TD-LTE室分高負(fù)荷小區(qū)解決方案的研究

（中國移動(dòng)通信集團(tuán)廣東有限公司中山分公司，中山 528400）

TD-LTE室分高負(fù)荷小區(qū)解決方案的研究

楊庭勛，陳景航

（中國移動(dòng)通信集團(tuán)廣東有限公司中山分公司，中山 528400）

TD-LTE室分小區(qū)高負(fù)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(xiàng)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(dú)立性，僅僅通過參數(shù)均衡的手段達(dá)到負(fù)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(fù)荷問題，從高負(fù)荷小區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)出發(fā)，提出各類降低室分小區(qū)負(fù)荷的方法，對室分小區(qū)高負(fù)荷問題進(jìn)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(fù)荷均衡與優(yōu)化相關(guān)指導(dǎo)意見。

負(fù)荷；雙載波；均衡；F頻升級；擴(kuò)容；小區(qū)分裂；覆蓋

隨著4G移動(dòng)用戶的爆炸性增長，熱點(diǎn)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(fù)荷提升用戶感知的長遠(yuǎn)部署顯得越發(fā)重要。高負(fù)荷直接影響網(wǎng)絡(luò)的各項(xiàng)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(fù)荷小區(qū)的用戶感知急劇下降。在移動(dòng)4G網(wǎng)絡(luò)蓬勃發(fā)展的階段，有效降低小區(qū)負(fù)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(shí)踐探索相結(jié)合的手段，對TDLTE室分小區(qū)高負(fù)荷問題進(jìn)行解決方案的探討，總結(jié)出一系列室分小區(qū)高負(fù)荷的優(yōu)化方法，為后續(xù)的室內(nèi)熱點(diǎn)區(qū)域用戶感知提升提供有效的解決方案。

1 TD-LTE高負(fù)荷小區(qū)標(biāo)準(zhǔn)及篩選

TD-LTE高負(fù)荷小區(qū)對用戶感知造成的負(fù)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(fù)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(fù)荷小區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)。

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

（2）按ERAB流量進(jìn)行小區(qū)大、中、小分組分類，判定高負(fù)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(jì)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(fù)荷方法的研究

根據(jù)上述高負(fù)荷小區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)，成為高負(fù)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(fù)荷的總體原則，需以信道利用率為基礎(chǔ)，同時(shí)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(jìn)行開展。

根據(jù)表1中的8種網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷情形，室內(nèi)熱點(diǎn)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(jìn)行降負(fù)荷方案研究。

2.1 多載波負(fù)荷均衡

隨著4G用戶的快速增長，熱點(diǎn)區(qū)域小區(qū)負(fù)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(fù)荷情況，熱點(diǎn)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(fù)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(gè)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(dòng)室內(nèi)小區(qū)單載波主用E1頻點(diǎn)2 330 MHz，新建小區(qū)的另一個(gè)中心頻點(diǎn)為2 350 MHz，即該小區(qū)配置雙載波，此時(shí)記2 330 MHz頻點(diǎn)的小區(qū)為1小區(qū)，2 350 MHz頻點(diǎn)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(fù)荷均衡功能，使用6臺UE同時(shí)接入1小區(qū)進(jìn)行下載業(yè)務(wù)，記錄每個(gè)UE的RSRP、SINR及下載速率，統(tǒng)計(jì)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(fù)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(fù)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(fù)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(shí)分別記錄各個(gè)UE所在的小區(qū)、RSRP、SINR及下載速率，并統(tǒng)計(jì)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(fù)荷均衡的方式，保證兩個(gè)載波用戶盡可能均勻分配，達(dá)到負(fù)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(diǎn)區(qū)域業(yè)務(wù)需求時(shí)，可以通過新增小區(qū)或者同站TD-SCDMA小區(qū)進(jìn)行F頻升級，相當(dāng)于同面積的覆蓋下新增一個(gè)E/F頻小區(qū)進(jìn)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(gè)室分小區(qū)，適用于覆蓋區(qū)域的多載波高負(fù)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(diǎn)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(dòng)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(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足業(yè)務(wù)量的增長，因此當(dāng)超級小區(qū)高負(fù)荷時(shí)，可以通過分裂小區(qū)提升容量，降低負(fù)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?fù)鋱D

超級小區(qū)分裂步驟：把圖1超級小區(qū)拆分3個(gè)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(dú)分開，每一個(gè)小區(qū)對應(yīng)一個(gè)CP；選中要拆分的CP，本次要把超級小區(qū)拆為3個(gè)小區(qū)，所以選上CP0、CP1、CP2，就可以把超級小區(qū)拆分為3個(gè)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(dú)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(diǎn)，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(jìn)行調(diào)整。例如有些熱點(diǎn)上傳業(yè)務(wù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于下載業(yè)務(wù)，達(dá)到高負(fù)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(yuǎn)未達(dá)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?yàn)樯舷滦凶訋浔鹊恼{(diào)整對周邊小區(qū)造成子幀及時(shí)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(kuò)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(diǎn)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(shí)，可通過增加1小區(qū)功率，擴(kuò)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(dá)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(fù)荷小區(qū)的頻內(nèi)小區(qū)重選優(yōu)先級，提高低負(fù)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(fù)荷的異頻小區(qū)。該方法適用于室內(nèi)同時(shí)有E頻和F頻的熱點(diǎn)小區(qū)。

小區(qū)切換偏置、切換遲滯、偏移、時(shí)延調(diào)整，以及切換策略A1/A2/A3/A4門限調(diào)整。調(diào)整高負(fù)荷小區(qū)到切換最多的前3個(gè)鄰區(qū)的切換難易度，改變切換帶讓用戶提前切換至低負(fù)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(diǎn)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(fù)荷小區(qū)的重選遲滯，升高低負(fù)荷小區(qū)的重選遲滯，以加快用戶向低負(fù)荷小區(qū)重選。該方法適用于同頻小區(qū)間的負(fù)荷分擔(dān)。

2.5.3 負(fù)荷管理參數(shù)調(diào)整

負(fù)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(fù)荷，可以平衡整個(gè)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(fù)荷狀態(tài)或者用戶數(shù)情況合理部署小區(qū)運(yùn)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(jī)型負(fù)荷均衡是以PRB利用率為條件觸發(fā)，常用的負(fù)荷均衡參數(shù)如表2所示。

3 TD-LTE室分小區(qū)降負(fù)荷案例

TD-LTE室分高負(fù)荷小區(qū)處理流程如圖2所示。

3.1 商業(yè)熱點(diǎn)的資源擴(kuò)容案例

背景描述：根據(jù)往年的經(jīng)驗(yàn)，各大節(jié)假日期間，商業(yè)熱點(diǎn)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(fù)荷優(yōu)化方案：從現(xiàn)網(wǎng)了解到，城區(qū)某商業(yè)熱點(diǎn)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(fù)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(diǎn)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(fù)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(diǎn)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(jì)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(diǎn)，由于該TD-SCDMA站點(diǎn)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(jìn)行F頻升級，進(jìn)一步提升覆蓋區(qū)域的容量。

表2 負(fù)荷管理參數(shù)表

圖2 高負(fù)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(gè)小區(qū)以及TD-SCDMA站升級成TD-LTE站后，保障期間各個(gè)小區(qū)平均用戶數(shù)在78個(gè)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(diǎn)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(diǎn)的其中兩個(gè)室內(nèi)TD-LTE小區(qū)同時(shí)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(fù)荷優(yōu)化方案如下。

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

方案2，負(fù)荷均衡參數(shù)調(diào)整如表5所示。

對小區(qū)拆分和擴(kuò)容以及調(diào)整負(fù)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(diǎn)的平均下載速率由擴(kuò)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(kuò)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(kuò)容前每小區(qū)450個(gè)左右均衡至每小區(qū)220個(gè)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(gè)小區(qū)，并通過擴(kuò)容小區(qū)以及調(diào)整負(fù)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(fù)荷是影響TD-LTE網(wǎng)絡(luò)用戶感知的一個(gè)重要的網(wǎng)管指標(biāo)，本文從影響負(fù)荷的主要因素出發(fā)，對高負(fù)荷小區(qū)問題，從負(fù)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(jìn)行逐一分析，對各種降負(fù)荷手段進(jìn)行詳盡闡述，并提出各類降負(fù)荷方法應(yīng)用的不同場景，最終通過兩個(gè)實(shí)際案例的降負(fù)荷方案應(yīng)用，總結(jié)出一套高負(fù)荷小區(qū)的解決方案：多載波負(fù)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(jìn)一步發(fā)展，TD-LTE承載的業(yè)務(wù)量會急劇上升，小區(qū)負(fù)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(fù)荷原因分類著手，結(jié)合考慮與運(yùn)用本文闡述的各項(xiàng)方案，從根本上改善網(wǎng)絡(luò)性能，提高用戶感知。

表5 負(fù)荷均衡參數(shù)調(diào)整方案

[1]王銳. TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)痛點(diǎn)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(fù)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(fù)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