基于業務體驗的4G/5G網絡智簡部署研究

謝 陶

（中國移動通信集團重慶有限公司，重慶 401121）

1 研究背景

5G建設初期，4G網絡承載流量整體仍呈上漲趨勢，且熱點場景存在高負荷下的網絡質量風險。如何合理規劃建設5G，如何在4G無投入情況下，做到資源最大化利用，是運營商目前亟待研究的問題。已有的4G資源拆閑方式，更多地僅考慮4G當前的業務情況及覆蓋情況，對當前4G資源進行拆閑評估。而本文通過4G/5G基于業務體驗智簡部署研究，解決如何合理規劃建設5G，如何在4G無投入情況下，做到資源最大化利用，考慮更全面，更有前瞻性。

2 基于業務體驗的4G/5G網絡智簡部署研究

基于5G業務的發展和演進，以柵格化或者物理站址為對象進行綜合評估，以各種業務類型（4K, 2K,1080P, P2P, IM, Web, File Access）對網絡速率的需求，以及各種業務類型的占比情況，計算目標網絡的單用戶業務能力最低速率保障，然后綜合用戶數和業務量的演進變化情況進行預測分析。得到5G目標網的建設需求（4.9 Gbps, 2.6 Gbps/100 Mbps, 2.6 Gbps/160 Mbps,700 Mbps），以及4G網絡的簡化和重構，城市中心區域考慮多層5G立體+4G智簡組網，鄉鎮和農村考慮5G智簡和4G立體組網[1]，綜合評估建立資源池，實現動態調度和部署。如圖1所示。

圖1 方案框架

2.1 方案流程說明

方案流程總體分3步驟，分別簡要說明如下。

（1）步驟一。首先進行柵格對象劃分，柵格對象劃分，可基于等比多邊形劃分、簇邊界劃分，也可基于城市二級道路進行劃分。

（2）步驟二。在對各柵格進行平均體驗速率需求評估，評估需要先對4G/5G用戶數、業務量進行預測分析，進而計算單用戶體驗速率需求，再結合柵格內現有資源進行評估，是否滿足預測需求，進而對柵格進行資源重構和建設需求評估。

（3）步驟三。根據上一步需求評估結果，進行資源部署調整，若柵格內現有資源遠超過預測需求，則需進行資源重構，拆除部分閑置資源納入閑庫，供新建/擴容使用。反之則從閑庫抽取資源進行新建/擴容。整體方案實施流程圖如圖2所示。

圖2 方案實施流程示意圖

2.2 柵格對象劃分

柵格數據就是將空間分割成有規律的網格，每一個網格稱為一個單元，并在各單元上賦予相應的屬性值來表示實體的一種數據形式。結合實際地理特征風貌、基站數量、無線傳播多徑特性，采用不同的柵格劃分方式，主要有基于等比多邊形劃分、基于簇邊界劃分、基于二級路網劃分。

2.3 體驗需求測算

以各業務類型（4K, 2K, 1080P, P2P, IM, Web,File Access）對網絡速率的需求，以及各種業務類型的占比情況，計算單用戶體驗速率總需求，從而加權計算用戶平均體驗速率需求。

2.3.1 業務類型網絡需求計算

在進行需求測算之前，要對各類型業務網絡需求進行測算，用于后續柵格最低速率保障計算，對后續需求評估起著直觀重要的作用[2]。由于互聯網業務的多樣化發展，各類型業務流量均呈現爆發式增長，同時各類型業務對網絡需求不盡相同。建議根據理論吞吐量計算，同時結合實際驗證測試，計算各業務類型上下行基礎保障速率。如表1所示。

表1 常見業務類型的上、下行網絡需求

2.3.2 預估目標網業務占比

2.3.2 .1 用戶量預估

基于4G/5G歷史用戶數變化趨勢，計算4G/5G用戶數月度增長因子，通過月度增長因子進行短期4G/5G用戶數趨勢預估。

以C市為例，從4G/5G歷史數據來看，5G用戶數整體逐月保持約10.91%增長。同時考量每年4、9月新機發布集中月，以及6、11月線上購物狂歡節、春節年貨節等因素影響，對上述5個月度分別予以70%～80%的月度增長因子加權，從而進行用戶數預測。預測在2021年底5G用戶數將達到23%左右，2022年5月用戶數占比將反超4G，6月將達到56%左右。

2.3.2 .2 業務量預估

結合4G/5G用戶數預測結果，再結合單扇區在網用戶數與業務量正相關關系、各業務量占比關系，可以進一步推測計算出目標網各類型業務量變化趨勢。以C市為例，業務量預估前后數據對比示例如表2所示。

表2 業務量預估前后數據

續表

2.3.3 計算最低速率保障

結合4G/5G網絡各業務類型業務量占比預估結果，以及各業務網絡速率需求，計算單用戶體驗速率總需求，從而加權計算用戶平均體驗速率需求[3]。如表3所示。

表3 最低保障速率

計算方式如下：Throughput Per Session(kbit)=目標網絡業務量占比×各業務類型基礎網絡需求，單用戶體驗速率需求（kbps）=所有業務類型Throughput Per Session(kbit)之和（4G/5G，上/下行分別計算），所有類型用戶平均體驗速率需求=單用戶體驗速率需求（kbps）×1.35（加權系數）。

2.4 方案部署實施

結合目標網絡的單用戶業務能力最低速率保障要求，以及用戶數和業務量的演進驗證預測結果，綜合計算可以得到每柵格5G目標網的建設需求（4.9 Gbps,2.6 Gbps/100 Mbps, 2.6 Gbps/160 Mbps, 700 Mbps），以及4G網絡的簡化和重構需求。若柵格現有資源可以滿足目標網絡最低速率保障要求以及用戶數/業務量承載需求，即納入重構需求，反之納入建設需求。

將滿足拆閑條件的小區進行拆閑，將拆閑資源入閑置資源庫，供現網高負荷需擴容或新建站需資源時進行資源循環利用，達到網絡資源動態調度和部署目的，在實現5G多制式智簡部署的同時，同步完成4G智簡組網目標。

3 結束語

5G網絡是當前移動網絡發展的重點，人們對于移動網絡的需求不斷的增加，面對飛速擴張的5G網絡，以及無投入但業務短期仍然持續上升的4G網絡，從用戶真實體驗出發，以柵格化為對象進行綜合評估，以各種業務類型對網絡速率的需求，以及各種業務類型的占比情況，計算目標網絡的單用戶業務能力最低速率保障，然后綜合用戶數和業務量的演進變化情況進行預測分析。得到5G目標網的建設需求，以及4G網絡的簡化和重構，綜合評估建立資源池，實現動態調度和部署。