng)絡(luò)，建立了一套完善的參數(shù)優(yōu)化體系，確保切換、RANK、CQI和波數(shù)特性達到最優(yōu)，分流4G 話務(wù)，降低網(wǎng)絡(luò)整體負荷。

本文的成果已經(jīng)在南京重點核心商圈、奧體體育場、南京南站、南京站和夫子廟景區(qū)等重點窗口場景大面積推廣，用戶感知得到明顯提升，網(wǎng)絡(luò)負荷達到均衡。同時，本文中的宏微協(xié)同優(yōu)化策略已成功申請發(fā)明專利，專利號：ZL201710981685.6.

1 基于用戶感知速率場景化因子建模的容量預(yù)測和規(guī)劃方法

通過大量測試，對網(wǎng)頁業(yè)務(wù)，主要影響感知因素為打開時延(用戶側(cè)感知為瀏覽時延)。隨用戶增加，PRACH 資源、PDCCH、PUCCH資源利用率和上行PRB 利用率增長幅度較?。欢滦袠I(yè)務(wù)信道PRB 利用率增長最快，成為網(wǎng)頁用戶的感知影響的最大因素及制約瓶頸。具體而言，網(wǎng)頁首屏?xí)r延在下行PRB 利用率達到65%時明顯增加，下行PRB 利用率達到90%時，時延急劇增加，影響業(yè)務(wù)感知。

基于高流量區(qū)域進行建模和預(yù)測評估，結(jié)合歷史話統(tǒng)計算增長系數(shù)、特定區(qū)域系數(shù)修正(政企破壁)等建立容量、負荷預(yù)測模型，計算并得出未來容量演進方案及載波需求，并匹配多產(chǎn)品創(chuàng)新解決方案提前做好滾動擴容預(yù)測和規(guī)劃，預(yù)防高負荷帶來用戶感知體驗甚至投訴的風(fēng)險，總體流程機制如圖1。

圖1 網(wǎng)絡(luò)容量規(guī)劃原則

通過以上扇區(qū)載波計算，制定容量規(guī)劃原則如下：

步驟1：數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，對需要擴容的小區(qū)，統(tǒng)計小區(qū)級全量MR(measurement report，本文指用戶手機終端信號強度)。

步驟2：用戶遠近點判決(遠近點門限建議100m～150m)，識別遠點、近點用戶。

步驟3：室內(nèi)外判決，在遠近點判決結(jié)果的基礎(chǔ)上，統(tǒng)計室內(nèi)和室外MR 條數(shù)，若室內(nèi)MR 條數(shù)＞室外MR 條數(shù)，則用戶判定為室內(nèi)，否則判定為室外。

步驟4：容量解決方案匹配：用戶分布近點，優(yōu)先使用扇區(qū)劈裂方案；用戶分布遠點室外：優(yōu)先采用桿微站補熱。

若用戶分布遠點室內(nèi)且樓宇為高層高價值樓宇，則優(yōu)先采用數(shù)字化室分，若用戶分布遠點室內(nèi)且樓宇為低層或低價值樓宇，則優(yōu)先室外打室內(nèi)。

步驟5：桿微站補熱點位確定，在步驟3 的基礎(chǔ)上，選取MR數(shù)量TOP1 柵格，作為桿站候選點位。

步驟6：與覆蓋站點去重，當(dāng)所有站點規(guī)劃完畢后，需要與覆蓋的解決方案去重。當(dāng)覆蓋規(guī)劃桿站和容量規(guī)劃桿站30m 內(nèi)，建議去重。

具體流程圖如圖2。

圖2 4/5G 無線網(wǎng)規(guī)劃方案制定原則

對南京主城區(qū)標(biāo)志性高流量場景進行分析，通過以上算法，精確制定差異化覆蓋方案，通過宏微協(xié)同、室內(nèi)外立體覆蓋、異頻組網(wǎng)等，見表1。以南京地鐵1 號線北線為例，軌行區(qū)采用漏纜天線，站臺站廳采用有源室分方案，4/5G 多頻組網(wǎng)方案開通后，隨著5G 分流比升高，4G 流量和負荷明顯下降，用戶感知提升明顯?？傮w情況如圖3 所示。

表1 南京部分高流量場景4/5G 覆蓋方案

圖3 南京地鐵1 號線5G 分流走勢圖

2 4G 錯頻組網(wǎng)實現(xiàn)容量和用戶感知雙提升

對標(biāo)友商的室外頻點資源豐富，降低同頻干擾和重疊覆蓋的策略，結(jié)合電信頻帶資源，創(chuàng)新提出了利用Band1 的2145-2170MHz 頻段，配置100 和500 兩個20M帶寬頻點，考慮到設(shè)備支持情況，后修改為100(20M)和475(15M)頻點。同時，根據(jù)實際情況調(diào)整切換參數(shù)，使得用戶占用SINR 最優(yōu)頻點。

當(dāng)前現(xiàn)網(wǎng)多頻組網(wǎng)策略涉及2.6G TDD、1.8G FDD、2.1G FDD、800M FDD，大帶寬(2.6/1.8/2/1)之間通過A2+A3 事件做異頻切換，大帶寬與小帶寬(800M)之間通過A2+A4 事件做異頻切換，同時，800M打開基于頻率優(yōu)先級的異頻切換。

而在本次錯頻組網(wǎng)中，為了讓室外用戶優(yōu)先占用2.1G 的兩個頻點，1.8G 與2.1G 之間的異頻切換需要使用A2+A4 事件，2.1G 之間的異頻切換通過A2+A3 事件觸發(fā)，那么針對小帶寬800M，創(chuàng)新增加了“A5 事件+頻率偏置”的策略，通過對800M頻點配置頻率偏置，在1.8/2.1G 配置800M 2452 的異頻頻點疊加上頻率偏置，使得“A5 門限1+頻率偏置”等于異頻測量啟動門限，見圖4。

圖4 4G 切換策略優(yōu)化圖

切換門限如圖5 所示，其中，“A5 門限1”可以單獨設(shè)置(異頻切換判決時的源小區(qū)低于此門限)，“A5 門限2”(異頻切換判決時的目標(biāo)小區(qū)高于此門限)與A4 門限共用，所以疊加-15dB的頻率偏置，使得800M 目標(biāo)小區(qū)的RSRP 判決門限為-90+(-15)=-105dBm。

目前該方案已在新街口商圈進行復(fù)制推廣，并逐步在其他核心高流量區(qū)域?qū)嵤?，以新街口為例，錯頻方案不再局限于只占用2.1G 的兩個錯頻頻點，而是充分利用各頻點在部分區(qū)域干擾低的優(yōu)勢，占用全部頻點。通過切換參數(shù)優(yōu)化，在不同路段占用最優(yōu)頻點的同時兼顧負荷均衡，相對大網(wǎng)切換參數(shù)設(shè)置可避免FDD2.1G 的資源浪費，最終達到既提升了室外道路覆蓋效果，又提升用戶感知的效果，優(yōu)化后指標(biāo)提升如圖6 所示。

圖6 南京新街口錯頻優(yōu)化效果評估

3 基于5G NSA 組網(wǎng)的4/5G 協(xié)同優(yōu)化策略

3GPP 協(xié)議定義了多種5G 網(wǎng)絡(luò)部署方式，根據(jù)5G 控制面錨點不同區(qū)分為兩大類：獨立組網(wǎng)(SA)和非獨立組網(wǎng)(NSA)：

SA(獨立組網(wǎng))：5G 無線網(wǎng)與核心網(wǎng)之間的NAS 信令(如注冊，鑒權(quán)等)通過5G 基站傳遞，5G 可以獨立工作。

NSA(非獨立組網(wǎng))：5G 依附于4G 基站工作的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，5G 無線網(wǎng)與核心網(wǎng)之間的NAS 信令(如注冊，鑒權(quán)等)通過4G基站傳遞,5G 無法獨立工作。

SA 優(yōu)勢在于4G 改造少，且一步到位，無二次改造成本，5G與4G 異廠商組網(wǎng)靈活，且端到端5G 易拓展垂直行業(yè)；NSA 優(yōu)勢在于對核心網(wǎng)及傳輸網(wǎng)新建/改造難度低，對5G 連續(xù)覆蓋要求壓力小，目前國內(nèi)運營商在5G 網(wǎng)絡(luò)建網(wǎng)初期多選擇NSA 網(wǎng)路推進5G 網(wǎng)絡(luò)快改造，并逐步向SA 網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變。

對于南京高流量場景，為實現(xiàn)話務(wù)梳忙和用戶感知提升，多采用4/5G 多頻立體組網(wǎng)的建設(shè)策略，當(dāng)5G 實施NSA 組網(wǎng)模式，NSA 終端必須占用錨點小區(qū)后，才能使用5G 業(yè)務(wù)提升用戶感知。如何及時將NSA 終端遷移到錨點小區(qū)并保證穩(wěn)定占用，是當(dāng)前面臨的重要問題，也是當(dāng)前NSA 終端移動性策略遇到的重要問題。

前5G 實施NSA 組網(wǎng)模式，NSA 終端必須占用錨點小區(qū)后，才能使用5G 業(yè)務(wù)提升用戶感知。如何及時將NSA 終端遷移到錨點小區(qū)并保證穩(wěn)定占用，是當(dāng)前NSA 終端移動性策略遇到的重要問題。目前推薦的方案是開啟定向切換功能實現(xiàn)錨點優(yōu)先。5G 建設(shè)區(qū)域內(nèi)4G 非錨點小區(qū)均建議開啟定向切換功能，以實現(xiàn)“占得上”和“留得住”兩大能力：

“占得上”：非錨點側(cè)開啟該功能，可實現(xiàn)在初始接入、切換入、RRC 釋放等場景觸發(fā)NSA 用戶快速從非錨點網(wǎng)絡(luò)遷移到錨點網(wǎng)絡(luò)；

“留得住”：錨點側(cè)開啟該功能，依托4/5G 移動性參數(shù)解耦和RRC 釋放消息攜帶專屬優(yōu)先級，可保證NSA 用戶穩(wěn)定駐留錨點網(wǎng)絡(luò)。

NSA 優(yōu)先占用錨點小區(qū)方案4/5G 高流量場景過程如圖7所示。

圖7 5G 錨點優(yōu)選策略圖

4G 的頻率優(yōu)先級設(shè)置為E＞D＞F=FDD，錨點專用優(yōu)先級建議，見圖8。

圖8 5G 錨點配置方案

(1)1.8G FDD 或2.1GFDD 段配置為NSA 錨點，設(shè)置為高優(yōu)先級;(下圖以FDD 1800 是錨點為例；如果是雙錨點，可配置FDD1800 優(yōu)先級7，2.1G 頻段優(yōu)先級6，其余頻段優(yōu)先級0；如果是單錨點，可配置單錨點優(yōu)先級6 或7，其余配置為0)。

(2)其余頻段配置為非NSA 錨點，則設(shè)置NSA 錨點優(yōu)先級為0，表示不能作為NSA 錨點。

通過該策略，對南京夫子廟景區(qū)進行系統(tǒng)優(yōu)化，該區(qū)域5G通過64TR 宏站和路燈微站進行宏微協(xié)同立體覆蓋，采用雙錨點策略，建設(shè)優(yōu)化前后該高流量場景平均速率提升為885Mbps，總體情況如表2 所示。

表2 夫子廟景區(qū)優(yōu)化前后指標(biāo)對比

4 結(jié)論

本文成果已經(jīng)在南京重點核心商圈、奧體體育場、南京南站、南京站和夫子廟景區(qū)等重點窗口場景大面積推廣，用戶感知得到明顯提升，網(wǎng)絡(luò)負荷達到基本均衡。經(jīng)實踐驗證，該方法充分實現(xiàn)了對用戶無線網(wǎng)業(yè)務(wù)需求的有效承載，對感知導(dǎo)向、差異服務(wù)、彈性容量的新型無線網(wǎng)能力打造，亦是一種積極且富有成效的探索。