基于GSM流量分布的農(nóng)村區(qū)域LTE規(guī)劃方法

關希鳴

（湖南省郵電規(guī)劃設計院有限公司，長沙 410126）

伴隨著LTE網(wǎng)絡的迅猛發(fā)展，各家電信運營商已逐步加快了LTE基站的部署進度。在運營商現(xiàn)有2G/3G網(wǎng)絡基礎上如何建設LTE網(wǎng)絡，并根據(jù)各張網(wǎng)絡的承載定位做好多網(wǎng)協(xié)同發(fā)展，已成為運營商重點關注的問題。目前在廣大的農(nóng)村區(qū)域建設時，相較于現(xiàn)有的2G/3G網(wǎng)絡，由于LTE所處頻段較高而帶來的覆蓋范圍偏小，故站點部署規(guī)劃思路應從傳統(tǒng)的廣覆蓋向精確覆蓋轉變。同時，部分運營商在4G話音解決方案上所采用的CSFB技術，對多重網(wǎng)絡，尤其是對2G/4G網(wǎng)絡提出了更高的協(xié)同覆蓋要求。因此如何在現(xiàn)有的2G/3G網(wǎng)絡覆蓋基礎上找準4G覆蓋區(qū)域，成為了問題的關鍵所在。

1 多網(wǎng)定位及協(xié)同

經(jīng)過多年的無線網(wǎng)絡建設，各運營商現(xiàn)有2G/3G網(wǎng)絡均具有相當規(guī)模，而4G網(wǎng)絡建設正在積極部署中。作為基礎承載網(wǎng)的2G網(wǎng)絡，具有著覆蓋廣、用戶多的特點。目前在農(nóng)村偏遠區(qū)域，仍有部分用戶長期駐留于此網(wǎng)絡，使用著話音服務及低速率數(shù)據(jù)業(yè)務。隨著通信網(wǎng)絡的不斷發(fā)展，2G網(wǎng)絡定位已逐步發(fā)生轉變，現(xiàn)階段2G網(wǎng)絡主要定位于承載話音及適度承載低速數(shù)據(jù)業(yè)務，是話音業(yè)務的主要承載網(wǎng)絡。3G網(wǎng)絡則定位于中低速數(shù)據(jù)業(yè)務承載的過渡網(wǎng)絡，支持平滑過渡及演進。而4G網(wǎng)絡將成為重要的數(shù)據(jù)承載網(wǎng)，主要定位于高帶寬高質量的無線數(shù)據(jù)業(yè)務。隨著VoLTE技術的成熟，LTE網(wǎng)絡也將逐步發(fā)揮話音承載能力。

現(xiàn)階段的4G話音解決方案均采用回落方式，即4G回落至2G網(wǎng)絡實現(xiàn)話音業(yè)務。由此可見，4G網(wǎng)絡建設的先決條件即是必須要有2G網(wǎng)絡覆蓋作基礎，才可實現(xiàn)2G/4G網(wǎng)絡間互操作。因此在農(nóng)村地區(qū)規(guī)劃LTE網(wǎng)絡時，需重點考慮兩個方面的問題。

第一，對于長期駐留或高度占用2G無線網(wǎng)絡的村莊，此部分區(qū)域可以定義為農(nóng)村熱點。根據(jù)2G網(wǎng)絡的發(fā)展定位，未來以話音承載為主，因此長期產(chǎn)生2G高數(shù)據(jù)流量的村落（亦稱農(nóng)村數(shù)據(jù)熱點），其網(wǎng)絡資源占用問題需得到解決，同時需促進低層網(wǎng)絡向高層網(wǎng)絡的遷轉，逐步提高用戶的使用感知。

第二，2G網(wǎng)絡覆蓋面廣，4G網(wǎng)絡覆蓋范圍有限，且需建立在2G已有覆蓋面上。因此，對于現(xiàn)網(wǎng)2G站點資源可以簡單利舊的同時，還需新增站址以針對性覆蓋。故現(xiàn)網(wǎng)2G高數(shù)據(jù)流量區(qū)域即是4G網(wǎng)絡重點覆蓋的目標，需要準確定位并新建解決。

2 關鍵指標引入

2.1 GSM小區(qū)日均數(shù)據(jù)總流量

GSM小區(qū)日均數(shù)據(jù)總流量（以下簡稱GSM小區(qū)流量）即單小區(qū)全日產(chǎn)生的數(shù)據(jù)流量總和，取月度日均值。為反映小區(qū)長期的流量狀態(tài)，可以取連續(xù)3個月的小區(qū)流量再作平均。根據(jù)所取的小區(qū)流量，可以結合需要劃分流量等級，比如900 MB以上、600～900 MB、600 MB以下等，以便于后期根據(jù)不同等級解決不同程度的農(nóng)村數(shù)據(jù)熱點。

2.2 GSM TA值

時間提前量TA：由于GSM采用TDMA，每載頻8個時隙間需要嚴格同步，因此為了補償電波傳輸過程中所引起的延遲，提高信道編解碼效率，故在GSM系統(tǒng)中引入時間提前量TA值，以調整手機發(fā)送時間，用于克服固有的無線傳輸劣勢。根據(jù)GSM協(xié)議規(guī)定，TA值的取值范圍為0～63，小區(qū)覆蓋半徑最大不能超過35 km。經(jīng)測算，1個TA所反映的距離約為550 m左右。

3 基于流量分布的LTE規(guī)劃方法

3.1 TA運用及數(shù)據(jù)采集

根據(jù)前文所述1個TA約為550 m左右，不同的TA可以近似的看作不同的距離范圍。因此通過提取GSM單小區(qū)下不同TA值之間的話統(tǒng)信息，即可看出此小區(qū)下在不同距離范圍內(nèi)的話統(tǒng)分布情況。

數(shù)據(jù)采集是通過調取現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡后臺網(wǎng)管數(shù)據(jù)獲取當前網(wǎng)絡下各小區(qū)內(nèi)相應話統(tǒng)信息，其主要包括小區(qū)基本工參（名稱、CI、經(jīng)緯度、方向角、下傾角等）、單小區(qū)日均流量以及調取各小區(qū)各TA值下的流量占比或者流量值。其中TA建議調取數(shù)值0～8內(nèi)的各段流量占比，其余流量歸類于“9以上”，此舉可基本反映單小區(qū)覆蓋范圍內(nèi)的所有流量分布。

3.2 農(nóng)村區(qū)域的關鍵值取定及TA分布連續(xù)性

GSM小區(qū)流量標準可以通過建設規(guī)模及覆蓋目標取定。主要根據(jù)GSM全網(wǎng)小區(qū)流量總體排序情況，優(yōu)先解決取定值以上的高流量小區(qū)覆蓋范圍內(nèi)的LTE規(guī)劃問題。在農(nóng)村區(qū)域，建議取值日均流量600 MB以上的小區(qū)。

TA分布連續(xù)性是結合數(shù)據(jù)采集所獲得的小區(qū)各段流量占比或流量值，以連續(xù)3個TA作為單位（如0～2，3～5，6～8等），統(tǒng)計流量的連續(xù)性分布情況。在農(nóng)村區(qū)域，由于連續(xù)3個TA可反映約1.6 km范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)集中程度，且一般產(chǎn)生數(shù)據(jù)流量的區(qū)域多位于村落，因此利用TA的分布連續(xù)性即可判定存在的數(shù)據(jù)熱點村落距離基站的距離，需要針對性的進行LTE覆蓋解決。同時，結合天線的方位角，可以根據(jù)流量的指向性，定位熱點農(nóng)村的相對位置。舉例來說，若需要解決600 MB小區(qū)下的450 MB上的農(nóng)村熱點區(qū)域，可以根據(jù)小區(qū)連續(xù)3個TA流量占比之和達到75%以上的，即可判定熱點存在與否，再結合天線指向定位具體位置。如果TA取值0～8范圍內(nèi)間隔存在兩處連續(xù)3TA達到450 MB的區(qū)域，即代表在此小區(qū)的方向上存在2處450 MB數(shù)據(jù)熱點需要規(guī)劃LTE站點。

3.3 基于流量分布的LTE規(guī)劃方式判決流程

取定GSM小區(qū)流量標準為600 MB，重點解決450 MB以上數(shù)據(jù)熱點，其規(guī)劃判決流程如圖1所示。

圖1 LTE規(guī)劃方式判決流程圖

如圖1所示，由于LTE在農(nóng)村區(qū)域覆蓋的有效傳播距離一般在2 km范圍內(nèi)，因此引入4TA內(nèi)流量情況作為共址建設LTE站點的參考標準。當數(shù)據(jù)流量集中于現(xiàn)網(wǎng)站址周圍，即原站點位于數(shù)據(jù)熱點農(nóng)村附近，共址架設LTE網(wǎng)絡系統(tǒng)能夠滿足熱點區(qū)域內(nèi)的良好覆蓋時，利舊現(xiàn)網(wǎng)資源可以帶來建設投資的有效節(jié)省。而當共址建設無法滿足區(qū)域內(nèi)覆蓋要求，或根據(jù)TA連續(xù)分布情況存在不止一個的熱點流量區(qū)域時，需要于相應的熱點區(qū)域單獨新建LTE站點，以確保覆蓋效果并吸收流量。

3.4 案例分析

現(xiàn)網(wǎng)GSM平寨基站22 497小區(qū)流量數(shù)據(jù)8、9、10三個月平均值達到1 339.16 MB，屬于長期高流量狀態(tài)。如需重點解決小區(qū)覆蓋范圍內(nèi)的450 MB以上高流量區(qū)域，需首先分析流量的TA分布情況，如表1所示。

表1 典型基站TA流量分布表

由表可見，通過分析小區(qū)覆蓋方向的連續(xù)TA數(shù)據(jù)分布情況，TA0～2以及TA4～7均滿足450 MB，即小區(qū)方向下存在兩處數(shù)據(jù)熱點區(qū)域。一部分位于基站周圍，另一部分位于距離基站2.8～3.3 km處（主要流量集中在TA5）。因此將流量分布分析情況帶入實際的站點地圖中，如圖2所示。

圖2 典型基站熱點區(qū)域分布圖

由圖可見，通過小區(qū)的指向性，位于基站近場區(qū)0～2TA的熱點區(qū)域即是圖中“H”點標記處的村莊，距離基站700 m；而位于3.3 km外的“P”點標記處即是第二部分熱點區(qū)域，箭頭所指的兩個村莊即是對基站小區(qū)產(chǎn)生流量的熱點農(nóng)村。根據(jù)前文所述的建設流程，“H”點處的LTE覆蓋可以通過共址原站建設方式即可滿足；而“P”點處的覆蓋則通過新增LTE站點方式得以解決。

4 結束語

隨著LTE建設的逐步推進，農(nóng)村區(qū)域的LTE規(guī)劃已漸漸走上日程。對于廣袤的農(nóng)村區(qū)域，基于現(xiàn)有基站的覆蓋范圍，做好LTE站址規(guī)劃，實現(xiàn)精確覆蓋，將直接影響著投資效益及用戶感知。本文通過分析GSM小區(qū)數(shù)據(jù)流量各TA值下的分布情況，結合連續(xù)性的判定，提出了一套基于流量分布的LTE規(guī)劃流程及方法，為實際網(wǎng)絡建設提供了借鑒和參考。

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