LTE網(wǎng)絡(luò)容量規(guī)劃及其四網(wǎng)協(xié)同分析

王樂，李富強(qiáng)，藺琳，程日濤

（中國移動通信集團(tuán)設(shè)計院有限公司，北京 100080）

1 背景

隨著LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和終端銷售的大力推進(jìn)，LTE業(yè)務(wù)的應(yīng)用類型和流量需求發(fā)展非常迅速，部分省份已經(jīng)接近甚至超過了GSM網(wǎng)絡(luò)流量。面對用戶需求的飛速發(fā)展，如果仍采用傳統(tǒng)的預(yù)測思路，將難以保證網(wǎng)絡(luò)容量規(guī)劃的準(zhǔn)確度。

為提高規(guī)劃準(zhǔn)確度，用戶業(yè)務(wù)模型因不同場景而異，需要對規(guī)劃區(qū)域進(jìn)行更細(xì)顆粒度的分析（柵格化）。同時在LTE發(fā)展初期業(yè)務(wù)分布尚不成熟，市場發(fā)展策略對近期的業(yè)務(wù)發(fā)展往往起著決定性影響，需要重點(diǎn)考慮。此外，LTE用戶業(yè)務(wù)需求不能僅分析目前LTE網(wǎng)絡(luò)上的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，而應(yīng)該綜合考慮2G/3G/4G/WLAN四張網(wǎng)上用戶的總體行為及網(wǎng)間遷徙情況，才能真實(shí)全面地反映用戶的業(yè)務(wù)需求；同時容量規(guī)劃方案應(yīng)考慮四網(wǎng)方案間的協(xié)同，才能最大化網(wǎng)絡(luò)投資效益。

2 LTE業(yè)務(wù)需求分析

2.1 業(yè)務(wù)模型分析

移動互聯(lián)網(wǎng)時代用戶的業(yè)務(wù)需求主要包括視頻、下載、網(wǎng)頁瀏覽等，各項業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)性能要求不同。業(yè)務(wù)的首要需求是速率，此外對等待時延的要求越高，對速率的要求也將相應(yīng)提高。其中視頻業(yè)務(wù)的要求最高，可預(yù)見視頻將是容量規(guī)劃的關(guān)鍵所在。經(jīng)計算，在用戶可接受的等待時延范圍內(nèi)，不同清晰度的視頻對速率要求不同（一般用戶的等待時延容忍度小于4 s，本文取定為3 s）。例如對于240 p清晰度視頻業(yè)務(wù)，下載速率最低要求為0.8 Mbit/s； 360 p清晰度最低要求則為1.5 Mbit/s。

基于以上對業(yè)務(wù)的分析，為便于規(guī)劃工作的開展，本文把業(yè)務(wù)歸類為高速率業(yè)務(wù)、中速率業(yè)務(wù)、低速率業(yè)務(wù)和語音業(yè)務(wù)4大類。

（1）高速率業(yè)務(wù)，下載速率>1.5 Mbit/s，一般為360 p及以上高清晰度視頻、大容量文件下載等。

（2）中速率業(yè)務(wù)，1.5 Mbit/s>下載速率>0.2 Mbit/s，240p普通清晰度視頻、小容量文件下載。

（3）低速率業(yè)務(wù)，下載速率<0.2 Mbit/s，手機(jī)版網(wǎng)頁瀏覽、小說在線閱讀。

（4）語音業(yè)務(wù)，為CS域語音或VoLTE，要求穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)連接。

下面，基于此分類進(jìn)一步分析各類區(qū)域的業(yè)務(wù)需求和容量規(guī)劃算法。

2.2 各類區(qū)域業(yè)務(wù)需求分析

為提高規(guī)劃準(zhǔn)確度，本文建議對規(guī)劃區(qū)域進(jìn)行柵格化，柵格大小根據(jù)需要確定，典型如2 km×2 km、5 km×5 km等。同時考慮到城市的同一類場景往往聚集了較多行為相似的人群，如高校、商業(yè)中心、居民區(qū)、交通樞紐等；其用戶業(yè)務(wù)模型有較強(qiáng)的一致性，因此可將某類區(qū)域內(nèi)的小區(qū)劃入同一柵格、統(tǒng)一規(guī)劃。

一般情況下可將規(guī)劃區(qū)域的柵格分為以下4大類，如表1所示。如規(guī)劃時間充裕還可在此基礎(chǔ)上細(xì)分。

四類區(qū)域中用戶行為不同導(dǎo)致其各類業(yè)務(wù)的權(quán)重不同，如高業(yè)務(wù)密度柵格，其高速率業(yè)務(wù)和中速率業(yè)務(wù)的占比一般相對較高，低速率和語音業(yè)務(wù)的占比相對較低。而對于低業(yè)務(wù)密度柵格，其高速率業(yè)務(wù)和中速率業(yè)務(wù)的占比則相對要低很多。

同時隨著技術(shù)演進(jìn)和網(wǎng)絡(luò)承載能力持續(xù)提升，中高速率業(yè)務(wù)特別是視頻業(yè)務(wù)將加速發(fā)展，而低速率的傳統(tǒng)業(yè)務(wù)由于相對成熟，其未來增長速率預(yù)計相對較低。

綜合以上所述，各業(yè)務(wù)增長率不同且不同類型區(qū)域的業(yè)務(wù)占比不同，因此各類區(qū)域的總體業(yè)務(wù)增長速率經(jīng)加權(quán)計算后也將不同，這將直接影響到網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)容需求。

2.3 業(yè)務(wù)在四張網(wǎng)中的遷移

隨著LTE網(wǎng)絡(luò)日趨完善和終端迅速普及，LTE數(shù)據(jù)分流作用已經(jīng)凸顯。從目前分流趨勢看，近中期2G/3G用戶向4G遷徙的速度還會加快，因此用戶的遷徙比例也將是LTE網(wǎng)絡(luò)容量規(guī)劃的一個重要考量。

3 傳統(tǒng)的容量規(guī)劃方法

對于2G/3G網(wǎng)絡(luò)，由于其業(yè)務(wù)類型較單一且業(yè)務(wù)總量增長相對平穩(wěn)，一般采用傳統(tǒng)的線性預(yù)測方式。通常擴(kuò)容方案的制定主要基于現(xiàn)網(wǎng)的小區(qū)利用率，并考慮一定的業(yè)務(wù)增長率（通常配置顆粒度較粗，如主城區(qū)年增長率為x%、一般城區(qū)增長率為y%等），計算出規(guī)劃期末各小區(qū)預(yù)計利用率，高于某利用率上限的小區(qū)便有擴(kuò)容需求。此法計算顆粒度較粗，沒有考慮不同場景各自業(yè)務(wù)增長的特有規(guī)律，準(zhǔn)確度不高。此外，也常單獨(dú)針對每個小區(qū)進(jìn)行測算，一般先采集各小區(qū)最近6～12個月的業(yè)務(wù)量，然后據(jù)此進(jìn)行曲線擬合計算規(guī)劃期末的業(yè)務(wù)增長率，最后基于現(xiàn)網(wǎng)利用率測算出規(guī)劃期末小區(qū)預(yù)計利用率。此法把每個邏輯小區(qū)看成獨(dú)立個體，沒有考慮市場策略對區(qū)域發(fā)展的影響，也沒有考慮四網(wǎng)協(xié)同；尤其不適合處于發(fā)展初期的LTE網(wǎng)絡(luò)（商用時間短、歷史數(shù)據(jù)少）。

綜上所述，傳統(tǒng)規(guī)劃方法準(zhǔn)確度不理想，容易導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)資源配置不合理，有待進(jìn)一步完善。

表1 各類區(qū)域柵格的特征

4 一種基于區(qū)域柵格的LTE容量規(guī)劃方法

圖1 某地市的柵格化結(jié)果

由于不同類型區(qū)域柵格的業(yè)務(wù)增長模型不同，且市場策略及四網(wǎng)協(xié)同情況亦不同、需要我們區(qū)別對待；為提升LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃精確度，本文引入基于區(qū)域柵格的LTE容量規(guī)劃方法。下面分5步對計算思路進(jìn)行詳細(xì)說明。

4.1 劃分規(guī)劃范圍的區(qū)域柵格

基于現(xiàn)網(wǎng)網(wǎng)管數(shù)據(jù)，可對四網(wǎng)的業(yè)務(wù)密度進(jìn)行綜合分析，并結(jié)合城市功能區(qū)的分布情況，把規(guī)劃區(qū)域柵格化。圖1為某典型中原地市的柵格化結(jié)果。

為便于定位，對柵格進(jìn)行了橫縱坐標(biāo)的標(biāo)記。例如，區(qū)域（5，5)為商業(yè)中心所在地，是高業(yè)務(wù)密度區(qū)域。

4.2 估算各區(qū)域轉(zhuǎn)網(wǎng)用戶數(shù)

從運(yùn)營商經(jīng)分系統(tǒng)可提取出用戶的小區(qū)歸屬信息，并進(jìn)一步統(tǒng)計出區(qū)域（5,5)中某小區(qū)m的2G/3G/4G用戶數(shù)（標(biāo)記為，,）?？紤]到用戶的移動性較強(qiáng)，建議取最近一個月的數(shù)據(jù)進(jìn)行平均。然后結(jié)合市場部門在規(guī)劃期的LTE終端銷售策略，綜合預(yù)估各類區(qū)域在規(guī)劃期末的2G/3G轉(zhuǎn)網(wǎng)比例，結(jié)果如表2所示。

表2 各類柵格區(qū)域的轉(zhuǎn)網(wǎng)比例

其他小區(qū)同理計算。

4.3 計算各區(qū)域單用戶業(yè)務(wù)增長率

基于歷史網(wǎng)絡(luò)側(cè)和用戶側(cè)數(shù)據(jù)，并借鑒國外運(yùn)營商的發(fā)展情況，可預(yù)估出規(guī)劃期末每類柵格區(qū)域中每種業(yè)務(wù)的占比，如表3和表4所示。

同時深度結(jié)合各地市的市場業(yè)務(wù)發(fā)展策略，預(yù)估各類業(yè)務(wù)到規(guī)劃期末的增長率。

則各高密度業(yè)務(wù)區(qū)域柵格的業(yè)務(wù)增長率加權(quán)結(jié)果為：

其他類型區(qū)域柵格同理可算出各自的綜合業(yè)務(wù)增長率。

4.4 計算規(guī)劃期末各小區(qū)對網(wǎng)絡(luò)資源的需求值

從第二步可計算出小區(qū)m的LTE用戶增長倍數(shù)為：

同時從網(wǎng)管系統(tǒng)可統(tǒng)計出單小區(qū)現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務(wù)量，小區(qū)m現(xiàn)網(wǎng)4G網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)量標(biāo)記為，則基于以上分析，其規(guī)劃期末預(yù)測業(yè)務(wù)量為：

4.5 核算各小區(qū)擴(kuò)容需求并匯總得到全網(wǎng)容量規(guī)劃方案

根據(jù)設(shè)計要求和現(xiàn)網(wǎng)測試，可得單載頻實(shí)際承載能力為C，現(xiàn)網(wǎng)小區(qū)m的載頻配置數(shù)為em，則在規(guī)劃期末其載頻需求數(shù)為：

其余小區(qū)均可同理算出載頻需求數(shù)，則規(guī)劃期末全網(wǎng)的擴(kuò)容載頻需求總數(shù)為（n為規(guī)劃區(qū)域內(nèi)小區(qū)總數(shù)）：

此外，對于RRC連接用戶數(shù)的擴(kuò)容需求，從第二步可直接算出。

表3 各類區(qū)域的業(yè)務(wù)占比

表4 各類業(yè)務(wù)的增長率

5 四網(wǎng)協(xié)同建設(shè)策略

四類區(qū)域的用戶訴求不同，要求我們有針對性地配置網(wǎng)絡(luò)資源，滿足用戶需求同時盡可能提升投資效益。

高密度業(yè)務(wù)區(qū)域的用戶需求潛力旺盛，也是各運(yùn)營商爭奪市場的焦點(diǎn)。建議適度超前配置LTE網(wǎng)絡(luò)容量、打造多層的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，給用戶優(yōu)于競爭對手的第一印象，打造優(yōu)勢品牌形象。針對LTE網(wǎng)絡(luò)初期存在深度覆蓋不足的問題，可利用GSM網(wǎng)絡(luò)穿透能力強(qiáng)的特點(diǎn)，彌補(bǔ)LTE室內(nèi)覆蓋盲區(qū)，滿足用戶基本的語音需求；同時隨著2G用戶向4G遷移，GSM網(wǎng)絡(luò)負(fù)載減輕，建議逐步減少半速率的開啟，以優(yōu)化客戶語音感知。此外，在LTE終端使用比例較低的區(qū)域，可充分利用現(xiàn)有3G/WLAN網(wǎng)絡(luò)滿足用戶對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求。

中密度業(yè)務(wù)區(qū)域業(yè)務(wù)發(fā)展相對平穩(wěn)，主要采用宏基站方式進(jìn)行覆蓋。對于中高端用戶聚集的室內(nèi)區(qū)域如機(jī)關(guān)大樓、別墅群等，可有針對性地靈活采用微、皮、飛等小站型以完善覆蓋、提升網(wǎng)絡(luò)能力。

對于低密度業(yè)務(wù)區(qū)域，建議充分發(fā)揮現(xiàn)網(wǎng)GSM的廣覆蓋優(yōu)勢以保障語音業(yè)務(wù)的體驗，同時引入LTE增強(qiáng)覆蓋的新技術(shù)如高增益天線、8T16R等以保障投資效益。對于業(yè)務(wù)突發(fā)區(qū)域建議采用應(yīng)急車、便攜式基站等臨時應(yīng)急措施，滿足用戶需求同時節(jié)省投資。

6 總結(jié)

為提高LTE容量規(guī)劃方案的準(zhǔn)確度，本文引入了一種基于區(qū)域柵格的規(guī)劃方法：一方面差異化分析了各區(qū)域柵格業(yè)務(wù)的發(fā)展規(guī)律和市場策略，提高了準(zhǔn)確度；同時還考慮了四網(wǎng)協(xié)同的影響，保證了分析的全面性。最后本文針對四類區(qū)域，對方案落地的建設(shè)策略做了具體分析和建議。

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