TD-LTE網(wǎng)絡(luò)容量?jī)?yōu)化方法研究

王琦

【摘要】 隨著TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的商用和市場(chǎng)發(fā)展，中移動(dòng)4G用戶(hù)數(shù)已經(jīng)達(dá)到了3.77億戶(hù)，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)也逐步由2/3G網(wǎng)絡(luò)向4G網(wǎng)絡(luò)遷移，TD-LTE網(wǎng)絡(luò)在業(yè)務(wù)承載中承擔(dān)了重要的角色。但隨著網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷的增加，局部區(qū)域也出現(xiàn)了容量瓶頸，4G業(yè)務(wù)快速發(fā)展對(duì)運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)的容量?jī)?yōu)化工作提出了全新挑戰(zhàn)，如何進(jìn)一步提升TD-LTE網(wǎng)絡(luò)容量有必要進(jìn)行深入研究。本文分析了影響TD-LTE網(wǎng)絡(luò)容量的因素，總結(jié)了常用的網(wǎng)絡(luò)容量?jī)?yōu)化方法，對(duì)實(shí)際的工程建設(shè)和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作有一定的借鑒作用。

【關(guān)鍵詞】 TD-LTE 容量 擴(kuò)容 優(yōu)化

一、概述

LTE網(wǎng)絡(luò)是由3GPP組織制定的UMTS技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的長(zhǎng)期演進(jìn)，分為T(mén)DD模式和FDD模式。TD-LTE網(wǎng)絡(luò)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(xiàn)容量瓶頸，因此各運(yùn)營(yíng)商應(yīng)盡早研究熱點(diǎn)區(qū)域TDLTE網(wǎng)絡(luò)容量?jī)?yōu)化方法，以提升基站吸收業(yè)務(wù)的能力，保障用戶(hù)業(yè)務(wù)感知。一般網(wǎng)絡(luò)容量?jī)?yōu)化工作按以下幾個(gè)步驟進(jìn)行，研究網(wǎng)絡(luò)容量影響因素、制定網(wǎng)絡(luò)容量評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)、優(yōu)化方法和策略的選擇、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化調(diào)整和優(yōu)化后的測(cè)試評(píng)估。

二、TD-LTE網(wǎng)絡(luò)容量影響因素

TD-LTE網(wǎng)絡(luò)容量有很多表征指標(biāo)，如小區(qū)吞吐量、用戶(hù)吞吐量、激活用戶(hù)數(shù)、非激活用戶(hù)數(shù)、VoLTE容量、最大在線(xiàn)用戶(hù)數(shù)和最大并發(fā)用戶(hù)數(shù)等。與網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化水平相關(guān)的主要是小區(qū)吞吐量、用戶(hù)吞吐量和VoLTE容量等；其余指標(biāo)主要與設(shè)備性能相關(guān)，一般在節(jié)假日保障時(shí)需重點(diǎn)考慮，本文主要討論小區(qū)吞吐量的提升。

TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的容量受很多因素的影響，比如系統(tǒng)總可用帶寬、頻率復(fù)用方式、時(shí)隙配置、MIMO技術(shù)、CP長(zhǎng)度、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷情況、業(yè)務(wù)模型和用戶(hù)行為、設(shè)備性能、調(diào)度算法和資源分配方式等等。以上影響因素中有些在站點(diǎn)開(kāi)啟后就固定下來(lái)，并不建議頻繁做復(fù)雜的優(yōu)化調(diào)整，日常容量?jī)?yōu)化中應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注總帶寬、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷情況和新技術(shù)的應(yīng)用。

三、TD-LTE網(wǎng)絡(luò)容量評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)

由于TD-LTE網(wǎng)絡(luò)通常采用同頻組網(wǎng)，屬于自干擾的網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)小區(qū)內(nèi)用戶(hù)數(shù)和業(yè)務(wù)達(dá)到一定規(guī)模后，小區(qū)吞吐量和無(wú)線(xiàn)資源利用率會(huì)出現(xiàn)拐點(diǎn)，即網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷達(dá)到一定程度且未有效分流時(shí)網(wǎng)絡(luò)容量會(huì)惡化。因此根據(jù)目前TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷情況，建議在分析和優(yōu)化系統(tǒng)容量時(shí)，優(yōu)先選出高價(jià)值高負(fù)荷的小區(qū)進(jìn)行優(yōu)化。評(píng)估小區(qū)的容量應(yīng)主要從小區(qū)業(yè)務(wù)特征、無(wú)線(xiàn)資源利用率、有效RRC連接數(shù)等幾個(gè)方面考慮。相關(guān)門(mén)限標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)負(fù)荷情況、市場(chǎng)預(yù)測(cè)情況和分年度資金下達(dá)情況進(jìn)行綜合考慮，如典型的門(mén)限標(biāo)準(zhǔn)可以設(shè)置為小區(qū)忙時(shí)TD-LTE網(wǎng)絡(luò)無(wú)線(xiàn)資源利用率>=利用率門(mén)限（50%）；小區(qū)忙時(shí)有效RRC連接平均數(shù)>=用戶(hù)容量門(mén)限（30個(gè)）；忙時(shí)小區(qū)下行流量>=下行流量門(mén)限（5GB）或忙時(shí)小區(qū)上行流量>=上行流量門(mén)限（1GB）。以上3點(diǎn)滿(mǎn)足任1點(diǎn)即可以將該小區(qū)評(píng)估為高負(fù)荷小區(qū)，應(yīng)優(yōu)先進(jìn)行容量?jī)?yōu)化。

四、TD-LTE網(wǎng)絡(luò)容量?jī)?yōu)化方法

2/3G網(wǎng)絡(luò)常規(guī)的容量提升方法主要是業(yè)務(wù)分流和載頻擴(kuò)容，這一類(lèi)的優(yōu)化方法在TD-LTE網(wǎng)絡(luò)仍然適用。同時(shí)TDLTE網(wǎng)絡(luò)由于其自身技術(shù)特性，相比于2/3G網(wǎng)絡(luò)有更加豐富的容量?jī)?yōu)化方法，如多網(wǎng)多頻段協(xié)同優(yōu)化和分流、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、頻率使用策略調(diào)整、異構(gòu)網(wǎng)應(yīng)用和新技術(shù)應(yīng)用等。

4.1載頻擴(kuò)容

載頻擴(kuò)容是通過(guò)在原小區(qū)增加TD-LTE載頻的方式提升基站吸收業(yè)務(wù)的能力，擴(kuò)容后終端根據(jù)場(chǎng)強(qiáng)選擇駐留和發(fā)起業(yè)務(wù)的載頻，同時(shí)原載頻和擴(kuò)容載頻間開(kāi)啟負(fù)載均衡功能，使用戶(hù)和業(yè)務(wù)均勻的承載在多個(gè)載頻上，用戶(hù)體驗(yàn)和基站業(yè)務(wù)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(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化

由于采用同頻組網(wǎng)，TD-LTE網(wǎng)絡(luò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)要求非常高，不合理的超高站、過(guò)近站等站點(diǎn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)影響較大，此類(lèi)問(wèn)題站點(diǎn)通過(guò)影響附近站點(diǎn)的覆蓋和干擾水平來(lái)影響系統(tǒng)的容量。因此對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)問(wèn)題點(diǎn)的優(yōu)化調(diào)整有助于提升網(wǎng)絡(luò)容量，可以考慮通過(guò)調(diào)整工程參數(shù)、系統(tǒng)參數(shù)、功率或站點(diǎn)搬遷整治等方式優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，周邊基站互相均衡業(yè)務(wù)量，提升小區(qū)容量。

4.3調(diào)整頻率使用策略

為了提高頻譜利用率，TD-LTE網(wǎng)絡(luò)以同頻組網(wǎng)為主，但是對(duì)于主要由于干擾引起的容量下降問(wèn)題，除結(jié)構(gòu)調(diào)整外也可以考慮頻率調(diào)整，局部采用異頻組網(wǎng)，使站點(diǎn)能夠回避同頻干擾的問(wèn)題，提升小區(qū)容量。

4.4 異構(gòu)網(wǎng)應(yīng)用

TD-LTE異構(gòu)網(wǎng)（HetNet）是在傳統(tǒng)的同構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中增加部署一系列功能多樣的小微基站來(lái)提升頻率使用效率，通常以較高發(fā)送功率的宏基站為基礎(chǔ)，輔以一些簡(jiǎn)單部署在宏基站范圍內(nèi)的低功耗站點(diǎn)，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(yīng)用能夠使基站更貼近用戶(hù)和業(yè)務(wù)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)盲點(diǎn)和熱點(diǎn)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的的覆蓋，吸收和分流業(yè)務(wù)，提升網(wǎng)絡(luò)容量。

4.5 新技術(shù)應(yīng)用

隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和演進(jìn)，新的技術(shù)應(yīng)陸續(xù)引入到網(wǎng)絡(luò)中來(lái)，通過(guò)軟硬件升級(jí)的方式提升小區(qū)的吞吐量，如小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)和Massive MIMO等技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法和理念應(yīng)該隨著網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)而創(chuàng)新。

小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)改善了TD-LTE網(wǎng)絡(luò)由于采用OFDMA技術(shù)而導(dǎo)致的小區(qū)邊緣用戶(hù)干擾嚴(yán)重的問(wèn)題，各大廠(chǎng)商紛紛提出了OFDMA的干擾協(xié)調(diào)/避免技術(shù)。TD-LTE的系統(tǒng)的干擾協(xié)調(diào)技術(shù)的核心思想在于采用頻率復(fù)用技術(shù)，使得相鄰小區(qū)之間的干擾信號(hào)源的距離盡可能遠(yuǎn)，從而抑制相鄰小區(qū)的干擾，達(dá)到改善傳輸質(zhì)量，提高吞吐量的效果。Massive MIMO是通過(guò)引入大規(guī)模的天線(xiàn)陣列，在水平和垂直兩個(gè)維度動(dòng)態(tài)調(diào)整信號(hào)方向形成信號(hào)能量更集中、方向更精準(zhǔn)的波束，支持更多用戶(hù)在相同資源上并行傳輸，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的精準(zhǔn)覆蓋、降低干擾，提升小區(qū)吞吐量及邊緣用戶(hù)速率。

4.6 容量?jī)?yōu)化方法的選擇

在實(shí)際工作中容量?jī)?yōu)化的方法有很多，各類(lèi)方法也可以混合使用，在選擇時(shí)首先應(yīng)考慮保護(hù)已有投資，盡量在不額外追加投資或大規(guī)模替換的情況下提升網(wǎng)絡(luò)容量，即優(yōu)先選用結(jié)構(gòu)優(yōu)化和調(diào)整頻率的方式提升小區(qū)容量；在以上方法效果不明顯的情況下，考慮通過(guò)載波擴(kuò)容和異構(gòu)網(wǎng)、小區(qū)分裂等需新增設(shè)備和投資的方式提升網(wǎng)絡(luò)容量；新技術(shù)引入應(yīng)通過(guò)試點(diǎn)的形式論證并陸續(xù)推廣，使用時(shí)注意應(yīng)用場(chǎng)景和新技術(shù)的局限性。

五、結(jié)語(yǔ)

TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的容量?jī)?yōu)化是提升用戶(hù)業(yè)務(wù)感知和運(yùn)營(yíng)商收入的重要手段之一，網(wǎng)絡(luò)容量?jī)?yōu)化水平對(duì)營(yíng)造運(yùn)營(yíng)商的品牌形象也有非常重要的作用，隨著TD-LTE網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和市場(chǎng)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)容量的優(yōu)化需求會(huì)越來(lái)越迫切， 網(wǎng)絡(luò)容量?jī)?yōu)化方法的研究和應(yīng)用具有深遠(yuǎn)意義。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 張守國(guó)等. LTE無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化實(shí)踐[M].2014

[2] 吳文波. LTE網(wǎng)絡(luò)容量?jī)?yōu)化方法研究[J].中國(guó)新通信：2014（23）

[3] 3GPP TS 36.213.Evolved Universal Terrestrial Radio Access（E-UTRA）；Physical Layer Procedure（Release11）[S]

[4] 鮑俊，鄧勇. TD-LTE下行吞吐量的優(yōu)化方案分析[J].現(xiàn)代電信科技：2015（03）