TD-LTE網絡容量優化方法研究

王琦

【摘要】 隨著TD-LTE網絡的商用和市場發展，中移動4G用戶數已經達到了3.77億戶，數據業務也逐步由2/3G網絡向4G網絡遷移，TD-LTE網絡在業務承載中承擔了重要的角色。但隨著網絡負荷的增加，局部區域也出現了容量瓶頸，4G業務快速發展對運營商網絡的容量優化工作提出了全新挑戰，如何進一步提升TD-LTE網絡容量有必要進行深入研究。本文分析了影響TD-LTE網絡容量的因素，總結了常用的網絡容量優化方法，對實際的工程建設和網絡優化工作有一定的借鑒作用。

【關鍵詞】 TD-LTE 容量 擴容 優化

一、概述

LTE網絡是由3GPP組織制定的UMTS技術標準的長期演進，分為TDD模式和FDD模式。TD-LTE網絡上下行共用一段頻譜，同等20M帶寬下TDD模式相比于FDD模式更容易出現容量瓶頸，因此各運營商應盡早研究熱點區域TDLTE網絡容量優化方法，以提升基站吸收業務的能力，保障用戶業務感知。一般網絡容量優化工作按以下幾個步驟進行，研究網絡容量影響因素、制定網絡容量評估標準、優化方法和策略的選擇、網絡優化調整和優化后的測試評估。

二、TD-LTE網絡容量影響因素

TD-LTE網絡容量有很多表征指標，如小區吞吐量、用戶吞吐量、激活用戶數、非激活用戶數、VoLTE容量、最大在線用戶數和最大并發用戶數等。與網絡優化水平相關的主要是小區吞吐量、用戶吞吐量和VoLTE容量等；其余指標主要與設備性能相關，一般在節假日保障時需重點考慮，本文主要討論小區吞吐量的提升。

TD-LTE網絡的容量受很多因素的影響，比如系統總可用帶寬、頻率復用方式、時隙配置、MIMO技術、CP長度、網絡結構、網絡負荷情況、業務模型和用戶行為、設備性能、調度算法和資源分配方式等等。以上影響因素中有些在站點開啟后就固定下來，并不建議頻繁做復雜的優化調整，日常容量優化中應重點關注總帶寬、網絡結構、網絡負荷情況和新技術的應用。

三、TD-LTE網絡容量評估標準

由于TD-LTE網絡通常采用同頻組網，屬于自干擾的網絡，當小區內用戶數和業務達到一定規模后，小區吞吐量和無線資源利用率會出現拐點，即網絡負荷達到一定程度且未有效分流時網絡容量會惡化。因此根據目前TD-LTE網絡的負荷情況，建議在分析和優化系統容量時，優先選出高價值高負荷的小區進行優化。評估小區的容量應主要從小區業務特征、無線資源利用率、有效RRC連接數等幾個方面考慮。相關門限標準應根據現網負荷情況、市場預測情況和分年度資金下達情況進行綜合考慮，如典型的門限標準可以設置為小區忙時TD-LTE網絡無線資源利用率>=利用率門限（50%）；小區忙時有效RRC連接平均數>=用戶容量門限（30個）；忙時小區下行流量>=下行流量門限（5GB）或忙時小區上行流量>=上行流量門限（1GB）。以上3點滿足任1點即可以將該小區評估為高負荷小區，應優先進行容量優化。

四、TD-LTE網絡容量優化方法

2/3G網絡常規的容量提升方法主要是業務分流和載頻擴容，這一類的優化方法在TD-LTE網絡仍然適用。同時TDLTE網絡由于其自身技術特性，相比于2/3G網絡有更加豐富的容量優化方法，如多網多頻段協同優化和分流、網絡結構優化、頻率使用策略調整、異構網應用和新技術應用等。

4.1載頻擴容

載頻擴容是通過在原小區增加TD-LTE載頻的方式提升基站吸收業務的能力，擴容后終端根據場強選擇駐留和發起業務的載頻，同時原載頻和擴容載頻間開啟負載均衡功能，使用戶和業務均勻的承載在多個載頻上，用戶體驗和基站業務承載能力都得到極大改善，此方法是最為有效、直接的容量提升方法。

4.2 網絡結構優化

由于采用同頻組網，TD-LTE網絡對網絡結構要求非常高，不合理的超高站、過近站等站點對網絡結構影響較大，此類問題站點通過影響附近站點的覆蓋和干擾水平來影響系統的容量。因此對網絡結構問題點的優化調整有助于提升網絡容量，可以考慮通過調整工程參數、系統參數、功率或站點搬遷整治等方式優化網絡結構，周邊基站互相均衡業務量，提升小區容量。

4.3調整頻率使用策略

為了提高頻譜利用率，TD-LTE網絡以同頻組網為主，但是對于主要由于干擾引起的容量下降問題，除結構調整外也可以考慮頻率調整，局部采用異頻組網，使站點能夠回避同頻干擾的問題，提升小區容量。

4.4 異構網應用

TD-LTE異構網（HetNet）是在傳統的同構網絡中增加部署一系列功能多樣的小微基站來提升頻率使用效率，通常以較高發送功率的宏基站為基礎，輔以一些簡單部署在宏基站范圍內的低功耗站點，如Micro基站、Pico基站、Femto基站和少量的Relay中繼基站。這些新型基站的應用能夠使基站更貼近用戶和業務，對網絡盲點和熱點實現高質量的的覆蓋，吸收和分流業務，提升網絡容量。

4.5 新技術應用

隨著網絡的發展和演進，新的技術應陸續引入到網絡中來，通過軟硬件升級的方式提升小區的吞吐量，如小區間干擾協調和Massive MIMO等技術，網絡優化方法和理念應該隨著網絡的演進而創新。

小區間干擾協調改善了TD-LTE網絡由于采用OFDMA技術而導致的小區邊緣用戶干擾嚴重的問題，各大廠商紛紛提出了OFDMA的干擾協調/避免技術。TD-LTE的系統的干擾協調技術的核心思想在于采用頻率復用技術，使得相鄰小區之間的干擾信號源的距離盡可能遠，從而抑制相鄰小區的干擾，達到改善傳輸質量，提高吞吐量的效果。Massive MIMO是通過引入大規模的天線陣列，在水平和垂直兩個維度動態調整信號方向形成信號能量更集中、方向更精準的波束，支持更多用戶在相同資源上并行傳輸，實現信號的精準覆蓋、降低干擾，提升小區吞吐量及邊緣用戶速率。

4.6 容量優化方法的選擇

在實際工作中容量優化的方法有很多，各類方法也可以混合使用，在選擇時首先應考慮保護已有投資，盡量在不額外追加投資或大規模替換的情況下提升網絡容量，即優先選用結構優化和調整頻率的方式提升小區容量；在以上方法效果不明顯的情況下，考慮通過載波擴容和異構網、小區分裂等需新增設備和投資的方式提升網絡容量；新技術引入應通過試點的形式論證并陸續推廣，使用時注意應用場景和新技術的局限性。

五、結語

TD-LTE網絡的容量優化是提升用戶業務感知和運營商收入的重要手段之一，網絡容量優化水平對營造運營商的品牌形象也有非常重要的作用，隨著TD-LTE網絡技術和市場的發展，網絡容量的優化需求會越來越迫切， 網絡容量優化方法的研究和應用具有深遠意義。

參 考 文 獻

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