線狀場景下移動網用戶分層方法分析研究

張國鵬 谷俊江 任 飛

中國聯合網絡通信集團有限公司江蘇省分公司

0 引言

高鐵網絡是典型的線狀場景，當列車經過時，車廂內用戶數的突然增加會導致周邊基站話務激增，忙時話務量和閑時話務量差距明顯，呈現明顯的“潮汐現象”。基站小區在資源分配和調度上沒有區別功能，高鐵車廂內手機和車廂外手機同時占用相同的基站小區，并且采用同等的調度策略，由于高鐵列車的穿透損耗很大，車廂內手機接收到的網絡信號電平遠低于車廂外的大網手機，同時由于高鐵速度快，車廂內手機獲得的網絡信號強度強弱波動非常大，以上這些原因都會令車廂內手機用戶獲得的網絡資源能力低于車廂外用戶，導致車廂內手機用戶感知差。而當前的主設備廠家采用的“低速遷出”算法雖然可以實現一部分低速用戶遷移到“低速用戶資源層”載波，但遷出比例只能實現50%左右，效果不理想。

針對以上存在的問題，提出一種新的高低速用戶綜合分離方法，能夠實現高速用戶和低速用戶的全量分離，最終實現高速用戶和低速用戶在不同網絡資源上承載使用，能有效提升高速用戶的使用感知。

1 傳統高低速用戶分離方法介紹

當前高鐵4G網絡主要采用“L1800頻段+L2100頻段”雙載波組網方式，鑒于L2100頻段的信號相對干凈、網內干擾小，質量明顯優于L1800頻段小區（以下簡稱“小區”），因此一般將L2100網絡作為承載高鐵用戶的專用承載網。傳統主設備廠家高鐵網絡優化策略是通過重選、切換等方式，使用戶優先占用L2100頻段小區，而后通過低速遷出算法將低速用戶遷移到L1800頻段小區。

該算法存在以下缺點：

（1）通過設置“返回帶”將用戶強行推送到L2100小區，這會造成大量用戶占用L2100小區，導致用戶感知下降，而L1800小區資源則造成浪費。同時為避免占用L2100用戶切換到L1800小區，會通過參數策略增加載波間切換難度，因此勢必影響大網用戶切換，容易引起用戶投訴。

（2）低速遷出方法是根據一段時間內計算出的用戶移動速度達到一定門限時，才最終判定為低速用戶，因此受基站處理能力的影響，目前真正能實現低速用戶遷出的比例在50%左右。

（3）該算法無法迅速將占用L1800小區的高速用戶推送到L2100小區，只能在高鐵沿線設置“返回帶”，將用戶強行推送至L2100小區。“返回帶”設置過多會嚴重影響大網用戶，設置過少則可能推送失敗。

2 高低速用戶分層方法研究

2.1 分層方法1

通過配置空閑態重選參數和鄰區關系，使大網用戶（移動性較低）占用低速用戶資源層，并可在同層順利切換；高速移動用戶因本站無異頻鄰區關系，只能向高速用戶資源層切換，從而實現高低速用戶分離。

步驟一：所有用戶空閑態重選駐留在低速用戶資源層小區。

步驟二：配置相同用戶資源層之間鄰區關系，即L1800添加L1800鄰區關系，L2100添加L2100鄰區關系。

步驟三：同站低速用戶資源層（L1800小區）不配置高速用戶資源層（L2100小區）鄰區關系，配置相鄰基站低速用戶資源層（L1800小區）與高速用戶資源層（L2100小區）鄰區關系。如圖1所示。

圖1 用戶分層分離方法1

2.2 分層方法2

方法1存在一定問題，即高鐵列車車廂外的大網用戶也可能有移動性需求，它在慢速移動的過程中，因為觸發了小區間切換事件，實際上該用戶也會被切換遷移到高速用戶資源層。

因此結合傳統低速用戶遷出算法和方法1，確定方法2如下：

步驟一：采用方法1先將所有用戶優先駐留在低速用戶資源層小區，把所有存在移動性的用戶（高速+低速）遷入高速用戶資源層（L2100小區）。固定用戶不受影響。

步驟二：利用傳統低速遷出算法，將低速用戶重新遷移到低速用戶資源層（L1800小區）。如圖2所示。

圖2 新型用戶分層分離方法2

最終通過以上2步，進行高低速用戶雙向遷移，實現高低速用戶的徹底分離。

3 高低速用戶分層方法實施與驗證

3.1 參數配置

（1）先讓所有用戶空閑態重選駐留在L1800小區

設置L1800頻段小區空閑態駐留優先級高于L2100小區，用戶占用L2100小區后，在每次數據業務完成進入空閑態后，重選至L1800小區，用戶在空閑態全部占用在L1800小區上。

（2）讓大網用戶只能在L1800上產生業務

不設置L1800小區和同站L2100小區的鄰區關系，大網用戶因位置移動性少，發起業務后，保持在本小區繼續發生業務，不會占用L2100小區。

（3）讓高鐵用戶在發起業務時切換至L2100小區

只設置L1800小區和相鄰站L2100小區的鄰區關系，因為高鐵用戶進入空閑態占用L1800小區后，發起業務時基本都是處在移動過程中，通過鄰區參數控制，使得從L1800小區只切換至相鄰的L2100小區。

（4）高鐵用戶在L2100小區產生業務后，列車移動的過程中，正常切換至相鄰的L2100小區，不與L1800小區發生切換。

具體參數設置情況如表1所示。

表1 I2、I4站點數量

3.2 測試驗證

3.2.1 站下定點測試驗證

如圖3所示，模擬公網用戶在高鐵旁進行覆蓋測試，公網用戶發起業務后，雖然東門立交L2100小區連接態優先級較高，但由于東門立交L1800未定義同站L2100小區鄰區，所以終端一直穩定占用東門立交L1800小區（頻點1650）。在車輛行駛至東門立交與風雷立交站點切換帶位置，終端切換至風雷立交L2100小區（頻點450）。

圖3 定點測試分析

3.2.2 高鐵線路驗證測試

高鐵線路上，由于L1800小區已添加L2100小區鄰區關系，且L2100連接態優先級較高，線路上終端可穩定占用L2100小區（頻點450）。

京滬高鐵無錫段L2100優化實施后：測試下載速率從5.35Mbps提升到12.2Mbps，提升128%；SINR從7.046dB提升到10.15dB。如圖4所示。

圖4 全線測試分析效果

3.3 KPI指標對比

（1）優化方案實施前后流量對比

優化實施后，京滬高鐵無錫段日均流量從200GB提升至228GB，L2100流量由86GB提升至165GB。

（2）優化方案實施前后用戶數對比

整體用戶數從1718個提升至1737個，無明顯變化。

（3）優化方案實施前后用戶速率對比

策略實施前后整體單用戶速率由4.75Mbps提升至11Mbps，提升132%。實施后L1800單用戶速率10.8Mbps，L2100單用戶速率11.2Mbps，說明兩個載波速率較為平衡，高鐵用戶感知與大網用戶感知速率接近。

4 結束語

本文提出一種高低速用戶的綜合分離方法，通過鄰區配置、切換策略、重選策略與傳統低速遷出功能的有機結合，不僅彌補了低速遷出功能的不足，而且能夠實現高速用戶和低速用戶的全量分離，最終實現高速用戶和低速用戶在不同網絡資源上承載使用，典型的高鐵場景下路測速率提升128%，有效提升了用戶感知，同時兼顧了大網用戶體驗，最終使高速用戶感知速率和大網用戶接近，達到網絡的整體均衡。