TD-LTE网络流量趋势研究及规划探讨

杨育柏，胡文立

（1.中国移动通信集团吉林有限公司，吉林 长春 130000；2.华为技术有限公司，广东 深圳 518000）

1 TD-LTE用户与流量的爆发式增长

中国移动TD-LTE网络放号以来，无论是商用基站规模、用户数，还是网络流量均呈现出了迅猛发展的态势。截至今年6月底，中国移动的TD-LTE基站数已经达到90万个，预计在今年年底可达110万个；中国移动的4G用户数截至6月份已经达到1.9亿，预计7月有望首次超过3G用户数。

从国内某城市的现网流量统计看，在2014年10月份4G移动网络总流量首次超过3G，在11月份又超过了2G流量。截至2015年6月份，4G网络已经承载了移动总网数据流量的58%，移动4G网络容量一年内增长10.7倍。随着4G用户数及数据业务需求的爆发式增长，迫切需要对未来3—5年的网络数据增长量进行预测分析，为未来的目标网规划提供前瞻性指导。

本文基于中国移动的现网数据进行分析，从用户增长倍数到单用户平均日均流量及增长预测等，对未来5年的网络流量需求作了量化趋势分析，给出了热点小区未来5年逐年的载扇需求预测，为目标网的容量规划提供了参考，从宏观上给出了网络发展方向。

2 2020年4G网络流量趋势分析

首先建立一个未来无线网络数据流量需求的预测模型，如图1所示：

图1 未来无线网络数据流量需求的预测分析模型

分析方法步骤如下：

（1）确定每年4G用户数增长，包括每年移动总的用户数增长、2G/3G用户迁移4G比例，从而确定4G的用户渗透率；

（2）确定每年4G单用户流量增长，从现网统计平均日均流量，综合考 虑现网数据变化、日本等发达市场用户流量增长情况、终端和业务变化情况、资费变化情况等，确定每年单用户平均流量增长率；

（3）通过考虑VoLTE的商用节奏和终端支持度，预测4G VoLTE话务量，折算成等效4G容量；

（4）综合得到4G网络流量需求，考虑忙时收敛比，得到忙时4G空口网络流量需求（含话务量等效需求）；

（5）类似地，可以分别得到2G、3G的忙时空口网络流量需求；

（6）最后结合站点增长、宏微分流比例等，确定载扇等需求和节奏（区分平均和热点区域）。2G/3G的网络趋势分析可以为2G/3G频谱资源的Reframing提供指导。

本文聚焦于4G的网络趋势分析。

2.1 4G用户数增长预测分析

4G用户数的增长主要由2G/3G存量用户的迁移造成；还有一部分来源于新增用户的增长，目前全国的移动电话普及率在不断提高，并且已经有5个省份的移动电话普及率超过110部/百人，根据数据统计，中国移动2014年新增移动电话用户3 900万，同比增长5%。

中国移动4G用户数的增长及未来预测数据如表1所示：

表1 中国移动4G用户数预测

截至2015年6月，中国移动4G用户已经达到1.9亿，预计在2015年底将达到2.9亿以上。

2.2 单用户流量增长预测分析

当前网络中中国移动4G用户日均流量大约是3G的3.5倍，是2G的13倍。未来随着以下一些影响因素的趋势变化，用户日均流量有望保持持续增长。

（1）视频等大包业务占比不断增加

2G以语音为主，而3G兼顾语音和数据，到4G则主要以数据承载为主（即使考虑VoLTE商用后，VoLTE的等效容量承载占比仍远低于数据业务）。另外4G业务中视频占比大幅度增长，从数据分析看出，目前视频业务占比已经达到32%，未来有望持续增加。视频等大包业务占比的提高，必定将带来用户流量需求的持续增加。

（2）大、高清屏智能终端的应用将引发内容流量的增长

智能手机更新换代日益加快，手机屏幕在向2k/4k屏快速升级。以720P（1 080×1 920）为例，演进到2kP（1 152×2 048）后屏幕像素将增长为原来的2.56倍，手机高清屏幕的引入为高清视频提供了基础。目前国内主流视频网站的手机视频以480P和720P为主，在逐步向1 080P提升。大屏和高清屏手机的普及将导致业务内容的流量不断增加，从而引起用户流量的增长。

（3）运营商数据资费下降将极大促进用户流量消费

资费套餐给流量的变化带来巨大影响。2015年5月，3家运营商同步推出降资措施。以中国移动为例，流量综合资费同比将下降35%以上。未来每“BIT”成本和资费将不断降低，更灵活丰富的流量套餐将激活用户的流量消费，从而引发用户流量的持续增长。另外网络的建设要能支撑资费套餐等营销体系的发展变化，要具备一定的前瞻性。

综合以上因素，中国移动未来5年单用户日均流量预测如图2所示：

图2 单用户日均流量预测

预计到2019年底4G单用户日均流量将达到400Mbps以上（月均12Gbps）。

2.3 网络流量趋势预测

根据4G用户数的增长和单用户流量的增长，可以得到全网日均网络流量的需求。以2014年底的网络流量为基准，未来几年网络平均流量预测如图3所示：

图3 网络流量预测

到2019年底，网络流量将比2014年底增加148倍，比2015年底增加21倍。

另外，4G网络中流量的分布是极不均衡的，表2统计了TOPN小区承载的全网流量占比结果：

表2 不同热点小区承载的全网流量比例

20%热点小区的流量需求是全网平均的3.3倍，10%热点小区的流量需求是全网平均的4.6倍，而1%热点小区的流量需求是全网平均的11倍。

3 未来目标网容量规划策略

如上文所述，未来网络发展面临着超大容量的挑战，在热点区域的容量挑战尤其突出。

基于未来无线网络业务承载需求预测方法，考虑基站数增长空间并考虑15%的小站数据分流比例后，推导得到的中国移动LTE TDD载波需求预测结果如图4所示：

图4 LTE TDD载波需求预测

可见，目前宏站的4.5个TDD载波（90MHz）只能满足2018年全网平均需求，已经不能满足2017年TOP20%热点区域的容量需求。为了有效解决未来网络超大容量挑战，需要从宏观层面进行顶层设计，通过规模布署更多小站、2G/3G频谱Refarming以及引入700M/3.5G等新频谱来综合规划解决，从多维度提供发展所需的网络流量承载能力。

3.1 小站的规模布署势在必行

在站点易获得的场景继续增加宏站密度，并利用TDD频谱进行宏站载波扩容，另外通过MIMO等软特性持续提升频谱效率，挖掘宏站网络数据承载能力。但是宏站的布署会逐步遇到瓶颈，到2016年中国移动预计将完成140万站的布署，在城市热点地区的站间距已经小于200m，继续获取宏站站址难度将越来越大。面对爆炸式的容量增长需求，在热点地区面临数百倍的流量增长压力，规模布署easyMacro等小站来分流承载更多的网络流量，构建多段频、多制式、多形态的分层立体HetNet（Heterogeneous Network，异构网络），成为未来网络发展的必由之路。

4G的流量热点呈现出流量分布不均衡且局点小区域的流量需求量极大的特征，非常适合“微网格”粒度区域进行小站布署，可以基于2G/3G用户话务热点、4G当前流量水平，结合场景特征实现“微网格”粒度的流量预测，精准识别并合理布署小站。

3.2 2G/3G频谱Refarming，提高频谱利用率

4G用户的增长，绝大多数是由现网2G/3G用户迁移而来，因此4G用户大发展，则2G/3G用户会减少，相应地2G/3G网络流量需求也会逐步降低，因此有必要实现2G/3G/4G的协同规划，根据网络趋势变化，适时适量地对2G/3G频谱进行Refarming以应用于4G，充分盘活频谱，提高频谱利用率。

基于某城全网的统计，截至2015年6月，4G网络已经承载了全网数据流量的58%，一年增长10.7倍，并且随着4G用户的增长，4G网络承载比例仍在持续快速上升中，预测到2017年4G网络承载的数据流量将占移动整体流量的97%；而2G数据流量从2014年5月已经开始下降，一年下降了7%；3G数据流量停止增长，同时也开始出现下降趋势。从2014年1月到2015年6月2G/3G/4G网络日均流量统计变化如图5所示。

按照业务需求预测，在2016年F频段可以Refarming用于4G发展。由于4G VoLTE终端的普及需要时间，因此2G作为语音承载网络仍将发挥重要作用，预测2016年可以Refarming 10M用于4G发展。

3.3 频谱资源无法满足爆炸式增长需求，引入新频谱迫在眉睫

预计未来移动数据流量将出现爆炸式增长：从2014年到2019年将增长148倍。而从承载能力看，基站数方面，2017年中国移动4G基站数预计达到2014年的2倍以上；从现有TDD频谱资源看，宏站可用载波数可以从单载波扩到4.5载波。特别在一些热点区域，仍无法满足未来日益增长的流量高地需求，引入新频谱迫在眉睫，包括700M和3.5G等新的license频谱，并启动更高频段的非license频段的布署研究。

4 结束语

图5 2G/3G/4G网络日均流量变化趋势

通过本文的介绍，可以看出与2G/3G相对平稳的流量增长不同，未来4G流量将呈现爆发式增长，4G时代将是个“流量至上、频谱为王”的时代，前瞻性地考虑流量高地的容量规划，将成为运营商未来网络运营的关键。需要充分利用多形态的站点加密、利旧2G/3G频谱Refarming、激活700M/3.5G等新频谱、挖掘TDD+新技术等以提升频谱效率，满足终端用户流量日益增长的需求，推动流量经营的快速发展。

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