基于用戶感知的TD-LTE擴(kuò)容方法研究

周明

【摘要】 隨著產(chǎn)業(yè)鏈的成熟和市場(chǎng)的發(fā)展，LTE網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的重點(diǎn)從關(guān)注網(wǎng)絡(luò)覆蓋延伸到關(guān)注LTE用戶和流量的增長(zhǎng)帶來(lái)的網(wǎng)絡(luò)容量問(wèn)題。網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容的原則和方法是什么，什么樣的擴(kuò)容方案最能有效地提升客戶感知，本文主要討論現(xiàn)有的幾種擴(kuò)容方法帶來(lái)的用戶感知改善。

【關(guān)鍵詞】 擴(kuò)容 業(yè)務(wù)類別 RRC用戶連接數(shù) 下載速率 熱點(diǎn)區(qū)域

一、現(xiàn)網(wǎng)情況簡(jiǎn)介

1.1 網(wǎng)絡(luò)規(guī)模

目前某地市移動(dòng)公司LTE網(wǎng)絡(luò)一共擁有站點(diǎn)4486個(gè)，小區(qū)14025個(gè)。其中F頻段占比為60%，D頻段占比為29%，E頻段占比為11%。雙載波占比34%，三載波占比為2%，CA比率為5%。

1.2 網(wǎng)絡(luò)流量

該地市近三個(gè)月的上下行流量之和增長(zhǎng)均超過(guò)20%，業(yè)務(wù)量迅速急需對(duì)網(wǎng)絡(luò)容量進(jìn)行深度評(píng)估與擴(kuò)容，如下圖所示。

從不同的角度考慮，對(duì)于擴(kuò)容方案制定有如下幾種方案。

二、基于業(yè)務(wù)類別的擴(kuò)容

LTE承載了種類繁多的業(yè)務(wù)類型，各類業(yè)務(wù)類型對(duì)于QCI的要求不同，針對(duì)不同的業(yè)務(wù)特點(diǎn)尤其是對(duì)速率要求的不同定義擴(kuò)容標(biāo)準(zhǔn)，能夠精確把握用戶需求、提升用戶感知。

E-RAB（E-UTRAN Radio Access Bearer）是標(biāo)識(shí)一個(gè)無(wú)線數(shù)據(jù)和相應(yīng)的S1承載的連接。可以依據(jù)業(yè)務(wù)類別和ERAB流量的映射，以平均ERAB流量為標(biāo)準(zhǔn)，將小區(qū)分為小包，中包，大包三類。

分類小區(qū)業(yè)務(wù)特性

小包業(yè)務(wù)以即時(shí)通信類業(yè)務(wù)為主，主要為微信、QQ等。業(yè)務(wù)特性表現(xiàn)為單用戶流量小、突發(fā)性高、速率要求較低、信令開銷大，單小區(qū)能夠支持的用戶數(shù)多；

中包業(yè)務(wù)以web業(yè)務(wù)為主，包括web瀏覽、http下載等。業(yè)務(wù)特性表現(xiàn)為單用戶流量較大、速率要求較高，信令開銷適中，單小區(qū)能夠支持的用戶數(shù)較多等；

大包業(yè)務(wù)以視頻業(yè)務(wù)為主，包括web視頻、微信視頻、FTP下載等。業(yè)務(wù)特性表現(xiàn)為單用戶流量大、速率要求高，單小區(qū)能夠支持的用戶數(shù)少；

VoLTE業(yè)務(wù)分為語(yǔ)音業(yè)務(wù)和視頻業(yè)務(wù)，語(yǔ)音業(yè)務(wù)每E-RAB流量在500KB-600KB左右，屬于中包業(yè)務(wù)；視頻業(yè)務(wù)每E-RAB流量在3MB以上屬于大包業(yè)務(wù)。

建議擴(kuò)容標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)業(yè)務(wù)模型差異，將小區(qū)分為小包（即時(shí)通信）、中包（WEB瀏覽）、大包（視頻）三類，擴(kuò)容的門限：

小包小區(qū)：忙時(shí)利用率門限（40%），RRC數(shù)門限（50個(gè)），下/上流量門限（2.2GB/0.3GB）

中包小區(qū)：忙時(shí)利用率門限（50%）， RRC數(shù)門限（20個(gè)），下/上流量門限（3.5GB/0.3GB）

大包小區(qū)：忙時(shí)利用率門限（70%）， RRC數(shù)門限（10個(gè)），下/上流量門限（5GB/0.3GB）

本地網(wǎng)三類業(yè)務(wù)小區(qū)的占比：

當(dāng)前的業(yè)務(wù)類型以小包業(yè)務(wù)為主，同時(shí)中包和大包業(yè)務(wù)正在不斷地增長(zhǎng)。PRB的利用率相對(duì)較低，目前三類小區(qū)的PRB忙時(shí)利用率均未達(dá)到門限值，有較大的余量。隨著LTE業(yè)務(wù)的不斷增長(zhǎng)，今后可以參照擴(kuò)容標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行擴(kuò)容。但是從RRC連接用戶數(shù)和流量的角度仍有87個(gè)小包小區(qū)、148個(gè)中包小區(qū)、5個(gè)大包小區(qū)滿足擴(kuò)容條件，詳細(xì)列表如下：

三、基于RRC連接用戶數(shù)的擴(kuò)容

當(dāng)RRC的連接用戶數(shù)達(dá)到基站RRC連接用戶數(shù)的門限后，新的RRC連接請(qǐng)求會(huì)因?yàn)閘icense資源不足被拒絕，影響RRC連接建立成功率和用戶LTE使用體驗(yàn)。

3.1 基于Grace Period狀態(tài)進(jìn)行RRC License擴(kuò)容

愛(ài)立信的每個(gè)基站上都有RRC License的智能保障功能，當(dāng)某個(gè)基站上RRC連接數(shù)超過(guò)RRC License限制且時(shí)間長(zhǎng)度超過(guò)一定范圍后，RRC License智能保障功能Grace period將會(huì)激活，提供14天的RRC License擴(kuò)容緩沖期。此期間內(nèi)，超過(guò)license限制的RRC連接請(qǐng)求將會(huì)正常建立，14天之后超過(guò)License門限的RRC連接建立請(qǐng)求將會(huì)被拒絕。

所以，可以參考Grace period的狀態(tài)可以制定擴(kuò)容方案：如果Grace period狀態(tài)目前已經(jīng)激活，說(shuō)明在此前14天的時(shí)間段內(nèi)站點(diǎn)RRC連接數(shù)已經(jīng)超過(guò)了RRC License門限值，需要擴(kuò)容RRC License。如果Grace period功能已經(jīng)失效，表明站點(diǎn)之前出現(xiàn)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間（超過(guò)14天）的RRC連接用戶數(shù)超限的情況，急需擴(kuò)容RRC License。根據(jù)Grace period狀態(tài)需要擴(kuò)容RRC License的小區(qū)2個(gè)，列表梳理如下：

3.2 基于潛在RRC License擁塞風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)進(jìn)行擴(kuò)容

一些熱點(diǎn)小區(qū)一直保持較高的RRC連接用戶數(shù)，雖然還未達(dá)到RRC License的門限，但隨著市場(chǎng)的發(fā)展LTE用戶數(shù)不斷增多，高用戶數(shù)小區(qū)存在將來(lái)RRC license超限的風(fēng)險(xiǎn)。提取小區(qū)最高RRC連接用戶數(shù)指標(biāo)進(jìn)行分析，可以提前發(fā)現(xiàn)RRC License擁塞風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)，提出RRC License擴(kuò)容申請(qǐng)。以下是RRC的連接用戶數(shù)達(dá)到RRC License 70%門限的小區(qū)17個(gè)，詳細(xì)列表如下：

四、基于下載速率的擴(kuò)容需求

在LTE網(wǎng)絡(luò)中，視頻的等待時(shí)間是影響客戶感知的關(guān)鍵因素，需要較大的下載速率才能滿足較好的用戶體驗(yàn)，所以大包視頻業(yè)務(wù)感知對(duì)于速率要求最為敏感。從點(diǎn)擊視頻播放鍵到視頻畫面出現(xiàn)的間隔如果超過(guò)一定時(shí)間，用戶的體驗(yàn)就會(huì)變差，甚至放棄觀看。根據(jù)大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果：

等待時(shí)間超過(guò)4s，10%的用戶會(huì)離開。

等待時(shí)間超過(guò)10s，40%的用戶會(huì)離開。

從視頻碼率和下載速率的對(duì)應(yīng)模型可以看出，更高的下載速率才能滿足更低的視頻等待時(shí)間的要求。要滿足小區(qū)下90%的用戶能體驗(yàn)良好720p視頻觀感，需要滿足網(wǎng)絡(luò)的平均下載速率達(dá)到20Mbps的要求。

提取現(xiàn)網(wǎng)一周的的所有小區(qū)的UE平均吞吐率和平均用戶數(shù)指標(biāo)，制作關(guān)聯(lián)散點(diǎn)圖?？梢钥闯觯?dāng)小區(qū)平均用戶數(shù)超過(guò)70個(gè)以后，小區(qū)的UE平均吞吐率已經(jīng)不能滿足觀看720P視頻需要20Mbps的下載速率的需求，且UE的平均吞吐率呈現(xiàn)明顯下降趨勢(shì)。

結(jié)論：為滿足用戶對(duì)于視頻業(yè)務(wù)的感知，對(duì)于大包業(yè)務(wù)小區(qū)，當(dāng)小區(qū)的平均用戶數(shù)超過(guò)70之后，需要對(duì)對(duì)應(yīng)小區(qū)進(jìn)行擴(kuò)容，以滿足視頻業(yè)務(wù)需要的下載速率。以下是滿足視頻業(yè)務(wù)擴(kuò)容條件的小區(qū)共計(jì)2個(gè)：

五、基于熱點(diǎn)區(qū)域的擴(kuò)容需求

目前LTE網(wǎng)絡(luò)流量呈現(xiàn)集中趨勢(shì)，一些熱點(diǎn)區(qū)域承載的網(wǎng)絡(luò)流量往往是其他區(qū)域的幾倍甚至幾十倍之多。較多用戶的涌入，導(dǎo)致用戶平均速率降低，影響用戶體驗(yàn)。熱點(diǎn)區(qū)域流量大，流量發(fā)展?jié)摿σ草^大，需要對(duì)熱點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行擴(kuò)容，以滿足高流量的承載需求，提升用戶體驗(yàn)，同時(shí)應(yīng)對(duì)未來(lái)的發(fā)展。

提取本地網(wǎng)所有小區(qū)的流量指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)有20%的小區(qū)承載了超過(guò)50%的網(wǎng)絡(luò)流量，通過(guò)地圖工具制作撒點(diǎn)圖，發(fā)現(xiàn)高流量小區(qū)呈現(xiàn)集中分布的現(xiàn)象。為應(yīng)對(duì)LTE用戶的發(fā)展，承載更多流量的需求，建議對(duì)熱點(diǎn)區(qū)域的站點(diǎn)進(jìn)行擴(kuò)容。擴(kuò)容后可以開啟載波聚合功能，進(jìn)一步提高無(wú)線資源利用效率，提高下載速度，提高用戶使用體驗(yàn)。

結(jié)論：為應(yīng)對(duì)未來(lái)移動(dòng)流量的發(fā)展，提升用戶使用感知，建議對(duì)于高流量站點(diǎn)出現(xiàn)的集中區(qū)域進(jìn)行擴(kuò)容，同時(shí)可開啟載波聚合功能，提高資源利用率和下載速率，進(jìn)一步提升用戶感知。本地網(wǎng)中熱點(diǎn)區(qū)域小區(qū)共計(jì)1957個(gè)，詳細(xì)列表如下：

六、結(jié) 束語(yǔ)

本文結(jié)合某地市移動(dòng)本地網(wǎng)現(xiàn)有數(shù)據(jù)，從業(yè)務(wù)類別、RRC連接用戶數(shù)、下載速率、基站覆蓋區(qū)域類型等不同角度探討了擴(kuò)容的原則和方法。在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化過(guò)程中，優(yōu)化工程師可以根據(jù)本地網(wǎng)的實(shí)際特點(diǎn)選擇合適的擴(kuò)容方法。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)公司 TD-LTE無(wú)線網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)試規(guī)范[Z].2016

[2]中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)公司 TD-LTE重疊覆蓋及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)關(guān)鍵問(wèn)題分析2015

[3]中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)公司 TD-LTE容量規(guī)劃原則與指導(dǎo) 2016

[4] 3GPP TS 36.101 V9.5.0 Evolved Universal Terrestrial Radio Access（E——UTRA）User Equipment（UE）Radio Transmission and Reception[S]