TD-LTE室分高负荷小区解决方案的研究

（中国移动通信集团广东有限公司中山分公司，中山 528400）

TD-LTE室分高负荷小区解决方案的研究

杨庭勋，陈景航

（中国移动通信集团广东有限公司中山分公司，中山 528400）

TD-LTE室分小区高负荷直接影响室内4G终端的下载速率、接通率和掉线率等各项指标，从而导致客户感知急剧下降，而且由于室内无线环境的封闭性，室分小区之间的覆盖独立性，仅仅通过参数均衡的手段达到负荷降低的效果非常不明显，因此本文针对目前影响室内用户感知的高负荷问题，从高负荷小区的标准出发，提出各类降低室分小区负荷的方法，对室分小区高负荷问题进行分析、研究与解决，从而作为研究方法提供给TD-LTE室内小区负荷均衡与优化相关指导意见。

负荷；双载波；均衡；F频升级；扩容；小区分裂；覆盖

随着4G移动用户的爆炸性增长，热点区域的TDLTE网络雏形已经不能保障多用户的业务需求，降低负荷提升用户感知的长远部署显得越发重要。高负荷直接影响网络的各项指标，包括无线接通率、掉线率、下载/上传速率等，从而导致占用高负荷小区的用户感知急剧下降。在移动4G网络蓬勃发展的阶段，有效降低小区负荷，提升用户感知及关键网络指标变得尤为重要。本文通过理论分析与实践探索相结合的手段，对TDLTE室分小区高负荷问题进行解决方案的探讨，总结出一系列室分小区高负荷的优化方法，为后续的室内热点区域用户感知提升提供有效的解决方案。

1 TD-LTE高负荷小区标准及筛选

TD-LTE高负荷小区对用户感知造成的负面影响很大，其中包括下载/上传速率急剧下降，接通率明显降低，掉线率显著提升等。如何界定该小区为高负荷小区，我们把用户行为产生的业务量分为大分组、中分组、小分组3类，并按如下方法界定高负荷小区的标准。

（1）确定小区最忙时：根据每小时上下行流量之和最大值排序，取最大值的小时。

（2）按ERAB流量进行小区大、中、小分组分类，判定高负荷小区标准如下。

大分组小区：（上行：ERAB流量不小于1 000 kB，且有效RRC连接平均数大于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连接平均数大于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）。

中分组小区：（上行：1 000 kB大于ERAB流量不小于300 kB，且有效RRC连接平均数大于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连接平均数大于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）。

小分组小区：（上行：300 kB大于ERAB流量，且有效RRC连接平均数大于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连接平均数大于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、小分组中，上下行结果需剔重。

部分指标统计公式：

ERAB流量（kB）=（小区用户面上行字节数+小区用户面下行字节数）/ERAB建立成功数。

上行PUSCH利用率=上行PUSCH PRB占用平均数/上行PUSCH PRB可用平均数。

下行PDSCH利用率=下行PDSCH PRB占用平均数/下行PDSCH PRB可用平均数。

PDCCH利用率=PDCCH信道CCE利用率。

上（下）行流量（GB）=小区用户面上（下）行字节数/1 000。

2 TD-LTE室分小区降负荷方法的研究

根据上述高负荷小区的标准，成为高负荷小区的主要决定因素是上下行共享信道（PUSCH和PDSCH）利用率，因此降负荷的总体原则，需以信道利用率为基础，同时参考小区承载能力、有效RRC连接用户数以及小区吞吐量情况进行开展。

根据表1中的8种网络负荷情形，室内热点小区针对第1、2类总体资源不足以及RB承载效率低情形进行降负荷方案研究。

2.1 多载波负荷均衡

随着4G用户的快速增长，热点区域小区负荷逐渐升高，用户的不均匀分布导致部分小区出现高负荷情况，热点区域小区均匀覆盖和单载波已经不能保障用户的需求，小区间覆盖伸缩和多载波部署越来越重要。

表1 负荷等级分类表

室分同频双载波组网主要适用于人口密度比较大且分布均匀的区域，单载波容量受限的场景，两个20 Mbit/s小区使用相同的功率配置，覆盖完全相同的物理区域。目前中国移动室内小区单载波主用E1频点2 330 MHz，新建小区的另一个中心频点为2 350 MHz，即该小区配置双载波，此时记2 330 MHz频点的小区为1小区，2 350 MHz频点的小区为2小区。室分同频双载波功能测试步骤如下。

（1）首先关闭2小区，关闭负荷均衡功能，使用6台UE同时接入1小区进行下载业务，记录每个UE的RSRP、SINR及下载速率，统计此条件下的小区下行总吞吐量及UE平均下载速率。

（2）打开2小区，开启双载波负荷均衡功能，在步骤（1）的条件下（所有UE的下载任务未中断），通过设置PRB参数、负荷均衡门限，观察这些之前接入1小区做业务的UE是否会通过负荷均衡迁移至2小区。

（3）如果上一步骤中有部分UE成功从1小区迁移至2小区，说明该功能生效，此时分别记录各个UE所在的小区、RSRP、SINR及下载速率，并统计小区的下行总吞吐量及UE平均下载速率。目前同覆盖双载波的部署采用负荷均衡的方式，保证两个载波用户尽可能均匀分配，达到负荷分担的目的。

2.2 新增小区/同站TD-SCDMA小区F频升级

当多载波依然无法满足热点区域业务需求时，可以通过新增小区或者同站TD-SCDMA小区进行F频升级，相当于同面积的覆盖下新增一个E/F频小区进行业务分担，以满足高业务场景需求。室分TD-SCDMA的F频升级需要核查硬件/传输设备的支持能力，如CC板、RRU型号、光口传输能力等。新增小区/F频升级的方法类似新建了1个室分小区，适用于覆盖区域的多载波高负荷小区场景。

2.3 超级小区分裂

在TD-LTE组网前期，4G用户终端量并不庞大，业务量增加并不显著，因此有很多商业热点牺牲容量将室分小区合并成了超级小区，以避免过多的小区切换以及小区间干扰，从而提升用户在速率上的感知。然而随着移动互联网的发展，4G用户数的猛烈剧增，合并后的超级小区容量远远不能满足业务量的增长，因此当超级小区高负荷时，可以通过分裂小区提升容量，降低负荷。超级小区物理模型与普通小区物理模型的区别如图1所示。

图1 超级小区和普通小区物理拓扑图

超级小区分裂步骤：把图1超级小区拆分3个普通小区：通过网管查询，找出要拆分的超级小区；选中超级小区，并选中拆分，把原来合在一起的CP0～CP2，单独分开，每一个小区对应一个CP；选中要拆分的CP，本次要把超级小区拆为3个小区，所以选上CP0、CP1、CP2，就可以把超级小区拆分为3个普通小区。如果只要把1小区拆分出来，2、3小区不拆分，只需要选上CP0，就可以单独把1小区拆分出来；规划拆分出来的小区的PCI，配4G邻区关系， 2G频点，2G邻区关系。

2.4 上下行子帧配比的变更

上下行子帧配比的变更主要针对上下行共享信道利用率差距较大的小区进行调整。例如有些热点上传业务远远大于下载业务，达到高负荷标准中的上行PUSCH利用率大于50%，且上行流量大于0.3 GB，而下载业务却远未达到下行PDSCH利用率大于70%或PDCCH利用率大于50%的情形，对此类场景，本文提出上下行子帧配比可以用1:3调整成2:2。调整后观察小区的干扰情况，看是否因为上下行子帧配比的调整对周边小区造成子帧及时隙干扰。

2.5 软优化调整

2.5.1 射频优化调整

参考信号功率调整，通过调整功率扩大和收缩小区覆盖范围。例如小区1和小区2分别覆盖热点场景1层的东面及中间区域，两小区间覆盖区域有小区域重叠，覆盖区域物理连续，当中间区域人数很多，而东面区域人数较少时，可通过增加1小区功率，扩大1小区覆盖范围，减少2小区功率，让1小区分担其部分业务达到均衡效果。

2.5.2 参数优化调整

小区重选优先级调整。降低高负荷小区的频内小区重选优先级，提高低负荷邻区的频间小区重选优先级，让用户尽可能重选驻留到低负荷的异频小区。该方法适用于室内同时有E频和F频的热点小区。

小区切换偏置、切换迟滞、偏移、时延调整，以及切换策略A1/A2/A3/A4门限调整。调整高负荷小区到切换最多的前3个邻区的切换难易度，改变切换带让用户提前切换至低负荷小区，对于室内外小区之间，加快室外向室内驻留或者室内向室外驻留。该方法适用于热点覆盖区域的室内外小区之间的切换。

小区重选迟滞。降低高负荷小区的重选迟滞，升高低负荷小区的重选迟滞，以加快用户向低负荷小区重选。该方法适用于同频小区间的负荷分担。

2.5.3 负荷管理参数调整

负荷均衡参数是用来平衡小区间、频率间和无线接入技术之间的负荷，可以平衡整个系统的性能，提高系统的稳定性。功能是根据服务小区和其邻区负荷状态或者用户数情况合理部署小区运行流量，有效地使用系统资源，以提高系统的容量和提高系统的稳定性。中兴机型负荷均衡是以PRB利用率为条件触发，常用的负荷均衡参数如表2所示。

3 TD-LTE室分小区降负荷案例

TD-LTE室分高负荷小区处理流程如图2所示。

3.1 商业热点的资源扩容案例

背景描述：根据往年的经验，各大节假日期间，商业热点将会是节假日前夜或当天的人流密集地，对覆盖区域的主用小区容量要求极其严苛，需要增加小区的容量和分流用户，确保保障期间不影响用户感知。

高负荷优化方案：从现网了解到，城区某商业热点在历年元旦假期的倒数夜，小区业务量和在线用户数都是超高负荷，在历年的倒数夜也产生过客户投诉，我们发现该商业热点的室分小区都是超级小区，且已是双载波配置，但考虑到节假日负荷需求，该室分小区采用超级小区分裂以及同站TD小区F频升级的方案以保障节假日业务需求，提升站点容纳用户的数量。

方案1，超级小区分裂方案如表3所示。

方案2，同站TD-SCDMA小区F频升级。根据4G用户增长速度，预计元旦的用户会比之前节假日增加2倍左右。了解到该区域有TD-SCDMA室分站点，由于该TD-SCDMA站点的用户数极少，为保证资源有效利用及元旦期间大量TD-LTE容量需求，决定对TD-SCDMA室分站进行F频升级，进一步提升覆盖区域的容量。

表2 负荷管理参数表

图2 高负荷小区处理流程图

表3 超级小区分裂方案

对超级小区拆分多个小区以及TD-SCDMA站升级成TD-LTE站后，保障期间各个小区平均用户数在78个左右，前台测试业务的平均上传速率4.78 Mbit/s，平均下载速率35.65 Mbit/s，用户感知良好。

3.2 节假日保障热点的软资源调整案例

背景描述：在2016年圣诞期间，某市大型商业热点的其中两个室内TD-LTE小区同时在线用户数比较高，现场测试速率低，严重影响用户感知。

高负荷优化方案如下。

方案1，超级小区分裂+扩至三载波（扩10 Mbit/s）。由于该商业热点的两个高负荷小区都是超级小区，为保证在元旦期间的跨年活动可以容纳大量用户数，需对这两个超级小区进行拆分操作，并在这个基础上将双载波扩至三载波。操作完毕后的小区数增至6个，大大增加了覆盖区域的容量，如表4所示。

方案2，负荷均衡参数调整如表5所示。

对小区拆分和扩容以及调整负荷均衡参数的操作后，效果改善明显，CQT测试指标如下：

根据保障期间测试情况，该商业热点的平均下载速率由扩容及优化前的12 Mbit/s左右提升为现在的20 Mbit/s左右，上传由扩容前的2 Mbit/s左右提升为现在的5 Mbit/s左右，效果改善明显。

表4 超级小区分裂方案

RRC连接建立最大用户数由扩容前每小区450个左右均衡至每小区220个左右。

在重要的节假日到来之前，需将超级小区拆分成多个小区，并通过扩容小区以及调整负荷均衡参数，从而增加覆盖区域的容量，可以有效分流用户及业务，提升用户感知。

4 小结

负荷是影响TD-LTE网络用户感知的一个重要的网管指标，本文从影响负荷的主要因素出发，对高负荷小区问题，从负荷标准，上下行信道利用率、用户连接数及业务量等多方面进行逐一分析，对各种降负荷手段进行详尽阐述，并提出各类降负荷方法应用的不同场景，最终通过两个实际案例的降负荷方案应用，总结出一套高负荷小区的解决方案：多载波负荷均衡；新增小区/同站TD小区F频升级；超级小区分裂；上下行子帧配比的变更；软优化调整。随着4G用户规模的进一步发展，TD-LTE承载的业务量会急剧上升，小区负荷依然会收到业务量的变化而变化，在今后的网络优化中，可以从导致高负荷原因分类着手，结合考虑与运用本文阐述的各项方案，从根本上改善网络性能，提高用户感知。

表5 负荷均衡参数调整方案

[1]王锐. TD-LTE无线网络痛点分析优化[J]. 电信工程技术与标准化，2015(11).

[2]刘振洪. LTE高负荷场景优化方法的研究[J]. 电信工程技术与标准化. 2015(11).

[3]郑锦鹏，邓志勇，江海波. 高负荷场景下LTE优化策略研究[J].广东通信技术. 2015(12).

[4]魏丹，陈彬. TD-LTE的容量优化研究[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