聯通4G容量需求分析及解決方案

黃善蘭

（北京中網華通設計咨詢有限公司，北京 100070）

1 研究背景

隨著聯通現網用戶數的不斷提升和業務種類的極大豐富，網絡流量呈現井噴式增長。部分LTE小區漸漸無法滿足現網用戶需求，如或因RRC連接數限制導致用戶無法接入，或因PRB利用率限制導致用戶速率過慢。為了避免擴容不及時導致用戶感知下降，需要對容量問題分類型做出針對性解決方案。

2 影響容量因素

影響4G容量的主要因素為RRC連接許可用戶數使用率和PRB利用率。

RRC、PRB利用率指標提升主要是由4G流量駐留比、4G附著比、4G終端滲透率以及用戶發展等因素引起的。

3 總體解決思路

3.1 及時性、預警性思路

基于用戶感知考慮，擴容要遵循及時性和預見性。出現擴容需求及時解決，對用戶集中區域和流量熱點、沸點、爆點區域制定容量整體方案并分步實施，避免重復投資或反復上站等現象。

堅持以數據作為擴容原則，將上下行PRB利用率及單用戶平均下載速率作為項目啟動的主要依據，根據網絡特點設定預警門限指標，加強動態跟蹤，滿足門限后及時擴容。

堅持先優化后擴容的原則，優先對周邊基站優化后仍無法吸收業務量，且同一扇區載波間下行PRB利用率差額在20%以上時進行負載均衡優化，優化后滿足擴容門限才考慮基站擴容。

預警門限。當LTE小區滿足小區忙時連續7天（單周的周一至周日）中有4天或者周末2天下行PRB利用率超過50%，且單用戶下載速率≤10 Mb/s，達到預警門限，納入預警范圍。

當小區進入擴容預警范圍，需按照如圖1所示的流程及時開展優化調整。

3.2 差異化保障思路

基于投資效益考慮要在基本擴容門限基礎上進行差異化保障擴容。流量熱點、沸點、爆點區域要根據經濟效益和客戶敏感度做好差異化保障。

根據下行PRB利用率，容量需求等級可分為流量熱點、流量沸點和流量爆點，如表1所示。

圖1 擴容預警小區處理流程圖

流量熱點：下行PRB大于60%，主要集中在一般城區、高鐵、動車線、地鐵、鄉鎮以及行政村等場景。

流量沸點：下行PRB大于70%，主要集中在居民區、商業區以及城區等場景。

流量沸點：下行PRB大于80%，主要集中在軍隊、廠礦園區、商圈、學校、醫院以及火車站等場景。

4 擴容準則

4.1 載波擴容門限

當小區忙時連續7天（單周的周一至周日）中有4天或者周末2天滿足如表2所示的條件，小區進入擴容考慮范圍，其中高優先級場景單用戶速率保障10 Mb/s，其他場景單用戶速率保障5 Mb/s。

4.2 RRC License擴容門限

當單月本地網所有小區忙時總RRC連接最大用戶數之和，連續3個月超過本地網配置容量（本地網配置容量=小區總數×40）的80%，考慮以本地網為單位擴容RRC連接數license。單小區RRC連接數若超限，應本地網內動態調配，且不能影響用戶感知。

4.3 基站硬件擴容門限

當連續7天（單周的周一至周日）中有4天或者周末2天主控板CPU平均利用率＞70%，需要進行主控板擴容，即新增站點。

當連續7天（單周的周一至周日）中有4天或者周末2天基帶板CPU平均利用率＞70%，在主控板不超限的前提下進行基帶板擴容，即增加基帶板數量；若主控板超限，需要新增站點。

表1 容量需求等級分級表

表2 小區擴容門限表

表3 地市增長率預測表

5 業務量預測

由于各本地網業務量和用戶模型差異，建議分本地網、分場景進行業務量預測，確保業務量預測的相對準確性。

5.1 地市總流量預測

5.1.1 地市總流量預測

地市總流量應結合市場預測和歷史流量外推法進行測算，二者取最大值作為預測結果。

歷史流量外推法建議采用近一年流量增長率均值進行推算。

5.1.2 地市增長率確定

根據以上預測結果，取定各地市各年度增長率。表3為聯通某省分地市增長率預測。

5.2 小區業務量預測

表4是聯通某省分場景小區業務量增長系數預測值，有：

6 擴容方案

6.1 容量保障手段

基于香農定理，三重方案挖掘頻譜潛力，拓展網絡容量承載能力空間。擴容方法分為帶內擴容、帶間擴容、小區分裂、小區劈裂、新建微站和新建宏站等，有：

容量演進建議圖如圖2所示，不同擴容方法對比如表5所示。

6.2 分場景容量保障建議

按照“先帶內后帶間”的擴容原則，優先進行帶內擴容二載波，帶間擴容三載波。當擴容至三載波無法擴容且無法進行優化調整時，需新建基站。

（1）帶內擴容，小區達到擴容門限直接擴容。

（2）帶間擴容，同一基站兩個及以上小區達到擴容門限后進行整站擴容，單站單小區達到擴容標準且PRB利用率＞80%的小區進行擴容。

表4 分場景小區業務量增長系數

表5 擴容方法對比

表6 4G容量差異化保障建議

表7 大學城4G容量保障方式匯總表

圖2 容量演進建議圖

（3）扇區劈裂或4T4R等新技術，對于宏站RRU三載波小區，當兩個及以上小區達到擴容門限且PRB利用率＜80%，建議采用扇區劈裂或4T4R等新技術，但不建議規模批量使用。

（4）新建基站解決，使用于以下情況。

①對于宏站三載波小區：同一扇區兩個及以上小區達到擴容標準且PRB利用率均＞80%的小區；

②對于宏站三載波小區：同一扇區兩個及以上小區達到擴容門限，但基站不具備扇區劈裂和4T4R條件的小區；

③對于室分及微站三載波小區：同一扇區兩個及以上小區達到擴容門限且無法進行調整時，需新建基站。

結合5G部署節奏和終端發展情況，優先對容量爆點區域考慮分流。

根據流量熱點、沸點、爆點區域小區忙時預測值，采取差異化保障措施。各區域差異化保障措施如表6所示。

6.3 案例分析

下面以某大學城為例，介紹在容量保障過程中擴容方法的選擇。

該大學城入駐高校10所，校園總面積6.6 km2，在校師生6萬余人，各類樓宇436棟，屬于流量爆點。4G室外物理站點40個、室內站點101個，4G覆蓋樓宇258棟，室外微站點20個。從2015年大學城投入使用到現在，由于高校園區業務量增長迅猛，聯通一直在探索容量解決途徑。

為保證有更多頻率資源用于擴容，采用了如下手段。

（1）2G 1800M全面退網，實現了L1800（20M）+L1800（10M）帶內擴容；

（2）U2100三載波縮頻至單載波，實現了L1800（20M）+L1800（10M）+L2100（20M）單間擴容；

（3）UL2100設備替換U2100設備，解決了帶間擴容天面緊張問題。

在資源滿足的情況下，截止目前該大學城區域通過帶內+帶間+小區分裂+TD+CA+新建微站等方式組合進行了容量保障。室外容量保障主要通過宏站帶內擴容、帶間擴容、TD疊加覆蓋、新建微站吸收立體式組網解決。室分容量保障主要通過帶內擴容、小區分裂等方式解決。

該大學城基于資源情況、業務量情況，4G容量保障手段的組合運用逐年變化，詳見表7。

7 結 論

隨著5G建設的到來，需做好4G/5G協同，構建差異化競爭優勢。5G初期主要用于承載大帶寬業務，4G在一段時期內依然是數據業務的主力承載網，在高流量、高用戶、高價值區域尚需做好4G容量保障。