閆晶瑩

(中國(guó)聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信集團(tuán)有限公司太原市分公司，山西 太原 030002)

0 引言

隨著4G用戶的迅猛發(fā)展，流量業(yè)務(wù)的快速增長(zhǎng)，網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷不斷增加，面臨著不斷的沖擊，尤其熱點(diǎn)區(qū)域經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)高負(fù)荷的情況，難以滿足用戶對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)資源的需求[1]。這會(huì)使得用戶感知體驗(yàn)差，影響聯(lián)通4G品牌。通過調(diào)整有限的網(wǎng)絡(luò)資源，既達(dá)到綠色網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)，又提升了各項(xiàng)KPI指標(biāo)及用戶感知，對(duì)解決負(fù)荷問題有著重大的意義。為了充分利用有限的網(wǎng)絡(luò)資源提升網(wǎng)絡(luò)容量，改善用戶感知，本文通過本地實(shí)際情況，從增加頻譜、增加小區(qū)兩方面，分場(chǎng)景進(jìn)行4G資源調(diào)整，提升網(wǎng)絡(luò)容量。

1 無線網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)整方案

1.1 基于頻譜增加的容量增強(qiáng)方法

增加頻譜是最有效的擴(kuò)容手段，但受限于中國(guó)聯(lián)通LTE頻譜資源的不足，僅通過擴(kuò)載頻的方式難以滿足大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求，而載波聚合技術(shù)(CA)可以充分利用離散的頻譜資源(尤其是refarming之后)，將多個(gè)零碎的頻段整合起來向用戶提供更大帶寬用于數(shù)據(jù)傳輸[2]。其增益主要來源于CA用戶能夠同時(shí)使用多個(gè)載波的空閑資源，選擇其中信道條件較好的資源進(jìn)行傳輸，最高可實(shí)現(xiàn)匯聚100 MHz資源供給單用戶使用。載波聚合可通過調(diào)度增益和負(fù)載均衡，顯著提升系統(tǒng)性能和單用戶速率體驗(yàn)。

為了驗(yàn)證效果，選取電力?？茖W(xué)校進(jìn)行負(fù)載均衡試驗(yàn)，于2016年10月29日10點(diǎn)左右，對(duì)電力?？茖W(xué)校站點(diǎn)開始配置負(fù)載均衡，目前開通基于PRB利用率的負(fù)載均衡功能[3]。經(jīng)后臺(tái)指標(biāo)監(jiān)測(cè)，一小區(qū)負(fù)荷較重，目前負(fù)荷均衡效果良好，達(dá)到預(yù)期的目的。

圖1 實(shí)施前后PRB利用率指標(biāo)對(duì)比

開通載波聚合后，1800頻段的小區(qū)在PRB利用率、流量和平均用戶數(shù)方面均有所下降，而單用戶平均下行吞吐率有所提升，同時(shí)相對(duì)應(yīng)的2100頻段的小區(qū)在PRB利用率、流量和平均用戶數(shù)方面均有所提升，而單用戶平均下行吞吐率有所下降，提升了用戶感知，達(dá)到了預(yù)期的目的[4]。

1.2 基于小區(qū)數(shù)的容量增強(qiáng)方法

增加小區(qū)數(shù)目也是運(yùn)營(yíng)商增強(qiáng)容量的重要手段，目前聯(lián)通有效增加小區(qū)數(shù)目的途徑有開通TDD站、扇區(qū)分裂和SmallCell微基站部署以及增加載波[5]。將FDD高流量基站通過負(fù)荷分擔(dān)至共址TDD站，提高擁塞區(qū)域容量，但是TDD站較少及支持的終端有限；扇區(qū)分裂技術(shù)能夠有效提升資源利用率，但會(huì)對(duì)天面有額外的要求；部署Small Cell微基站設(shè)備同樣可以有效增加容量，但需考慮傳輸及站址資源。

1.2.1 異頻負(fù)荷分擔(dān)

太原2015年在熱點(diǎn)區(qū)域和高校建設(shè)169個(gè)TDD站，由于當(dāng)時(shí)FDD大面積建設(shè)，資源充足，為了積極響應(yīng)國(guó)家有關(guān)節(jié)能減排的號(hào)召，提升無線基站資源利用率，降低無線基站能耗，減少無線網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)成本，將TDD站全部下電[6]。隨著太原聯(lián)通4G用戶的快速增長(zhǎng)，特別是熱點(diǎn)區(qū)域出現(xiàn)擁塞的情況，太原聯(lián)通決定將FDD高流量基站通過負(fù)荷分擔(dān)至共址TDD站，減少承載用戶數(shù)以改善用戶速率感知。太原負(fù)荷分擔(dān)涉及L1800、L2100、TDD、WCDMA四張網(wǎng)絡(luò)之間的互操作。如下為四張網(wǎng)絡(luò)頻點(diǎn)優(yōu)先級(jí)的設(shè)置，涉及空閑態(tài)和連接態(tài)，駐留策略說明如下：

● 空閑態(tài)：L1800、L2100、TDD、WCDMA的重選均為雙向，總體策略是優(yōu)先駐留LTE網(wǎng)絡(luò)。

● CS狀態(tài)：LTE發(fā)起CS業(yè)務(wù)時(shí)，執(zhí)行CSFB，RWR到WCDMA的語音載波，當(dāng)CS業(yè)務(wù)結(jié)束時(shí)，F(xiàn)R到LTE網(wǎng)絡(luò)上。

● 連接態(tài)：L1800、L2100、TDD之間有雙向的HO、IFLB，但沒有RWR，L1800、L2100、TDD與WCDMA的重定向?yàn)殡p向過程，總體策略是優(yōu)先駐留L1800。

● 對(duì)于異頻/異模式切換，選取了A2+A5事件組合(也可以變?yōu)锳2+A3)。

● 對(duì)于異系統(tǒng)重定向，默認(rèn)為A2+B2事件組合。

2017年1月份在太原理工大學(xué)北區(qū)按照方案進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)操作，其中流量指標(biāo)統(tǒng)計(jì)對(duì)比(負(fù)荷分擔(dān)前后4天流量晚忙時(shí))如圖2。

圖2 晚忙時(shí)流量對(duì)比

工大北區(qū)調(diào)整前/后4天忙時(shí)平均流量49.27/58.20G，平均增幅18%左右，最大單日忙時(shí)增幅高達(dá)40%(4.13與4.20相比)。工大北區(qū)晚忙時(shí)用戶數(shù)分布如圖3。

圖3 晚忙時(shí)用戶分布

1.2.2 扇區(qū)分裂技術(shù)

扇區(qū)分裂技術(shù)依托窄波束天線、劈裂天線、多波束天線對(duì)原有常規(guī)天線覆蓋扇區(qū)進(jìn)行分裂處理[7]。主要針對(duì)用戶分布在近點(diǎn)或者中點(diǎn)的場(chǎng)景，且在擴(kuò)容區(qū)域內(nèi)沒有可以用于回傳的光纖資源和可以選取的站址，例如高密度、容量不足、臨時(shí)場(chǎng)館、學(xué)校、繁忙交通線路等場(chǎng)景[8]。劈裂天線與原始天線在同掛高和同角度的情況下，上行和下行的覆蓋區(qū)域也基本相同，僅局部有所惡化。但扇區(qū)分裂技術(shù)會(huì)很大程度上縮小相鄰扇區(qū)的隔離度，增大LTE同頻干擾的影響。對(duì)于重疊干擾區(qū)域內(nèi)原天線主瓣方向來說，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷較輕時(shí)存在較大的干擾，吞吐率和網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量也有明顯下降，單UE使用時(shí)尤為嚴(yán)重，當(dāng)多個(gè)UE同時(shí)進(jìn)行業(yè)務(wù)時(shí)，開啟CoMP可以改善一部分性能；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷較重時(shí)，原天線主瓣方向干擾進(jìn)一步加大，CoMP和ICIC技術(shù)均無法改善性能。

9月13日凌晨，針對(duì)山西大學(xué)令德公寓晚忙時(shí)PRB利用率高、單用戶速率低的問題，對(duì)令德宿舍Smallcell的18個(gè)小區(qū)進(jìn)行了小區(qū)分裂。小區(qū)分裂完成后，對(duì)前臺(tái)測(cè)試指標(biāo)及后臺(tái)KPI進(jìn)行了對(duì)比。

圖4 山西大學(xué)令德宿舍Smallcell-A

扇區(qū)分裂技術(shù)對(duì)容量的提升效果比較明顯，網(wǎng)絡(luò)容量提升了47%，下行總吞吐率提升了73.14%， PRB利用率降低74.42%，容量問題得到改善。

1.2.3 微基站部署

微基站則主要針對(duì)遠(yuǎn)點(diǎn)用戶較多但部署宏站不便的場(chǎng)景，主要考慮光纖資源及站址豐富區(qū)域的場(chǎng)景，為室內(nèi)外宏站環(huán)境提供快速有效的局部補(bǔ)充，解決無線網(wǎng)絡(luò)局部容量高需求的問題[9]。微基站典型的應(yīng)用場(chǎng)景，如數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求旺盛、重要性較高的地區(qū)以及部分難以解決的深度覆蓋場(chǎng)景。通過宏微基站的協(xié)同組網(wǎng)，能夠有效提升目標(biāo)區(qū)域的覆蓋和容量，從而提升整網(wǎng)質(zhì)量和用戶感知[10]。

微基站對(duì)宏基站上下行容量及邊緣速率的提升性能與其部署相對(duì)位置及頻率有密切關(guān)系，宏微1.8 GHz同頻組網(wǎng)時(shí)，微站應(yīng)該部署在宏站的遠(yuǎn)點(diǎn)位置，在典型用戶模型下即宏微用戶數(shù)量比為3∶1時(shí)，在部署微站后下行總?cè)萘科骄细?0%～100%，同時(shí)下行邊緣速率上浮約70%～130%；而采用2.1 GHz微基站與1.8 GHz宏站異頻部署，部署微站后下行總?cè)萘科骄细?4%～145%，邊緣速率增益在2.4倍以上。但是微基站在部署時(shí)需要考慮覆蓋的精準(zhǔn)定位和宏微同頻干擾問題，這也是后期仿真軟件急需提高的方面。

1.2.4 增加載波

1.3 載波擴(kuò)容實(shí)驗(yàn)

2016年3月10日選取由于速率問題投訴量最大的建材學(xué)校作為實(shí)驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行載波擴(kuò)容實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)后數(shù)據(jù)增長(zhǎng)情況如表1。

表1 指標(biāo)增長(zhǎng)情況表

圖5 實(shí)施前后各指標(biāo)對(duì)比情況

2 結(jié)束語

本文詳細(xì)地介紹了三種無線網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)整的方案，通過本地的實(shí)際情況給出了詳細(xì)的解決辦法，并針對(duì)不同的方案進(jìn)行了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，對(duì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)的前后都做了詳細(xì)的KPI指標(biāo)對(duì)比，取得了一定的效果，并對(duì)以后解決LTE差小區(qū)提供了借鑒作用。而如何更好地將三種方案應(yīng)用到全網(wǎng)中，是前期網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中需要關(guān)注的問題之一。