（中國移動通信集團廣東有限公司中山分公司，中山 528400）

TD-LTE室分高負荷小區(qū)解決方案的研究

楊庭勛，陳景航

（中國移動通信集團廣東有限公司中山分公司，中山 528400）

TD-LTE室分小區(qū)高負荷直接影響室內(nèi)4G終端的下載速率、接通率和掉線率等各項指標(biāo)，從而導(dǎo)致客戶感知急劇下降，而且由于室內(nèi)無線環(huán)境的封閉性，室分小區(qū)之間的覆蓋獨立性，僅僅通過參數(shù)均衡的手段達到負荷降低的效果非常不明顯，因此本文針對目前影響室內(nèi)用戶感知的高負荷問題，從高負荷小區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)出發(fā)，提出各類降低室分小區(qū)負荷的方法，對室分小區(qū)高負荷問題進行分析、研究與解決，從而作為研究方法提供給TD-LTE室內(nèi)小區(qū)負荷均衡與優(yōu)化相關(guān)指導(dǎo)意見。

負荷；雙載波；均衡；F頻升級；擴容；小區(qū)分裂；覆蓋

隨著4G移動用戶的爆炸性增長，熱點區(qū)域的TDLTE網(wǎng)絡(luò)雛形已經(jīng)不能保障多用戶的業(yè)務(wù)需求，降低負荷提升用戶感知的長遠部署顯得越發(fā)重要。高負荷直接影響網(wǎng)絡(luò)的各項指標(biāo)，包括無線接通率、掉線率、下載/上傳速率等，從而導(dǎo)致占用高負荷小區(qū)的用戶感知急劇下降。在移動4G網(wǎng)絡(luò)蓬勃發(fā)展的階段，有效降低小區(qū)負荷，提升用戶感知及關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)變得尤為重要。本文通過理論分析與實踐探索相結(jié)合的手段，對TDLTE室分小區(qū)高負荷問題進行解決方案的探討，總結(jié)出一系列室分小區(qū)高負荷的優(yōu)化方法，為后續(xù)的室內(nèi)熱點區(qū)域用戶感知提升提供有效的解決方案。

1 TD-LTE高負荷小區(qū)標(biāo)準(zhǔn)及篩選

TD-LTE高負荷小區(qū)對用戶感知造成的負面影響很大，其中包括下載/上傳速率急劇下降，接通率明顯降低，掉線率顯著提升等。如何界定該小區(qū)為高負荷小區(qū)，我們把用戶行為產(chǎn)生的業(yè)務(wù)量分為大分組、中分組、小分組3類，并按如下方法界定高負荷小區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)。

（1）確定小區(qū)最忙時：根據(jù)每小時上下行流量之和最大值排序，取最大值的小時。

（2）按ERAB流量進行小區(qū)大、中、小分組分類，判定高負荷小區(qū)標(biāo)準(zhǔn)如下。

大分組小區(qū)：（上行：ERAB流量不小于1 000 kB，且有效RRC連接平均數(shù)大于10，且上行PUSCH利用率大于50%，且上行流量大于0.3 GB）或（下行：ERAB流量不小于1 000 kB，且有效RRC連接平均數(shù)大于10，且下行PDSCH利用率大于70%或PDCCH利用率大于50%，下行流量大于5 GB）。

中分組小區(qū)：（上行：1 000 kB大于ERAB流量不小于300 kB，且有效RRC連接平均數(shù)大于20，且上行PUSCH利用率大于50%，且上行流量大于0.3 GB）或（下行：1 000 kB大于ERAB流量不小于300 kB，且有效RRC連接平均數(shù)大于20，且下行PDSCH利用率大于50%或PDCCH利用率大于50%，且下行流量大于3.5 GB）。

小分組小區(qū)：（上行：300 kB大于ERAB流量，且有效RRC連接平均數(shù)大于50，且上行PUSCH利用率大于50%,且上行流量大于0.3 GB）或（下行：300 kB大于ERAB流量，且有效RRC連接平均數(shù)大于50，且下行PDSCH利用率大于40%或PDCCH利用率大于50%，且下行流量大于2.2 GB）。

（3）大、中、小分組中，上下行結(jié)果需剔重。

部分指標(biāo)統(tǒng)計公式：

ERAB流量（kB）=（小區(qū)用戶面上行字節(jié)數(shù)+小區(qū)用戶面下行字節(jié)數(shù)）/ERAB建立成功數(shù)。

上行PUSCH利用率=上行PUSCH PRB占用平均數(shù)/上行PUSCH PRB可用平均數(shù)。

下行PDSCH利用率=下行PDSCH PRB占用平均數(shù)/下行PDSCH PRB可用平均數(shù)。

PDCCH利用率=PDCCH信道CCE利用率。

上（下）行流量（GB）=小區(qū)用戶面上（下）行字節(jié)數(shù)/1 000。

2 TD-LTE室分小區(qū)降負荷方法的研究

根據(jù)上述高負荷小區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)，成為高負荷小區(qū)的主要決定因素是上下行共享信道（PUSCH和PDSCH）利用率，因此降負荷的總體原則，需以信道利用率為基礎(chǔ)，同時參考小區(qū)承載能力、有效RRC連接用戶數(shù)以及小區(qū)吞吐量情況進行開展。

根據(jù)表1中的8種網(wǎng)絡(luò)負荷情形，室內(nèi)熱點小區(qū)針對第1、2類總體資源不足以及RB承載效率低情形進行降負荷方案研究。

2.1 多載波負荷均衡

隨著4G用戶的快速增長，熱點區(qū)域小區(qū)負荷逐漸升高，用戶的不均勻分布導(dǎo)致部分小區(qū)出現(xiàn)高負荷情況，熱點區(qū)域小區(qū)均勻覆蓋和單載波已經(jīng)不能保障用戶的需求，小區(qū)間覆蓋伸縮和多載波部署越來越重要。

表1 負荷等級分類表

室分同頻雙載波組網(wǎng)主要適用于人口密度比較大且分布均勻的區(qū)域，單載波容量受限的場景，兩個20 Mbit/s小區(qū)使用相同的功率配置，覆蓋完全相同的物理區(qū)域。目前中國移動室內(nèi)小區(qū)單載波主用E1頻點2 330 MHz，新建小區(qū)的另一個中心頻點為2 350 MHz，即該小區(qū)配置雙載波，此時記2 330 MHz頻點的小區(qū)為1小區(qū)，2 350 MHz頻點的小區(qū)為2小區(qū)。室分同頻雙載波功能測試步驟如下。

（1）首先關(guān)閉2小區(qū)，關(guān)閉負荷均衡功能，使用6臺UE同時接入1小區(qū)進行下載業(yè)務(wù)，記錄每個UE的RSRP、SINR及下載速率，統(tǒng)計此條件下的小區(qū)下行總吞吐量及UE平均下載速率。

（2）打開2小區(qū)，開啟雙載波負荷均衡功能，在步驟（1）的條件下（所有UE的下載任務(wù)未中斷），通過設(shè)置PRB參數(shù)、負荷均衡門限，觀察這些之前接入1小區(qū)做業(yè)務(wù)的UE是否會通過負荷均衡遷移至2小區(qū)。

（3）如果上一步驟中有部分UE成功從1小區(qū)遷移至2小區(qū)，說明該功能生效，此時分別記錄各個UE所在的小區(qū)、RSRP、SINR及下載速率，并統(tǒng)計小區(qū)的下行總吞吐量及UE平均下載速率。目前同覆蓋雙載波的部署采用負荷均衡的方式，保證兩個載波用戶盡可能均勻分配，達到負荷分擔(dān)的目的。

2.2 新增小區(qū)/同站TD-SCDMA小區(qū)F頻升級

當(dāng)多載波依然無法滿足熱點區(qū)域業(yè)務(wù)需求時，可以通過新增小區(qū)或者同站TD-SCDMA小區(qū)進行F頻升級，相當(dāng)于同面積的覆蓋下新增一個E/F頻小區(qū)進行業(yè)務(wù)分擔(dān)，以滿足高業(yè)務(wù)場景需求。室分TD-SCDMA的F頻升級需要核查硬件/傳輸設(shè)備的支持能力，如CC板、RRU型號、光口傳輸能力等。新增小區(qū)/F頻升級的方法類似新建了1個室分小區(qū)，適用于覆蓋區(qū)域的多載波高負荷小區(qū)場景。

2.3 超級小區(qū)分裂

在TD-LTE組網(wǎng)前期，4G用戶終端量并不龐大，業(yè)務(wù)量增加并不顯著，因此有很多商業(yè)熱點犧牲容量將室分小區(qū)合并成了超級小區(qū)，以避免過多的小區(qū)切換以及小區(qū)間干擾，從而提升用戶在速率上的感知。然而隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，4G用戶數(shù)的猛烈劇增，合并后的超級小區(qū)容量遠遠不能滿足業(yè)務(wù)量的增長，因此當(dāng)超級小區(qū)高負荷時，可以通過分裂小區(qū)提升容量，降低負荷。超級小區(qū)物理模型與普通小區(qū)物理模型的區(qū)別如圖1所示。

圖1 超級小區(qū)和普通小區(qū)物理拓撲圖

超級小區(qū)分裂步驟：把圖1超級小區(qū)拆分3個普通小區(qū)：通過網(wǎng)管查詢，找出要拆分的超級小區(qū)；選中超級小區(qū)，并選中拆分，把原來合在一起的CP0～CP2，單獨分開，每一個小區(qū)對應(yīng)一個CP；選中要拆分的CP，本次要把超級小區(qū)拆為3個小區(qū)，所以選上CP0、CP1、CP2，就可以把超級小區(qū)拆分為3個普通小區(qū)。如果只要把1小區(qū)拆分出來，2、3小區(qū)不拆分，只需要選上CP0，就可以單獨把1小區(qū)拆分出來；規(guī)劃拆分出來的小區(qū)的PCI，配4G鄰區(qū)關(guān)系， 2G頻點，2G鄰區(qū)關(guān)系。

2.4 上下行子幀配比的變更

上下行子幀配比的變更主要針對上下行共享信道利用率差距較大的小區(qū)進行調(diào)整。例如有些熱點上傳業(yè)務(wù)遠遠大于下載業(yè)務(wù)，達到高負荷標(biāo)準(zhǔn)中的上行PUSCH利用率大于50%，且上行流量大于0.3 GB，而下載業(yè)務(wù)卻遠未達到下行PDSCH利用率大于70%或PDCCH利用率大于50%的情形，對此類場景，本文提出上下行子幀配比可以用1:3調(diào)整成2:2。調(diào)整后觀察小區(qū)的干擾情況，看是否因為上下行子幀配比的調(diào)整對周邊小區(qū)造成子幀及時隙干擾。

2.5 軟優(yōu)化調(diào)整

2.5.1 射頻優(yōu)化調(diào)整

參考信號功率調(diào)整，通過調(diào)整功率擴大和收縮小區(qū)覆蓋范圍。例如小區(qū)1和小區(qū)2分別覆蓋熱點場景1層的東面及中間區(qū)域，兩小區(qū)間覆蓋區(qū)域有小區(qū)域重疊，覆蓋區(qū)域物理連續(xù)，當(dāng)中間區(qū)域人數(shù)很多，而東面區(qū)域人數(shù)較少時，可通過增加1小區(qū)功率，擴大1小區(qū)覆蓋范圍，減少2小區(qū)功率，讓1小區(qū)分擔(dān)其部分業(yè)務(wù)達到均衡效果。

2.5.2 參數(shù)優(yōu)化調(diào)整

小區(qū)重選優(yōu)先級調(diào)整。降低高負荷小區(qū)的頻內(nèi)小區(qū)重選優(yōu)先級，提高低負荷鄰區(qū)的頻間小區(qū)重選優(yōu)先級，讓用戶盡可能重選駐留到低負荷的異頻小區(qū)。該方法適用于室內(nèi)同時有E頻和F頻的熱點小區(qū)。

小區(qū)切換偏置、切換遲滯、偏移、時延調(diào)整，以及切換策略A1/A2/A3/A4門限調(diào)整。調(diào)整高負荷小區(qū)到切換最多的前3個鄰區(qū)的切換難易度，改變切換帶讓用戶提前切換至低負荷小區(qū)，對于室內(nèi)外小區(qū)之間，加快室外向室內(nèi)駐留或者室內(nèi)向室外駐留。該方法適用于熱點覆蓋區(qū)域的室內(nèi)外小區(qū)之間的切換。

小區(qū)重選遲滯。降低高負荷小區(qū)的重選遲滯，升高低負荷小區(qū)的重選遲滯，以加快用戶向低負荷小區(qū)重選。該方法適用于同頻小區(qū)間的負荷分擔(dān)。

2.5.3 負荷管理參數(shù)調(diào)整

負荷均衡參數(shù)是用來平衡小區(qū)間、頻率間和無線接入技術(shù)之間的負荷，可以平衡整個系統(tǒng)的性能，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。功能是根據(jù)服務(wù)小區(qū)和其鄰區(qū)負荷狀態(tài)或者用戶數(shù)情況合理部署小區(qū)運行流量，有效地使用系統(tǒng)資源，以提高系統(tǒng)的容量和提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。中興機型負荷均衡是以PRB利用率為條件觸發(fā)，常用的負荷均衡參數(shù)如表2所示。

3 TD-LTE室分小區(qū)降負荷案例

TD-LTE室分高負荷小區(qū)處理流程如圖2所示。

3.1 商業(yè)熱點的資源擴容案例

背景描述：根據(jù)往年的經(jīng)驗，各大節(jié)假日期間，商業(yè)熱點將會是節(jié)假日前夜或當(dāng)天的人流密集地，對覆蓋區(qū)域的主用小區(qū)容量要求極其嚴(yán)苛，需要增加小區(qū)的容量和分流用戶，確保保障期間不影響用戶感知。

高負荷優(yōu)化方案：從現(xiàn)網(wǎng)了解到，城區(qū)某商業(yè)熱點在歷年元旦假期的倒數(shù)夜，小區(qū)業(yè)務(wù)量和在線用戶數(shù)都是超高負荷，在歷年的倒數(shù)夜也產(chǎn)生過客戶投訴，我們發(fā)現(xiàn)該商業(yè)熱點的室分小區(qū)都是超級小區(qū)，且已是雙載波配置，但考慮到節(jié)假日負荷需求，該室分小區(qū)采用超級小區(qū)分裂以及同站TD小區(qū)F頻升級的方案以保障節(jié)假日業(yè)務(wù)需求，提升站點容納用戶的數(shù)量。

方案1，超級小區(qū)分裂方案如表3所示。

方案2，同站TD-SCDMA小區(qū)F頻升級。根據(jù)4G用戶增長速度，預(yù)計元旦的用戶會比之前節(jié)假日增加2倍左右。了解到該區(qū)域有TD-SCDMA室分站點，由于該TD-SCDMA站點的用戶數(shù)極少，為保證資源有效利用及元旦期間大量TD-LTE容量需求，決定對TD-SCDMA室分站進行F頻升級，進一步提升覆蓋區(qū)域的容量。

表2 負荷管理參數(shù)表

圖2 高負荷小區(qū)處理流程圖

表3 超級小區(qū)分裂方案

對超級小區(qū)拆分多個小區(qū)以及TD-SCDMA站升級成TD-LTE站后，保障期間各個小區(qū)平均用戶數(shù)在78個左右，前臺測試業(yè)務(wù)的平均上傳速率4.78 Mbit/s，平均下載速率35.65 Mbit/s，用戶感知良好。

3.2 節(jié)假日保障熱點的軟資源調(diào)整案例

背景描述：在2016年圣誕期間，某市大型商業(yè)熱點的其中兩個室內(nèi)TD-LTE小區(qū)同時在線用戶數(shù)比較高，現(xiàn)場測試速率低，嚴(yán)重影響用戶感知。

高負荷優(yōu)化方案如下。

方案1，超級小區(qū)分裂+擴至三載波（擴10 Mbit/s）。由于該商業(yè)熱點的兩個高負荷小區(qū)都是超級小區(qū)，為保證在元旦期間的跨年活動可以容納大量用戶數(shù)，需對這兩個超級小區(qū)進行拆分操作，并在這個基礎(chǔ)上將雙載波擴至三載波。操作完畢后的小區(qū)數(shù)增至6個，大大增加了覆蓋區(qū)域的容量，如表4所示。

方案2，負荷均衡參數(shù)調(diào)整如表5所示。

對小區(qū)拆分和擴容以及調(diào)整負荷均衡參數(shù)的操作后，效果改善明顯，CQT測試指標(biāo)如下：

根據(jù)保障期間測試情況，該商業(yè)熱點的平均下載速率由擴容及優(yōu)化前的12 Mbit/s左右提升為現(xiàn)在的20 Mbit/s左右，上傳由擴容前的2 Mbit/s左右提升為現(xiàn)在的5 Mbit/s左右，效果改善明顯。

表4 超級小區(qū)分裂方案

RRC連接建立最大用戶數(shù)由擴容前每小區(qū)450個左右均衡至每小區(qū)220個左右。

在重要的節(jié)假日到來之前，需將超級小區(qū)拆分成多個小區(qū)，并通過擴容小區(qū)以及調(diào)整負荷均衡參數(shù)，從而增加覆蓋區(qū)域的容量，可以有效分流用戶及業(yè)務(wù)，提升用戶感知。

4 小結(jié)

負荷是影響TD-LTE網(wǎng)絡(luò)用戶感知的一個重要的網(wǎng)管指標(biāo)，本文從影響負荷的主要因素出發(fā)，對高負荷小區(qū)問題，從負荷標(biāo)準(zhǔn)，上下行信道利用率、用戶連接數(shù)及業(yè)務(wù)量等多方面進行逐一分析，對各種降負荷手段進行詳盡闡述，并提出各類降負荷方法應(yīng)用的不同場景，最終通過兩個實際案例的降負荷方案應(yīng)用，總結(jié)出一套高負荷小區(qū)的解決方案：多載波負荷均衡；新增小區(qū)/同站TD小區(qū)F頻升級；超級小區(qū)分裂；上下行子幀配比的變更；軟優(yōu)化調(diào)整。隨著4G用戶規(guī)模的進一步發(fā)展，TD-LTE承載的業(yè)務(wù)量會急劇上升，小區(qū)負荷依然會收到業(yè)務(wù)量的變化而變化，在今后的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中，可以從導(dǎo)致高負荷原因分類著手，結(jié)合考慮與運用本文闡述的各項方案，從根本上改善網(wǎng)絡(luò)性能，提高用戶感知。

表5 負荷均衡參數(shù)調(diào)整方案

[1]王銳. TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)痛點分析優(yōu)化[J]. 電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化，2015(11).

[2]劉振洪. LTE高負荷場景優(yōu)化方法的研究[J]. 電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化. 2015(11).

[3]鄭錦鵬，鄧志勇，江海波. 高負荷場景下LTE優(yōu)化策略研究[J].廣東通信技術(shù). 2015(12).

[4]魏丹，陳彬. TD-LTE的容量優(yōu)化研究[J]. 信息通信. 2014(7).

Research on solutions in high load of TD-LTE indoor cell

YANG Ting-xun, CHEN Jing-hang
(China Mobile Group Guangdong Co., Ltd. Zhongshan Branch, Zhongshan 528400, China)

High loading of TD-LTE chambers directly affects indoor downloading rate, 4G terminal connecting rate and off-line rate, which may lead to a sharp decline in customer perception. Moreover, because of the seal of the indoor wireless environment and independence of chamber covering, the means simply by balancing parameters to achieve reducing loading rate is not effective enough. This article in view of the present affect of indoor users perception in high loading, starting from the criteria of high loading, addressing different kind of methods of lowering loading levels in indoor chamber points and the method of load, high load on the chambers. Also, this article analyzes studies and solves TD-LTE chamber loading problems, so as to give out guidance on TD-LTE chamber balancing and optimization.

loading; double carrier frequency; F frequency upgrading; expansion; district/chamber division; covering

TN929.5

A

1008-5599（2017）02-0016-06

2017-01-12