TD-SCDMA网络承载能力提升策略研究

程静远

（中国移动通信集团上海有限公司，上海 200060）

1 引言

伴随移动网络技术的发展以及大屏幕智能终端的普及，一方面，移动终端所使用的业务日渐丰富，不同业务对于网络带宽以及速率需求存在着差异化需求，移动终端消耗的流量则呈井喷态增长。另一方面，TDLTE网络因其良好的用户体验，自商用以来发展喜人，用户规模及承载的业务量增长迅猛。至2014年底，其业务占比已超过了TD-SCDMA网络，部分区域超过了GSM网络。在这种背景下，从投资效益考虑，不适宜继续对TD-SCDMA网络投入成本，但与此同时，TD-SCDMA网络的业务量依旧存在小幅增长，因此如何在现有规模下最大限度地发挥TD-SCDMA网络承载的潜能将是TD-SCDMA网络当前维护优化过程中所面临的重要课题。

2 TD-SCDMA网络承载能力提升策略

若以载波吞吐率作为衡量网络承载能力的标准，那么提升承载能力的方式存在两种。方式1，业务流量一定的情况下减少载波的码道使用数；方式2，一定载波资源的情况下，增长整体流量。

对于方式1，鉴于目前业务占比较大的网页浏览、即时类通信、游戏等业务中存在着大量的小数据分组。因此采用小分组检测策略，使小分组类业务结束后适时释放专用信道的占用，同时针对场景特征优化数据类业务升降速算法，可提升整体载波使用效率。

对于方式2，由于目前主要通过H载波提供数据业务，因此要提升整体流量的关键点在于使更多的用户可以接入H载波。目前，用户无法接入H载波的瓶颈在于上行受限，解决这一问题的方法除开启小分组检测策略外，还可通过开启帧分复用等算法来缓解。同时，在特定情况下，根据用户的业务使用习惯适时调整时隙配比也是解决上行受限的一种方法。

此外，除直接提升TD-SCDMA网络的载波吞吐量外，从广义上而言，合理进行TD-SCDMA/TD-LTE业务分流，使4G终端更长久地驻留于TD-LTE网络，也可间接提升TD-SCDMA网络的接纳承载能力。

2.1 提升TD-SCDMA网络承载能力的算法部署策略

2.1.1 帧分复用

根据接入阶段不同， 帧分功能分为“信令帧分”与“业务帧分”，对于普通载波仅存在RRC信令帧分，RRC信令帧分有上/下行之分，考虑到目前终端的支持情况，一般仅开启上行RRC信令帧分。对于H载波除RRC信令帧分外，还可开启针对DPCH的业务帧分。

DPCH信道帧分上下行一般以1：2的复用比例开启，信道配置方案如图1所示，对于HSDPA载频，若开启下行两倍帧分可至多接入12个用户，若开启上行两倍/下行四倍帧分可至多接入24个用户。对于HSPA载频，若开启上行两倍下行四倍帧分，可最多接入10个用户。

2.1.2 小分组检测

小分组检测算法的原理是根据PDCP（Packet Data Convergence Protocol）实体的上下行速率来判别小分组业务，并对判决出的小分组类业务，将业务信道调整到帧分状态或将业务状态迁移至CELL_FACH态，待有新的大流量数据传输需求时，恢复为CELL_DCH状态的非帧分态。小分组检测算法建议基于载波负荷自适应生效，当载波负荷低于门限时，为保证用户感知，不进行用户状态迁移。

2.1.3 基于场景的升降速算法优化

在 TD-SCDMA系统中，使用动态信道配置控制 DCCC（Dynamic Channel Configuration Control）算法对业务配置带宽进行调整。实际践行过程中，对于DCCC算法参数的设置粒度较粗，一般以无线网络控制器为单位。为有效提升带宽利用率同时降低用户因系统拥塞而接入失败的概率，需要细化DCCC算法应用的粒度。由于节省带宽与用户感知之间存在一定的矛盾，因此可设置一个基于小区业务负荷的开关，当负荷较低时，使用统一设置的用户感知优先的DCCC算法参数；当负荷较高时，则采取区域性的更精确的DCCC算法参数。对于第二类算法参数，考虑到无线终端的移动性特点，往往成片的连续覆盖小区拥有相似的用户群体和相似的用户习惯，因此基于GIS地图同时参考业务聚类结果，将业务分布相似且空间相邻或是业务分布相似且有实际移动性交互的小区进行分类归属，以此获得拥有相似的用户群体和相似的业务分布的相似区域集。对于相似区域集内的业务，可借助统一部署的信令分析平台对相似区域集内不同业务的比例及带宽分布特性进行分析，从而设置一套更适合该区域集的资源利用效率更高的升降速策略。

2.1.4 算法部署建议

针对某话务热点区域内535个TD-SCDMA小区开启小分组检测算法，对于上行业务负荷超过60%的区域自适应开启信令帧分算法，针对一般热点小区开启H载波下行2倍帧分算法，存在高拥塞风险的小区开启H载波上行2倍下行4倍帧分算法，同时针对校园、居民区等存在不同业务聚类特性的区域设置不同的升降速算法参数。统计算法开启前后1周的数据可见，该区域接通率相关指标保持平稳，PS域掉线率指标恶化0.09%，CS域掉线率保持平稳，区域整体拥塞次下降50%，H载波平均用户数提升13.98%，上行承载效率提升6%。表1所示为相关算法的优缺点和推荐开启场景。

图1 H载波多倍帧分示意

表1 算法特点汇总

2.2 TD-SCDMA网络分流策略

伴随苹果、三星、小米、华为等商家相继推出4G明星终端，2014年以来移动网络的在网4G终端数显著增长。某区域仅2014年下半年，4G终端占3G/4G终端比例便翻了一翻，由22.77%上升至55.32%，但与此同时，依旧有较大比例的4G终端附着于TD-SCDMA网络。因此，对TD-SCDMA网络进行业务分流，使4G终端尽可能地附着于TD-LTE网络，是降低TDSCDMA网络负荷提升其接纳能力的有效手段。

具体优化过程中，首先通过市场疏导对TD-SCDMA网络中的4G锁网终端（因未更换USIM卡或人为关闭4G射频模块而无法附着TD-LTE网络的用户）进行迁移，在此基础上从2个维度（网络维度、用户维度）出发，提升4G终端驻留TD-LTE网络的比例。其中网络维度包括5类优化举措（规划调整、覆盖优化、邻区与参数策略、性能优化、资源调度），如图2所示。用户维度则主要针对各类终端进行性能指标的聚类分析，进而有针对性地进行终端性能优化。

2.3 策略部署效果

图2 分流策略——网络维度

图3 承载效率及终端驻留比例

以2.2、2.3小节所述算法与策略于某区域进行部署，经过一年的逐步推广优化，该区域载波承载效率以及4G终端驻留比例走势如图3所示。其中，4G终端驻留TD-LTE网络比例年底较年初提升了47.21pp，较年中提升了23.51pp。单载波承载效率（单位时间总流量/载波数）年底较年初增长了1.35倍，较年中增长了0.59倍；H载波H业务承载效率（单位时间H业务总流量/H载波数）年底较年初增长了1.05倍，较年中增长了0.45倍。

3 结束语

2015年2月27日，工信部向中国联通、中国电信发放LTE-FDD牌照，4G之争风起云涌。于此同时，爱立信、华为等厂商5G之争暗战连连。在这种背景下，必须通过提升TD-SCDMA网络接纳承载能力来应对业务发展与网络规模不变之间的矛盾。同时，伴随4G用户规模的不断扩大，如何进行用户迁移，设备改造，从而实现3G网络向4G网络的平稳升级将成为下一步工作的重点。

[1]钟玮, 宋磊.TD-SCDMA小区承载能力研究[J].电信工程技术与标准化, 2014,（7):1-4.

[2]陈勇辉.TD-SCDMA网络应对智能风暴的策略研究[J].电信工程技术与标准化, 2014,（7):5-9.

[3]李世鹤.TD-SCDMA第三代移动通信系统标准[M].北京: 人民邮电出版社, 2004.