基于用户感知的TD-LTE扩容方法研究

周明

【摘要】 随着产业链的成熟和市场的发展，LTE网络优化的重点从关注网络覆盖延伸到关注LTE用户和流量的增长带来的网络容量问题。网络扩容的原则和方法是什么，什么样的扩容方案最能有效地提升客户感知，本文主要讨论现有的几种扩容方法带来的用户感知改善。

【关键词】 扩容 业务类别 RRC用户连接数 下载速率 热点区域

一、现网情况简介

1.1 网络规模

目前某地市移动公司LTE网络一共拥有站点4486个，小区14025个。其中F频段占比为60%，D频段占比为29%，E频段占比为11%。双载波占比34%，三载波占比为2%，CA比率为5%。

1.2 网络流量

该地市近三个月的上下行流量之和增长均超过20%，业务量迅速急需对网络容量进行深度评估与扩容，如下图所示。

从不同的角度考虑，对于扩容方案制定有如下几种方案。

二、基于业务类别的扩容

LTE承载了种类繁多的业务类型，各类业务类型对于QCI的要求不同，针对不同的业务特点尤其是对速率要求的不同定义扩容标准，能够精确把握用户需求、提升用户感知。

E-RAB（E-UTRAN Radio Access Bearer）是标识一个无线数据和相应的S1承载的连接。可以依据业务类别和ERAB流量的映射，以平均ERAB流量为标准，将小区分为小包，中包，大包三类。

分类小区业务特性

小包业务以即时通信类业务为主，主要为微信、QQ等。业务特性表现为单用户流量小、突发性高、速率要求较低、信令开销大，单小区能够支持的用户数多；

中包业务以web业务为主，包括web浏览、http下载等。业务特性表现为单用户流量较大、速率要求较高，信令开销适中，单小区能够支持的用户数较多等；

大包业务以视频业务为主，包括web视频、微信视频、FTP下载等。业务特性表现为单用户流量大、速率要求高，单小区能够支持的用户数少；

VoLTE业务分为语音业务和视频业务，语音业务每E-RAB流量在500KB-600KB左右，属于中包业务；视频业务每E-RAB流量在3MB以上属于大包业务。

建议扩容标准

根据业务模型差异，将小区分为小包（即时通信）、中包（WEB浏览）、大包（视频）三类，扩容的门限：

小包小区：忙时利用率门限（40%），RRC数门限（50个），下/上流量门限（2.2GB/0.3GB）

中包小区：忙时利用率门限（50%）， RRC数门限（20个），下/上流量门限（3.5GB/0.3GB）

大包小区：忙时利用率门限（70%）， RRC数门限（10个），下/上流量门限（5GB/0.3GB）

本地网三类业务小区的占比：

当前的业务类型以小包业务为主，同时中包和大包业务正在不断地增长。PRB的利用率相对较低，目前三类小区的PRB忙时利用率均未达到门限值，有较大的余量。随着LTE业务的不断增长，今后可以参照扩容标准进行扩容。但是从RRC连接用户数和流量的角度仍有87个小包小区、148个中包小区、5个大包小区满足扩容条件，详细列表如下：

三、基于RRC连接用户数的扩容

当RRC的连接用户数达到基站RRC连接用户数的门限后，新的RRC连接请求会因为license资源不足被拒绝，影响RRC连接建立成功率和用户LTE使用体验。

3.1 基于Grace Period状态进行RRC License扩容

爱立信的每个基站上都有RRC License的智能保障功能，当某个基站上RRC连接数超过RRC License限制且时间长度超过一定范围后，RRC License智能保障功能Grace period将会激活，提供14天的RRC License扩容缓冲期。此期间内，超过license限制的RRC连接请求将会正常建立，14天之后超过License门限的RRC连接建立请求将会被拒绝。

所以，可以参考Grace period的狀态可以制定扩容方案：如果Grace period状态目前已经激活，说明在此前14天的时间段内站点RRC连接数已经超过了RRC License门限值，需要扩容RRC License。如果Grace period功能已经失效，表明站点之前出现过长时间（超过14天）的RRC连接用户数超限的情况，急需扩容RRC License。根据Grace period状态需要扩容RRC License的小区2个，列表梳理如下：

3.2 基于潜在RRC License拥塞风险小区进行扩容

一些热点小区一直保持较高的RRC连接用户数，虽然还未达到RRC License的门限，但随着市场的发展LTE用户数不断增多，高用户数小区存在将来RRC license超限的风险。提取小区最高RRC连接用户数指标进行分析，可以提前发现RRC License拥塞风险小区，提出RRC License扩容申请。以下是RRC的连接用户数达到RRC License 70%门限的小区17个，详细列表如下：

四、基于下載速率的扩容需求

在LTE网络中，视频的等待时间是影响客户感知的关键因素，需要较大的下载速率才能满足较好的用户体验，所以大包视频业务感知对于速率要求最为敏感。从点击视频播放键到视频画面出现的间隔如果超过一定时间，用户的体验就会变差，甚至放弃观看。根据大数据统计结果：

等待时间超过4s，10%的用户会离开。

等待时间超过10s，40%的用户会离开。

从视频码率和下载速率的对应模型可以看出，更高的下载速率才能满足更低的视频等待时间的要求。要满足小区下90%的用户能体验良好720p视频观感，需要满足网络的平均下载速率达到20Mbps的要求。

提取现网一周的的所有小区的UE平均吞吐率和平均用户数指标，制作关联散点图。可以看出，当小区平均用户数超过70个以后，小区的UE平均吞吐率已经不能满足观看720P视频需要20Mbps的下载速率的需求，且UE的平均吞吐率呈现明显下降趋势。

结论：为满足用户对于视频业务的感知，对于大包业务小区，当小区的平均用户数超过70之后，需要对对应小区进行扩容，以满足视频业务需要的下载速率。以下是满足视频业务扩容条件的小区共计2个：

五、基于热点区域的扩容需求

目前LTE网络流量呈现集中趋势，一些热点区域承载的网络流量往往是其他区域的几倍甚至几十倍之多。较多用户的涌入，导致用户平均速率降低，影响用户体验。热点区域流量大，流量发展潜力也较大，需要对热点区域进行扩容，以满足高流量的承载需求，提升用户体验，同时应对未来的发展。

提取本地网所有小区的流量指标，发现有20%的小区承载了超过50%的网络流量，通过地图工具制作撒点图，发现高流量小区呈现集中分布的现象。为应对LTE用户的发展，承载更多流量的需求，建议对热点区域的站点进行扩容。扩容后可以开启载波聚合功能，进一步提高无线资源利用效率，提高下载速度，提高用户使用体验。

结论：为应对未来移动流量的发展，提升用户使用感知，建议对于高流量站点出现的集中区域进行扩容，同时可开启载波聚合功能，提高资源利用率和下载速率，进一步提升用户感知。本地网中热点区域小区共计1957个，详细列表如下：

六、结 束语

本文结合某地市移动本地网现有数据，从业务类别、RRC连接用户数、下载速率、基站覆盖区域类型等不同角度探讨了扩容的原则和方法。在实际网络优化过程中，优化工程师可以根据本地网的实际特点选择合适的扩容方法。

参 考 文 献

[1]中国移动通信集团公司 TD-LTE无线网络性能测试规范[Z].2016

[2]中国移动通信集团公司 TD-LTE重叠覆盖及网络结构关键问题分析2015

[3]中国移动通信集团公司 TD-LTE容量规划原则与指导 2016

[4] 3GPP TS 36.101 V9.5.0 Evolved Universal Terrestrial Radio Access（E——UTRA）User Equipment（UE）Radio Transmission and Reception[S]