基于容量目标的TD-LTE室内覆盖规划方法

程晓轩 江苏省邮电规划设计院有限责任公司助理工程师

王强 江苏省邮电规划设计院有限责任公司工程师

发展策略

基于容量目标的TD-LTE室内覆盖规划方法

程晓轩 江苏省邮电规划设计院有限责任公司助理工程师

王强 江苏省邮电规划设计院有限责任公司工程师

为满足TD-LTE高宽带业务带来的容量需求，本文提出两种室内覆盖的容量规划方法。首先，介绍了室内覆盖的建网背景和规划特点；然后，重点讨论基于容量目标的算法，包括有历史数据的算法和无历史数据的算法，并举例进行分析；最后，对两种算法的优缺点进行总结。本文提出的算法拓展了规划思路，具有较好的实用性。

容量目标；TD-LTE；室分规划

1 引言

根据工信部电信研究院的预测，到2020年，国内移动用户数将突破22亿户。与2010年相比，移动数据流量增长350倍。据估计，2020年80%的数据总流量将由室内产生，如图1所示，尤其在线视频会议、超清数字电视等业务对带宽的要求更大，对室内环境的数据传输速率要求更高。未来室内和室外流量需求的巨大变化，将会在网络设计中形成鲜明的对比。

随着移动数据流量的大幅增长，网络将发展为极复杂的超密集异构网络，将会变成多层次、多制式、多业务覆盖的形式，存在宏站、室内无源分布系统、光纤分布系统和低功率小型化微站等多种无线接入技术进行4G网络覆盖。由于未来数据业务主要分布在室内和热点地区，80%的话务发生在室，如果室内覆盖不好，室分站点话务吸收率将会低于室分载波占比。随着小区分裂难度增加，TD-LTE室内覆盖建网模式的瓶颈逐步凸显，速率体验和容量需求存在新的挑战。这些问题迫使室内覆盖规划的建网思路进行转变，应重点以容量为目标进行合理规划。

图1 未来各种应用的数据传输速率需求

2 基于容量目标的规划特点

TD-LTE网络通过OFDM、MIMO等技术的应用，有效提高了数据的传输速率，和GSM或TD-SCDMA相比而言，容量呈井喷式增长。容量作为4G规划特别关注的问题之一，和GSM、TD-SCDMA表现出极大的

不同：GSM以语音覆盖为主，主要解决有无信号问题；TD-SCDMA在资源分配上侧重语音用户，兼顾数据业务诉求；而TD-LTE面向全IP网络，需要对数据业务承载给予充分考虑。因此，TD-LTE容量规划更加复杂，必须根据站点类型、站点自然环境以及用户的具体业务需求，结合对组网的深入分析，进行全面估算。

基于容量的室内覆盖规划方法在建网模初期就按3年目标进行小区划分，结合现阶段传统分布系统、光纤分布系统、微基站等产品的各自特点，做到合理选择多种建网模式，最终达到项目一次部署且不需要反复上站改造，降低改造频次和改造难度。

设计完整流程如图2所示，以容量为目标，根据不同功能区不同业务需求来规划设计。

3 基于容量目标的规划方法

3.1 规划类别

室内分布站点需要规划3年左右的容量，这样既可作为近期的工程指导、又可作为长期发展的基础。容量规划可以分为基于历史数据的算法和无历史数据的算法，前者能够获得较为准确的结果。基于历史数据的规划可以使用趋势外推法，无历史数据的规划可以使用增长因子推导法。

规划的逻辑流程如图3所示：

3.2 趋势外推法

趋势外推法是以时间为自变量找出历史数据的趋势线并外推于将来所进行的预测，算法的前提是假设容量依时间变化呈现上升或下降的趋势，趋势外推法的详细步骤如图4所示。

步骤1：找出历史上该类型站点的相关数据，主要有站点类型、站点总人数、站点平均在线用户数、全网平均在线用户数。其中：

不同场景的传播模型、用户话务模型以及用户分布密度等会有差异。同样的，覆盖业务在不同场景所能达到的小区半径不同。站点类型可以分为大型场馆、高校场景、工业园区、交通枢纽、居民小区、商业休闲、写字楼、宾馆酒店、行政事业单位、地铁等。

图3 规划的逻辑流程

图4 趋势外推进的步骤

图2 基于容量目标的设计流程

站点总人数：实际常驻站点的总人数，例如某体育馆有500座位，上座率80%，则总人数认为是400。

站点平均在线用户数：以小时为周期，取各小区平均在线用户数之和最大的数值。

全网平均在线用户数：以移动为例，取TD-LTE全网平均在线用户数。

根据用户数和场景类型，统计典型场景TD-LTE用户密度：获取类似的已开通TD-LTE分布系统站点覆盖面积；统计站点忙时所有小区用户总数和平均用户数；计算典型场景单位面积用户数。

步骤2：估算新建站点的TD-LTE用户数；获取新建站点规划覆盖面积。用户数约为新建站点规划覆盖面积×典型场景用户密度。

步骤3：估算单个TD-LTE用户的容量需求；根据用户常用类型模拟用户行为，估算出单用户的容量，用户的常用业务类型有：VoIP（VoiceoverInternetProtocol，IP语音）、IMS（InternetProtocolMultimediaSubsystem，IP多媒体子系统）信令、Email、流媒体、视频电话、文件传输、网页浏览、在线游戏等。

步骤4：计算站点总容量，网络容量=TD-LTE总用户数×单用户吞吐量。用趋势外推法规划站点的3年容量。

趋势外推法采用曲线拟合，具体方法包括线性回归法，二次多项式拟合和指数拟合。这些方法可以单一使用，也可以组合起来应用，单一预测方法的预测效果一般劣于组合方法，因此对于3种曲线拟合方法进行不等权组合预测。

线性回归法：y=a+bx；

二次多项式拟合：y=ax2+bx+c；

指数拟合：y=aebx。

（1）根据历史数据分别计算线性回归法、二次多项式拟合、指数拟合各自的参数值（a、b、c）。

（2）对于3种方法分别按照权重R1、R2、R3进行加权，即可得到估算结果，其中，R1、R2、R3的累加值必须等于1。

（3）根据确定的权重R1、R2、R3计算预测期的结果。

步骤5：小区规划。

以站点A为例，该站点为XX地市新城区的写字楼，预计覆盖面积65000m2，该场景的用户密度（用户/ 10000m2）为0.1，移动占有率为65%，TD-LTE渗透率以50%计，则该站点的TD-LTE总用户数为：

3.2.2 注射前再次核对注射剂量缺失 注射前核对的缺失容易造成注射过量或者不足，引起血糖控制不稳定，影响治疗效果。表3显示，300例患者中，注射前再次确认注射剂量者82例，只占27.3%。汤莉娜等［7］研究结果也反映了同样的问题。不核对剂量会引起胰岛素注射过量或不足，注射过量会引起低血糖，注射量不足会导致血糖控制不理想，从而增加了不必要的医疗开支。其中老年人的视力退化和记忆力不佳，导致注射剂量不准确，重复注射和遗漏注射的现象屡见不鲜。因此，医护人员应特别关注患者对剂量的把控，健康教育中要教会患者如何检查与核对，从而降低注射带来的风险。

TD-LTE用户数=20000×0.1×65%×50%=650。

计算单个用户单业务的基线速率值如表1所示。

表1 单个用户单业务基线速率（Kbit/s)

由前面的计算可知，TD-LTE总用户数为650人，则：

规划网络容量=650×42.72=27768Kbit/s= 27.12Mbit/s；

从运营商处调查得知，该类型写字楼同等面积下的容量历史数据如表2所示。

表2 各曲线拟合值（Mbit/s)

对于未来3年的容量规划，使用趋势外推法。绘制线性回归曲线的散点图，如图5所示，得到一次曲线的公式，就可以利用趋势线做时间趋势预测。

二次曲线和指数曲线的处理方法也是如此，曲线拟合结果汇总如表3所示。

权重R1、R2、R3赋值为45%、45%、10%，加权得到趋势外推法用户预测结果（见表4）。

LTE小区数=LTE容量/LTE小区平均吞吐率。根据TD-LTE配置（20M带宽，单路系统），单个小区容量基线20Mbit/s，所以对于该写字楼，2017—2019年小区规划数目分别为2、2、3。

3.3 增长因子推导法

如果没有历史数据可供参考，则参照以下算法：

图5 一次曲线散点图

表3 各曲线拟合值（Mbit/s)

表4 趋势外推进法最终取值（Mbit/s)

站点平均在线用户数=站点总人数×该运营商市场占有率×TD-LTE渗透率×增长因子，其中：

站点总人数：预覆盖站点的常驻总人数。

运营商市场占有率：从运营商处获取该参数。

TD-LTE渗透率：从运营商处获取该参数。

增长因子：该因子取决于用户行为，跟地域相关，也可以反向利用容量预测公式，即：

在某一类型站点投入使用后，可以通过将域内各个小区的平均在线用户数相加，可获得站点平均同时在线用户数；同时再获取站点总人数、市场占有率及TD-LTE渗透率，即可反向推算出增长因子。

下面以各种场景的具体案例来阐述此方法。

（1）经过取样调查和综合分析，得出单用户目标速率如表5所示。

表5 各种场景的单用户目标速率

（2）根据已开通站点的用户密度和增长因子，估算新建室分站点用户数。

首先，统计典型场景TD-LTE用户密度，计算典型场景单位面积用户数。

其次，确定预测增长因子，取现有用户数乘以增长因子，估算新建室内站点3年TD-LTE用户数。

用户数说明：规划中使用到的用户数均为TD-LTE激活用户数。

用户数增长因子说明：根据运营商的规划数据得知，2017—2019年的增长因子分别为：1.5、1.2、1.15，则各种场景的用户数预测值如表6所示。

建筑物小区数=单用户速率保障基线×用户数/单小区容量。其中，单小区（20M）容量基线35Mbit/s，则各种场景需要的小区数如表7所示。

表6 各种场景的3年用户数增长预测值

表7 各种场景需要的小区数

4 结束语

本文着重介绍了基于容量目标的TD-LTE室内覆盖规划方法。趋势外推法是容量规划中最简单的算法，但是其在使用过程中以对未来的假设作为前提，影响参数和影响程度系数考虑较少，应用时会产生一定误差，可以适当考虑冗余量。增长因子推导法依赖于不同场景的用户模型，需要结合不同功能区的容量需求确定模型和增长数，实施难度较高。网络发展是渐进的，对于时间序列的变化呈现出一定规律性，容量规划既能够避免载波资源的空闲，又可以匹配实际需求，有利于提升用户感知。本文介绍的方法遵循科学合理的原则，拓展了规划思路，可满足多种类型站点的TD-LTE室内分布系统建设，具有较好的实用性。

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[5]岳莹昭,郭宝.TD-LTE室内覆盖规划设计与建设方案分析[J].电信技术,2014(2):97-99.

TD-LTE indoor coverage network planning based on throughput target

CHENG Xiaoxuan;WANG Qiang

In order to meet throughput requirement of TD-LTE high bandwidth services,two new methods for indoor coverage distribution system are proposed.Firstly,the network constructive background and planning characteristics of the indoor coverage are introduced.Secondly,discusses algorithm based on throughput target in details,including algorithm with and without historical data,then illustrate to analyze.Finally,concludes advantages and disadvantages of these two algorithms.The algorithm stated in this article extends planning methods,provides better practicability.

throughput target;TD-LTE;indoor distribution network planning

2016-10-14）