張文俊 林 延
中通服咨詢設計研究院有限公司
隨著移動通信的發(fā)展以及各大運營商網(wǎng)絡規(guī)模地不斷擴大,較為龐大復雜的多張網(wǎng)絡逐步形成。同時,隨著800MHz 網(wǎng)絡的大力建設,VoLTE 業(yè)務的成熟商用,多載波、低頻段的網(wǎng)絡發(fā)展方向形式越發(fā)明顯。多載波網(wǎng)絡能更加輕松地應對高話務、高熱點區(qū)域,且 800MHz 低頻段穿透強,能有效解決城區(qū)內(nèi)的4G 深度覆蓋,以及郊區(qū)弱覆蓋情況,有利于VoLTE 通話的部署。本文基于此種發(fā)展方向?qū)Χ噍d波場景下的LTE 終端重選駐留以及VoLTE 通話切換進行策略研究,在能夠保證用戶現(xiàn)有數(shù)據(jù)業(yè)務感知的同時,通過800MHz 網(wǎng)絡特性提升用戶的VoLTE 語音業(yè)務感知。
隨著800MHz 頻段大規(guī)模建設入網(wǎng),目前各大運營 商 網(wǎng) 絡 已 形 成LTE800MHz、1.8GHz、2.1GHz 以 及CDMA800MHz 等頻段的多頻組網(wǎng)結(jié)構(gòu)?,F(xiàn)階段,中國電信網(wǎng)絡部署的總體策略為:800M 基站與CDMA 網(wǎng)絡室外基站一比一建設,形成連續(xù)覆蓋,室分系統(tǒng)目前主要以2.1G 和1.8G 網(wǎng)絡為主。800M 在城區(qū)用于補充L1.8G 網(wǎng)絡的深度覆蓋,以及發(fā)展VoLTE 和窄帶物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務。農(nóng)村800M 利用CDMA 網(wǎng)絡剩余800M 頻率資源,快速低成本實現(xiàn)4G 信號連續(xù)廣覆蓋,在支撐VoLTE業(yè)務的同時,也承載4G數(shù)據(jù)業(yè)務。多載波網(wǎng)絡組網(wǎng)如下圖所示。
圖1 中國電信現(xiàn)階段多載波網(wǎng)絡部署
當終端從連接態(tài)轉(zhuǎn)變到空閑態(tài)時,或當終端選擇一個陸地公共網(wǎng)時,都需要選擇一個小區(qū)駐留。終端進行駐留小區(qū)選擇時,需要判斷小區(qū)是否滿足選擇規(guī)則。規(guī)則的基礎(chǔ)是LTE 接入網(wǎng)中小區(qū)參考信號的接收功率測量值,即RSRP(參考信號接收電平)。在小區(qū)選擇時,小區(qū)的RSRP 值必須高于配置的小區(qū)最小接收電平且RSRQ(參考信號接收質(zhì)量)必須高于配置小區(qū)最小接收信號質(zhì)量,終端才能夠選擇該小區(qū)駐留。
(1)異頻測量
如果異頻小區(qū)擁有比當前服務小區(qū)更高的優(yōu)先級,不管服務小區(qū)質(zhì)量如何,終端都將對它們進行測量。如果異頻小區(qū)的優(yōu)先級低于或等于當前服務小區(qū),則分為兩種情況,一種是當前服務小區(qū)RSRP 值大于異頻測量啟動門限,則終端不對異頻小區(qū)進行測量;另一種是當前服務小區(qū)RSRP 值小于異頻測量啟動門限,則終端將對異頻小區(qū)進行測量。
(2)鄰區(qū)優(yōu)先級
小區(qū)重選是對鄰區(qū)進行信號質(zhì)量等級的測量,針對不同優(yōu)先級的小區(qū),終端按不同的重選規(guī)則進行評估。在終端進行測量和小區(qū)重選時,都需要獲取鄰區(qū)的優(yōu)先級信息,不同頻點建議配置不同的優(yōu)先級。
(3)同優(yōu)先級的小區(qū)重選
同頻或同優(yōu)先級小區(qū)重選時,終端比較鄰區(qū)信號質(zhì)量是否高于當前小區(qū)信號質(zhì)量。重選規(guī)則如下:首先在小區(qū)重選時間內(nèi),鄰區(qū)的信號質(zhì)量一直高于當前服務小區(qū)信號質(zhì)量;其次,終端在當前服務小區(qū)駐留超過1 秒。當有多個鄰區(qū)的信號質(zhì)量大于服務小區(qū)的信號質(zhì)量時,終端將會對信號質(zhì)量最高的小區(qū)做重選。
(4)對高優(yōu)先級小區(qū)重選
對高優(yōu)先級小區(qū),終端一直進行測量。重選規(guī)則為:在設定的小區(qū)重選時間內(nèi),被評估的鄰區(qū)RSRP 值大于高優(yōu)先級重選門限,同時終端在當前服務小區(qū)駐留超過1 秒。
(5)對低優(yōu)先級小區(qū)重選
重選規(guī)則為:首先,高優(yōu)先級異頻小區(qū)不滿足小區(qū)重選的條件;其次,在小區(qū)重選時間內(nèi),服務小區(qū)的RSRP 值小于服務頻點低優(yōu)先級重選門限,被評估的鄰區(qū)RSRP 值大于低優(yōu)先級重選門限,并且終端在當前服務小區(qū)駐留超過1 秒。
對于語音業(yè)務,800M 覆蓋強度高,可作為承載的主力頻點,因此語音業(yè)務應盡早指配到800M 頻點上。在覆蓋不連續(xù)階段,可切換到1.8G 頻點進行承載。
對于數(shù)據(jù)業(yè)務,考慮800M 帶寬較小,數(shù)據(jù)業(yè)務建議優(yōu)先使用1.8G 和2.1G 頻點,僅在1.8G 弱覆蓋盲區(qū)通過異頻切換到800M 上。當僅有數(shù)據(jù)業(yè)務的終端處于800M 中近點時,基于頻率優(yōu)先級切換算法及時切換到1.8G 上,800M 弱覆蓋時啟用基于覆蓋的異頻切換。終端優(yōu)先駐留大帶寬頻點,確保終端能夠獲得更好的數(shù)據(jù)業(yè)務體驗,頻率優(yōu)先級建議:TDD2.6G 最高,2.1G 和1.8G 次之,800M 最低。
異頻負載平衡是通過轉(zhuǎn)移部分連接態(tài)的終端,實現(xiàn)轉(zhuǎn)移負載,達到異頻鄰區(qū)之間的負載平衡。異頻負載平衡的場景主要針對同覆蓋或重疊覆蓋較大的異頻小區(qū),因此考慮的是整個小區(qū)范圍內(nèi)的連接態(tài)終端轉(zhuǎn)移。
對于異頻鄰區(qū)來說,目標鄰區(qū)的選擇主要基于小區(qū)間的負載差和切換性能,根據(jù)負載信息交互的結(jié)果選擇負載平衡目標小區(qū)列表。異頻負載平衡目標小區(qū)列表篩選原則為:篩選掉與服務小區(qū)切換性能較低的小區(qū),篩選掉服務小區(qū)與該鄰區(qū)的負載差小于負載差門限的小區(qū)。通過上述篩選,得到目標小區(qū)列表。
異頻負載平衡轉(zhuǎn)移的對象為連接態(tài)終端。根據(jù)目標小區(qū)信息以及終端的頻點支持能力、占用PRB(物理資源塊) 情況,選擇一定數(shù)量的終端,并對這些鄰區(qū)進行測量。若頻點之間有優(yōu)先級差異,則向頻點優(yōu)先級高的小區(qū)進行負載轉(zhuǎn)移。根據(jù)終端上報的測量結(jié)果,對滿足切換條件的終端進行異頻切換。且根據(jù)本小區(qū)觸發(fā)負載平衡的業(yè)務類型不同,選擇對應業(yè)務類型的終端進行基于負載的切換,從而降低本小區(qū)和目標小區(qū)之間的對應業(yè)務的負載差。
在空閑模式,負載平衡管理功能可以有效地將活躍用戶在RRC(無線資源控制)拆線后均衡到雙頻網(wǎng)的不同小區(qū)。因此,負載均衡可以有效地調(diào)整小區(qū)間用戶分布和小區(qū)負荷,在話務密集區(qū)可以使網(wǎng)絡達到較均衡的狀態(tài)。
VoLTE 業(yè)務開通后,為了不影響數(shù)據(jù)業(yè)務,可通過靈活調(diào)整VoLTE 的參數(shù),提升VoLTE 業(yè)務增益。通過VoLTE 和數(shù)據(jù)業(yè)務參數(shù)進行分層,針對不同業(yè)務,精細規(guī)劃切換門限,可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)業(yè)務和語音業(yè)務分離。數(shù)據(jù)業(yè)務盡可能駐留LTE 網(wǎng)絡,語音業(yè)務盡早切換到L800M 網(wǎng)絡,從而保證用戶感知。
使VoLTE 業(yè)務即QCI(服務質(zhì)量等級指示)為1 優(yōu)先承載在800M,當800M 覆蓋很差的時候切換至1.8G,800M信號覆蓋良好的區(qū)域再切換回去。數(shù)據(jù)業(yè)務QCI 為9 盡可能保持在1.8G。
當初始業(yè)務QCI1 建立時,發(fā)生基于業(yè)務的切換,通過A4 切換事件,當800M 大于-105dBm 時,即切換到800M上承載。通話過程中,可采用基于覆蓋的切換(同時基于業(yè)務的切換也在生效)。當800M<-109dBm(A2 事件),且1.8G>-105dBm(A4 事件),800M 切換到1.8G 上;同樣,當1.8G <-109dBm(A2 事件),且800M>-105dBm(A4 事件),1.8G 切換到800M 上,從而保證良好的連續(xù)性覆蓋及用戶感知。通話結(jié)束時,采用基于頻率優(yōu)先級的切換,當800M>-103dBm,1.8G >-100dBm(A4 事件),即當800M 和1.8G頻段信號質(zhì)量都良好的情況下,終端通過基于頻率優(yōu)先級的切換,選擇頻率優(yōu)先級高的頻段進行待機。采用QCI 分層策略后,不同QCI 使用不同的策略組,有以下優(yōu)點:第一,不需要修改非VoLTE 用戶現(xiàn)有的參數(shù);第二,QCI 1、QCI 5以及QCI 9 完全分層。因此,QCI 1、QCI 5 以及QCI 9 分別使用不同的異系統(tǒng)參數(shù)組。
QCI 5 和QCI 9 使用一樣的參數(shù)配置,因為QCI 5 只用來傳輸IMS 信令,保證傳輸可靠性即可。QCI 1 分層的目標是對語音業(yè)務做專門的設置,MOS(Mean Opinion Score)值的優(yōu)化。分層后可以專門設置QCI 1 和QCI 9 的同頻、異頻切換門限。
選取現(xiàn)網(wǎng)基站進行語數(shù)業(yè)務分層驗證,結(jié)果表明,開啟業(yè)務分層可以有效減少1.8G 切換過多問題,避免頻繁切換。但業(yè)務分層導致切換時延略有增加,信令面增加約1.5 毫秒,用戶面增加2.5 毫秒;但是開啟業(yè)務分層后,可以有效改善VoLTE 業(yè)務感知,提升MOS 語音質(zhì)量,如表1 所示。
表1 語數(shù)分層業(yè)務開啟前后VOLTE 測試指標對比
現(xiàn)階段,城區(qū)中部分話務較忙的區(qū)域,其L800M 扇區(qū)的負荷已較高,原因是該L800M 扇區(qū)承擔了部分4G 數(shù)據(jù)業(yè)務,相對于L1.8G,由于L800M 帶寬較小,更容易導致扇區(qū)負荷高。因此,語數(shù)分層開啟后,通過對不同載波間業(yè)務分層,可以有效地解決現(xiàn)網(wǎng)中L800M 基站高負荷問題。圖2 是語數(shù)分層業(yè)務開通前后基站PRB 利用率情況,可以看出L800M 基站話務負荷下降明顯,L1.8G 基站負荷稍有上升,但影響不大,整體上負荷顯得更加均衡。
圖2 語數(shù)分層開啟前后基站負荷情況
語數(shù)分層后可提升VoLTE 的MOS 感知,改善載波間負荷,因此在網(wǎng)絡優(yōu)化中,根據(jù)不同場景,語數(shù)分層也需要配置相應的策略。
在語音高話務場景,如車站、商務寫字樓等,開啟語數(shù)分層,語音優(yōu)先承載在800M,之后根據(jù)800M 載波負荷較高時(PRB 利用率70%),指配到1.8G。
高速高鐵場景下,開啟語數(shù)分層,語音優(yōu)先承載在800M,數(shù)據(jù)業(yè)務承載在1.8G。
數(shù)據(jù)高話務場景下,如高校、高密居民區(qū)、大型場館等,開啟語數(shù)分層,語音優(yōu)先承載在800M,數(shù)據(jù)業(yè)務承載在1.8G,當1.8G 載波負荷較高時( PRB 利用率70%),可將數(shù)據(jù)業(yè)務指配到2.1G 上。
普通輕載場景下,如農(nóng)村等,不建議開啟語數(shù)分層策略,原因為800M 覆蓋不連續(xù),會導致異頻切換容易掉話。
隨著VoLTE 網(wǎng)絡的商用以及業(yè)務發(fā)展,目前各地市VoLTE 業(yè)務話務量呈明顯增長趨勢。因此,對VoLTE 業(yè)務語數(shù)分層策略的研究,對解決VoLTE 用戶語音擁塞問題有著良好的指導建議,從而能夠為用戶提供更優(yōu)質(zhì)的高清語音體驗服務。