基于MR采樣用戶定位的高負荷扇區(qū)優(yōu)化

黃嫚嫚，黃翔，劉慶雅，張海廷

（中國移動通信集團江蘇有限公司徐州分公司，江蘇 徐州 221000）

0 引言

隨著市場和網(wǎng)絡規(guī)模的發(fā)展，網(wǎng)絡容量不足問題日漸突出。特別是用戶聚集的熱點區(qū)域，基站扇區(qū)頻譜資源滿配后仍頻發(fā)高負荷問題，嚴重影響用戶上網(wǎng)速率感知，且基站滿配扇區(qū)站點數(shù)量呈不斷增長的趨勢，根據(jù)用戶分布進行小區(qū)擴容或新增基站將成為后續(xù)高負荷問題優(yōu)化的重要手段之一。然而，網(wǎng)絡拓撲復雜且規(guī)模巨大，工程師現(xiàn)場摸查用戶集中區(qū)域效率低，且無法準確定位用戶聚集區(qū)域，往往使得高負荷問題處理周期長，載波擴容后流量分流效果不理想，造成資源浪費，且無法有效提升用戶感知。根據(jù)統(tǒng)計，用戶的大部分網(wǎng)絡需求和業(yè)務位于室內(nèi)，但室內(nèi)環(huán)境復雜，測試工作量巨大，測試范圍和覆蓋評估準確性都難以保證。因此，需要更加高效、準確的用戶分布定位解決方案來指導網(wǎng)絡擴容和建設，為網(wǎng)絡規(guī)劃和優(yōu)化提供更加精細化的數(shù)據(jù)依據(jù)。

針對上述問題，對用戶終端上報的MR數(shù)據(jù)開展深度解析，提取其中接收功率、接收質(zhì)量等數(shù)據(jù)，實現(xiàn)室內(nèi)外用戶區(qū)分和高精度定位。首先，通過分析MR采樣數(shù)據(jù)粗略確定小區(qū)內(nèi)用戶分布，并區(qū)分出室內(nèi)和室外用戶，再利用基于AGPS（Assisted Global Positioning System，輔助全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)）的MR采樣數(shù)據(jù)進一步確定用戶分布區(qū)域，判斷出需要擴容的范圍。然后，前臺測試人員進行現(xiàn)場情況勘察和確認，最終完成站址選擇。該方法前后臺高效配合、精確找出小區(qū)覆蓋范圍內(nèi)用戶聚集的區(qū)域，據(jù)此制定高價值區(qū)域載波擴容方案，實現(xiàn)高負荷扇區(qū)用戶分流，配合已有的宏站、室分站點搭建立體組網(wǎng)，重點布局微站，打造宏微室分立體組網(wǎng)，達到網(wǎng)絡覆蓋和容量雙提升效果。

1 室內(nèi)外用戶區(qū)分及定位原理

1.1 熱點用戶定位原理

為直觀看出用戶聚集區(qū)，可對MR采樣數(shù)據(jù)可視化處理。首先對MR采樣數(shù)據(jù)柵格化，然后將單個小區(qū)MR采樣地理化呈現(xiàn)，通過熱力圖將柵格內(nèi)總采樣點、總采樣點平均電平等信息可視化，從而得出基站一個扇區(qū)采樣熱點分布，即“熱點區(qū)域”。全量MR采集的數(shù)據(jù)為用戶周期性上報的參考信號接收功率、參考信號接收質(zhì)量等信息，當用戶打開GPS時，則包括用戶上報的經(jīng)緯度信息。

MR采樣數(shù)據(jù)定位精度為200 m以內(nèi)，但可區(qū)分室內(nèi)、室外用戶，定位主要采用三角定位原理。采用無線測距技術測量出用戶UE與3個基站eNB1、eNB2、eNB3的距離r1、r2、r3，結(jié)合eNB1、eNB2、eNB3的經(jīng)緯度坐標，可計算出UE的位置，即實現(xiàn)用戶定位，如圖1所示：

圖1 三角定位原理

高精度AGPS采樣點占總采樣點30%左右，但其精度可達20 m以內(nèi)，靈活使用可提升優(yōu)化效率。AGPS定位技術結(jié)合了GPS定位和蜂窩基站定位的優(yōu)勢，借助蜂窩網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)傳輸功能，實現(xiàn)高精度定位和高速度定位。

如圖2所示，AGPS中從定位啟動到GPS接收器找到可用衛(wèi)星的基本流程如下。

1）UE從蜂窩基站獲取到當前所在的小區(qū)位置；

2）UE通過蜂窩網(wǎng)絡將當前小區(qū)位置傳送給網(wǎng)絡中AGPS位置服務器；

3）APGS位置服務器根據(jù)當前小區(qū)位置查詢該區(qū)域可用的衛(wèi)星信息（包括衛(wèi)星的頻段、方位、仰角等相關信息），并返回給UE設備；

4）UE根據(jù)得到的可用衛(wèi)星信息，快速找到相關GPS衛(wèi)星。至此，UE已經(jīng)可正常接收GPS信號，通過GPS衛(wèi)星獲取用戶經(jīng)緯度信息，實現(xiàn)用戶精準定位。

圖2 AGPS定位原理

1.2 室內(nèi)外用戶判斷原理

室內(nèi)外用戶區(qū)分主要是基于無線電波傳播室內(nèi)穿透損耗特性，占用同一小區(qū)時，相同TA（跟蹤區(qū)，Tracking Area）情況下，室內(nèi)外用戶的RSRP不同。假定不存在室分信號泄露情況，用戶的服務小區(qū)為室分小區(qū)時，判定用戶位于室內(nèi)。對于服務小區(qū)為室外小區(qū)的場景，利用無線信號傳播原理進行判定，位置相同或相近的室內(nèi)和室外用戶，接收信號強度主要區(qū)別于是否有建筑物的穿透損耗，室內(nèi)用戶的RSRP明顯弱于室外用戶。例如，在某服務小區(qū)TA=2區(qū)域，室外用戶的RSRP為-85 dB，室內(nèi)用戶的RSRP為-100 dB，室外用戶RSRP比室內(nèi)用戶RSRP高15 dB，如圖3所示。針對同一個小區(qū)相同TA時開展RSRP路測，室外用戶路測RSRP整體比室內(nèi)用戶RSRP高10～20 dB，如圖4所示。

圖3 相同TA室內(nèi)和室內(nèi)用戶的RSRP

圖4 同小區(qū)同TA室內(nèi)外用戶路測RSRP對比

2 室外熱點區(qū)域選址擴容運用實例

LTE***龐莊電廠南站點260°方向的小區(qū)長期流量和PRB（物理資源塊）利用率高負荷，現(xiàn)有的F波段、D波段、A波段、FDD波段等頻率資源已全部使用，根據(jù)現(xiàn)有資源，無擴容空間，需新增站點進行業(yè)務分流。

2.1 熱點區(qū)域定位

針對高負荷方向上所有小區(qū)的MR采樣數(shù)據(jù)進行分析，根據(jù)用戶上報采樣點數(shù)量確定用戶在室內(nèi)外分布情況，其中室外用戶采樣數(shù)量占比67%，室內(nèi)用戶采樣數(shù)量占比33%，如表1所示。初步判斷出大部分用戶集中在室外場景，因此需要針對室外用戶進行業(yè)務分流，計劃在室外增補小基站或桿站等。

表1 室內(nèi)外用戶MR采樣點數(shù)

為直觀地看出用戶聚集情況，對MR采樣數(shù)據(jù)進行多維度分析，進行柵格化和地理化并生成熱力云圖。首先，生成柵格數(shù)據(jù)，根據(jù)需求設置柵格大小，本小區(qū)采樣柵格為10 m×10 m，然后，將柵格數(shù)據(jù)渲染成采樣云圖，地圖上可直觀地看出用戶集中區(qū)域，如圖5所示。

為更加精確地確定用戶分布，對基于APGS的采樣數(shù)據(jù)進行分析，定位出用戶集中在***駕?？颇慷荚囍行母浇?，如圖6所示，其中綠色線圈內(nèi)為基于AGPS的MR采樣數(shù)據(jù)定位的用戶集中區(qū)域，紫色線圈內(nèi)為全量MR采樣數(shù)據(jù)判斷出的室外用戶集中區(qū)域，紅色線圈內(nèi)為全量MR采樣數(shù)據(jù)判斷出的室內(nèi)用戶的集中區(qū)域。精度不同的兩種定位方法定位的用戶分布區(qū)域基本一致，相互印證準確性。最后，根據(jù)定位結(jié)果，現(xiàn)場開展測試及勘察，發(fā)現(xiàn)駕考科目二考試車使用移動公司的手機數(shù)據(jù)卡，考試線路均主占該站點260°方向的小區(qū)，全天候幾十臺駕考設備實時與基站通信，導致基站負荷較高，用戶速率下降。經(jīng)容量計算，在該科目二考場沿線建設小基站，實現(xiàn)分流，如圖7所示。

圖5 MR采樣云圖

圖6 基于AGPS定位的用戶集中區(qū)域

圖7 現(xiàn)場勘查情況

2.2 建設方案及效果評估

高負荷區(qū)域內(nèi)有多輛考試車輛頻繁與基站交互，考試起點及終點考試車輛密集，小范圍內(nèi)出現(xiàn)短時大量通信，造成站點負荷較高問題，上行容量瓶頸更為突出。經(jīng)現(xiàn)場勘查，結(jié)合駕考車數(shù)量及后臺指標進行容量計算，最終確定在考點開始、結(jié)束位置及沿線建設微型桿站，實現(xiàn)負荷分流。建設開通后，覆蓋區(qū)域忙時總流量由31.82 Gb增至42.28 Gb，增幅32.87%，忙時PRB利用率由59.47%降至47.23%，降幅20.58%，上下行速率也相應提升30%以上，如表2和圖8所示。

表2 建設前后指標對比

圖8 建設前后流量、PRB利用率對比

3 室內(nèi)熱點區(qū)域選址擴容運用實例

LTE***香城路站點45°方向連續(xù)多天出現(xiàn)流量高負荷問題，周邊站點已承擔部分用戶分流，該站點F波段、D波段、A波段、FDD波段等頻率資源已全部使用，且已配置高性能的3D-MIMO設備，容量問題仍無法解決，多個用戶反映上網(wǎng)問題?；诂F(xiàn)有頻點和設備資源，已無容量擴展空間，需新增站點分流。

3.1 熱點區(qū)域定位

對該站點45°方向所有小區(qū)MR數(shù)據(jù)采樣數(shù)據(jù)進行分析，粗略定位出用戶聚集區(qū)，確定用戶在室內(nèi)和室外分布情況，其中室內(nèi)用戶MR采樣占點比69%，室外用戶采樣點占比31%，因此可推斷出大部分用戶集中在室內(nèi)場景，如表3所示。初步判斷需要在室內(nèi)建設室分網(wǎng)絡，將室內(nèi)用戶分流至室分系統(tǒng)。

表3 室內(nèi)外采樣點數(shù)

進一步分析基于APGS的采樣數(shù)據(jù)，縮小現(xiàn)場排查范圍，定位出用戶集中江蘇省***人民醫(yī)院附近，如圖9所示。

通過現(xiàn)場開展測試及勘察，發(fā)現(xiàn)該醫(yī)院無室分網(wǎng)絡覆蓋，醫(yī)院門診樓、住院部、急救中心等多棟樓宇用戶密集，是導致站點高負荷的主要原因，如圖10所示，其中醫(yī)療費支付、視頻、即時通訊等業(yè)務需求較高，小區(qū)上行和下行均出現(xiàn)高負荷問題。

圖9 基于AGPS定位的用戶集中區(qū)域

圖10 現(xiàn)場勘查情況

3.2 建設方案及效果評估

通過現(xiàn)場勘查及容量計算，制定室分建設方案，在醫(yī)院的門診樓、急救中心、3棟住院樓規(guī)劃并建設室分網(wǎng)絡系統(tǒng)，用于承載室內(nèi)用戶。站點開通后，覆蓋區(qū)域忙時總流量由45.92 Gb增至55.19 Gb，增幅20.19%，忙時PRB利用率由72.42%降至43.76%，降幅39.57%，上行速率感知提升35%以上，下行速率感知提升47%以上，高負荷小區(qū)問題全部解決，如圖11和表4所示。

圖11 建設前后流量、PRB利用率對比

表4 建設前后指標對比

4 結(jié)束語

基于MR采樣數(shù)據(jù)的熱點用戶定位方法，能夠有效區(qū)分出室內(nèi)、室外用戶，并實現(xiàn)用戶集中區(qū)域的精確定位，結(jié)合現(xiàn)場情況勘察，可快速、準確地完成站址選擇和擴容方案制定，支撐完成高價值區(qū)域精準擴容，實現(xiàn)高負荷扇區(qū)業(yè)務分流，推動網(wǎng)絡指標和用戶感知提升。方案實施后，小區(qū)忙時總流增幅25%以上、忙時PRB利用率降幅31%以上、上下行速率感知提升30%以上，有效地推動市場發(fā)展和提升用戶感知。