基于用戶感知的TD-LTE擴容方法研究

周明

【摘要】 隨著產業鏈的成熟和市場的發展，LTE網絡優化的重點從關注網絡覆蓋延伸到關注LTE用戶和流量的增長帶來的網絡容量問題。網絡擴容的原則和方法是什么，什么樣的擴容方案最能有效地提升客戶感知，本文主要討論現有的幾種擴容方法帶來的用戶感知改善。

【關鍵詞】 擴容 業務類別 RRC用戶連接數 下載速率 熱點區域

一、現網情況簡介

1.1 網絡規模

目前某地市移動公司LTE網絡一共擁有站點4486個，小區14025個。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 網絡流量

該地市近三個月的上下行流量之和增長均超過20%，業務量迅速急需對網絡容量進行深度評估與擴容，如下圖所示。

從不同的角度考慮，對于擴容方案制定有如下幾種方案。

二、基于業務類別的擴容

LTE承載了種類繁多的業務類型，各類業務類型對于QCI的要求不同，針對不同的業務特點尤其是對速率要求的不同定義擴容標準，能夠精確把握用戶需求、提升用戶感知。

E-RAB（E-UTRAN Radio Access Bearer）是標識一個無線數據和相應的S1承載的連接。可以依據業務類別和ERAB流量的映射，以平均ERAB流量為標準，將小區分為小包，中包，大包三類。

分類小區業務特性

小包業務以即時通信類業務為主，主要為微信、QQ等。業務特性表現為單用戶流量小、突發性高、速率要求較低、信令開銷大，單小區能夠支持的用戶數多；

中包業務以web業務為主，包括web瀏覽、http下載等。業務特性表現為單用戶流量較大、速率要求較高，信令開銷適中，單小區能夠支持的用戶數較多等；

大包業務以視頻業務為主，包括web視頻、微信視頻、FTP下載等。業務特性表現為單用戶流量大、速率要求高，單小區能夠支持的用戶數少；

VoLTE業務分為語音業務和視頻業務，語音業務每E-RAB流量在500KB-600KB左右，屬于中包業務；視頻業務每E-RAB流量在3MB以上屬于大包業務。

建議擴容標準

根據業務模型差異，將小區分為小包（即時通信）、中包（WEB瀏覽）、大包（視頻）三類，擴容的門限：

小包小區：忙時利用率門限（40%），RRC數門限（50個），下/上流量門限（2.2GB/0.3GB）

中包小區：忙時利用率門限（50%）， RRC數門限（20個），下/上流量門限（3.5GB/0.3GB）

大包小區：忙時利用率門限（70%）， RRC數門限（10個），下/上流量門限（5GB/0.3GB）

本地網三類業務小區的占比：

當前的業務類型以小包業務為主，同時中包和大包業務正在不斷地增長。PRB的利用率相對較低，目前三類小區的PRB忙時利用率均未達到門限值，有較大的余量。隨著LTE業務的不斷增長，今后可以參照擴容標準進行擴容。但是從RRC連接用戶數和流量的角度仍有87個小包小區、148個中包小區、5個大包小區滿足擴容條件，詳細列表如下：

三、基于RRC連接用戶數的擴容

當RRC的連接用戶數達到基站RRC連接用戶數的門限后，新的RRC連接請求會因為license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。

3.1 基于Grace Period狀態進行RRC License擴容

愛立信的每個基站上都有RRC License的智能保障功能，當某個基站上RRC連接數超過RRC License限制且時間長度超過一定范圍后，RRC License智能保障功能Grace period將會激活，提供14天的RRC License擴容緩沖期。此期間內，超過license限制的RRC連接請求將會正常建立，14天之后超過License門限的RRC連接建立請求將會被拒絕。

所以，可以參考Grace period的狀態可以制定擴容方案：如果Grace period狀態目前已經激活，說明在此前14天的時間段內站點RRC連接數已經超過了RRC License門限值，需要擴容RRC License。如果Grace period功能已經失效，表明站點之前出現過長時間（超過14天）的RRC連接用戶數超限的情況，急需擴容RRC License。根據Grace period狀態需要擴容RRC License的小區2個，列表梳理如下：

3.2 基于潛在RRC License擁塞風險小區進行擴容

一些熱點小區一直保持較高的RRC連接用戶數，雖然還未達到RRC License的門限，但隨著市場的發展LTE用戶數不斷增多，高用戶數小區存在將來RRC license超限的風險。提取小區最高RRC連接用戶數指標進行分析，可以提前發現RRC License擁塞風險小區，提出RRC License擴容申請。以下是RRC的連接用戶數達到RRC License 70%門限的小區17個，詳細列表如下：

四、基于下載速率的擴容需求

在LTE網絡中，視頻的等待時間是影響客戶感知的關鍵因素，需要較大的下載速率才能滿足較好的用戶體驗，所以大包視頻業務感知對于速率要求最為敏感。從點擊視頻播放鍵到視頻畫面出現的間隔如果超過一定時間，用戶的體驗就會變差，甚至放棄觀看。根據大數據統計結果：

等待時間超過4s，10%的用戶會離開。

等待時間超過10s，40%的用戶會離開。

從視頻碼率和下載速率的對應模型可以看出，更高的下載速率才能滿足更低的視頻等待時間的要求。要滿足小區下90%的用戶能體驗良好720p視頻觀感，需要滿足網絡的平均下載速率達到20Mbps的要求。

提取現網一周的的所有小區的UE平均吞吐率和平均用戶數指標，制作關聯散點圖。可以看出，當小區平均用戶數超過70個以后，小區的UE平均吞吐率已經不能滿足觀看720P視頻需要20Mbps的下載速率的需求，且UE的平均吞吐率呈現明顯下降趨勢。

結論：為滿足用戶對于視頻業務的感知，對于大包業務小區，當小區的平均用戶數超過70之后，需要對對應小區進行擴容，以滿足視頻業務需要的下載速率。以下是滿足視頻業務擴容條件的小區共計2個：

五、基于熱點區域的擴容需求

目前LTE網絡流量呈現集中趨勢，一些熱點區域承載的網絡流量往往是其他區域的幾倍甚至幾十倍之多。較多用戶的涌入，導致用戶平均速率降低，影響用戶體驗。熱點區域流量大，流量發展潛力也較大，需要對熱點區域進行擴容，以滿足高流量的承載需求，提升用戶體驗，同時應對未來的發展。

提取本地網所有小區的流量指標，發現有20%的小區承載了超過50%的網絡流量，通過地圖工具制作撒點圖，發現高流量小區呈現集中分布的現象。為應對LTE用戶的發展，承載更多流量的需求，建議對熱點區域的站點進行擴容。擴容后可以開啟載波聚合功能，進一步提高無線資源利用效率，提高下載速度，提高用戶使用體驗。

結論：為應對未來移動流量的發展，提升用戶使用感知，建議對于高流量站點出現的集中區域進行擴容，同時可開啟載波聚合功能，提高資源利用率和下載速率，進一步提升用戶感知。本地網中熱點區域小區共計1957個，詳細列表如下：

六、結 束語

本文結合某地市移動本地網現有數據，從業務類別、RRC連接用戶數、下載速率、基站覆蓋區域類型等不同角度探討了擴容的原則和方法。在實際網絡優化過程中，優化工程師可以根據本地網的實際特點選擇合適的擴容方法。

參 考 文 獻

[1]中國移動通信集團公司 TD-LTE無線網絡性能測試規范[Z].2016

[2]中國移動通信集團公司 TD-LTE重疊覆蓋及網絡結構關鍵問題分析2015

[3]中國移動通信集團公司 TD-LTE容量規劃原則與指導 2016

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