不同网络负载提升CA利用率及小区吞吐量的策略研究

林亮，李阳德，郑舟，高松涛

(1 中国移动通信集团广西有限公司，南宁 530028；2 中国移动通信集团设计院有限公司，北京 100080)

不同网络负载提升CA利用率及小区吞吐量的策略研究

林亮1，李阳德1，郑舟1，高松涛2

(1 中国移动通信集团广西有限公司，南宁 530028；2 中国移动通信集团设计院有限公司，北京 100080)

本文针对载波聚合配置和激活参数研究，通过在现网进行大数据分析和不同配置参数的试点研究结果，得出适用于广西现网及未来1-2年内使用的载波聚合配置参数，不仅提升了载波聚合应用比例，同时提升小区整体吞吐量。更重要的是摸索出一条在不同场景下如何配置载频聚合参数的思路，适用于在不同网络发展阶段、不同区域的载波聚合配置研究方法。

载波聚合；网络负载；利用率

1 背景及主要研究内容

通过两个载波的聚合，能使4G客户在使用4G网络时下行/上行速率理论上提升一倍，尤其是对边缘用户速率进一步提升，改善用户体验和感受。未做载波聚合的两小区受小区间负载均衡性能影响，空口效率不高，还需要兼顾负载均衡引起的用户切换次数增多的影响，载波聚合是后续4G网络发展的趋势。目前载波聚合的调度算法没有协议规范，不同厂家有所差别，CA用户在主辅载波上分配的资源由各载波的用户数及负载决定，不同的调度算法影响CA用户激活CA应用，影响非CA用户的主辅载波资源利用公平性等。随着CA扩大规模部署以及用户的快速发展，CA对流量收益的贡献越来越重要。因此有必要通过评估现网CA用户在部署CA小区的应用效果（如CA激活率、CA速率增益等），摸索影响CA效果的因素，合适部署CA的小区特征，摸索部署CA区域的参数配置数、激活参数等，从而得出合理的参数配置，使得CA带来的流量收益最大化。

2 CA原理及实现方式

载波聚合核心思想是支持载波聚合的终端在多个载波上同时进行数据收发。要实现载波聚合，要先进行配置、再进行激活；要释放载波聚合，要先去激活、在去配置。建立载波聚合的基本业务流程如图1所示。

第1步：OSS向eNode B配置可以聚合的小区集，并配置CA特性相关的参数。

第2步：UE开始建立呼叫，并建立完成业务（在这一步完成RRC Connection Setup，仅发生在PCell上，不涉及SCell的添加）。

第3步：eNode B根据小区集让UE对其它小区进行测量（或盲配），根据测量结果，对于可以作为SCell的小区，向UE发送RRC重配置消息（RRC Connection Reconfiguration），将该小区配置为UE的SCell。

图1 载波聚合业务建立基本流程

第4步：eNode B检测业务量，当业务量升高时，及时激活SCell，使得PCell和SCell共同进行数据传输，当业务量下降时，及时去激活SCell，可以为UE省电。

2.1 载波聚合UE的状态

支持载波聚合的UE有如下3种状态。

（1）CC_Unconfigured：SCell未配置。

（2）CC_Configured_SCC _Deactivated：SCell配置未激活。

（3）CC_Configured_SCC _Activated：SCell配置并激活。

图2 CA UE状态转移的典型场景

各状态之间的转移如图2所示。

2.2 载波聚合配置方式

载波聚合配置需要满足4个条件：同覆盖快速盲配置；非同覆盖基于A4测量配置（默认门限-105 dBm）；基于业务需求配置；基于A6的更新。

载波聚合去配置需要满足两个条件：基于A2测量（默认门限-115 dBm）和切换触发辅载波去配置。

2.3 载波聚合激活方式

载波聚合辅载波激活需要满足3个条件：用户面数据缓冲区拥塞状态；PRB利用率包括主载波、辅载波；QoS满足度。

辅载波去激活需要满足4个条件:业务信道质量；用户面数据缓冲区去拥塞状态；PRB利用率包括主载波、辅载波；一段时间内调度包数据量小于一定门限。

3 提升CA应用率方案

通过提取现网CA区域各项网管指标，对CA部署效果进行评估，分析影响CA效果的因素。通过调整CA参数，评估不同参数下的CA效果。开启和关闭CA功能，评估CA对非CA用户、PDCCH、VoLTE等的影响。具体分析如下。

3.1 研究目标和方案维度

评估目标：在尽可能提升现网CA用户占比的同时尽可能提升整体小区流量，但往往这两个指标是相互矛盾，需要寻找在不同场景下的配置策略。

主要研究目标：现网CA用户在部署CA小区的应用效果（如CA激活率、CA速率增益等）；摸索影响CA效果的因素，适合部署CA的小区特征；摸索部署CA区域的参数配置（配置参数、激活参数）。

方案维度：根据目标，制定以下9大评估维度。

（1）CA流：CA激活用户在PDCP层下行总吞吐量。反映了CA用户产生的流量，在不同的CA参数配置下，产生的CA流量可能存在差异，CA产生的流量越大，说明CA带来的收益越高。

(2) 小区总流量：小区用户面下行字节数。反映了小区产生的流量。

(3) CA流量占比：CA流量/小区总流量。反映出CA起作用的能力，占比越高，说明CA带来的增益越大，是评估CA流量收益的重点指标。

(4) CA速率：CA激活用户在PDCP层下行总吞吐量/ CA激活用户在PDCP层下行数据业务总时长。评估CA激活用户的速率大小。

(5) CA速率增益：CA速率/小区速率。反映CA用户与普通用户的下行速率差异，该值越高，说明CA带来的速率提升越明显。

(6) 配置CA占比：辅载波平均用户数（求和）/ RRC连接平均用户数（求和）。近似反映现网CA终端渗透率。

(7) CA激活率：以本小区为PCell的下行CA平均激活用户数（求和）/辅载波平均用户数（求和）。反映了CA终端激活CA的概率。

(8) CA激活率修正值：以本小区为PCell的下行CA平均激活用户数（求和）/平均具备CA能力用户数（求和）。

(9) Scell流量占比：SCC UE下行调度数据量(千比特)/[PCC UE下行调度数据量(千比特)+SCC UE下行调度数据量(千比特)]。反映了辅载波Scell对CA激活用户流量的贡献程度。

3.2 试点方案

根据载波聚合的配置和激活条件，尽可能让用户随时随地使用载波聚合、尽可能让小区总体吞吐量提升。以CA用户占比和小区负载业务程度为不同场景，制定5套载波聚合配置及激活参数进行评估对比，如表1所示。

（1）配置1与配置2可对比评估在CA配置门限不一致的情况下对CA增益的影响。

（2）配置2与配置3可对比评估在不同的PRB利用率激活门限的情况下对CA增益的影响。

（3）配置2与配置4可对比评估在不同的缓存门限的情况下对CA增益的影响。

（4）配置4与配置5可对比评估在较低的缓存门限下CA配置门限不一致对CA增益的影响。

3.3 试点结果

通过在广西现网宏、微、皮、飞不同类型基站，大型商场、写字楼、住宅小区和高校等不同场景下进行试点，得到不同载波聚合配置参数的测试表现。

（1）配置1与配置2参数差异在于CA配置/去配置门限不同，对比分析如下：配置2在把CA配置/去配置门限由-105/-110降低至-125/-128后，CA流量增长70%，CA流量占比由2.20%提升到3.66%，配置CA占比由3.95%提升到7.8%，说明配置/激活了不少弱场CA用户，带来的流量增益明显；同时CA速率基本不变，可以推断弱场CA用户激活后，CA用户速率感知仍然较好。从这2组配置对比可知，如果把CA配置/去配置门限设置得低一些，有利于提升边缘CA用户的感知。

表1 载波聚合配置及激活参数评估表

（2）配置2与配置3参数差异在于PRB利用率激活/去激活门限设置不同，对比分析如下：配置3在把PRB激活/去激活利用率门限由1%/0%提高到50%/30%后，CA流量下降15%，CA激活率由1.64%降低至0.91%，降幅明显；同时，PCC PRB利用率门限调高以后，此时触发激活的CA UE更多的是有大分组业务的UE，因此CA速率也有明显提升。从这两组配置对比可知，如果把PRB激活/去激活利用率门限设置偏高，不利于吸收CA流量。

（3）配置2与配置4参数差异在于缓存门限设置不同，对比分析如下：配置4在把激活缓存数据门限/激活数据缓存时延门限由20 kB/15 ms降低至5 kB/5 ms后，CA流量增长95%，CA激活率由1.64%提升到5.08%，同时CA下行速率由4.21 Mbit/s下降至2.95 Mbit/s，说明把缓存门限调低后，激活了不少小分组业务CA终端。从这两组配置对比可知，把缓存门限降低，有利于激活小分组业务的CA终端，有利于提升CA流量。

（4）配置4与配置5在缓存门限都较低的情况下，CA配置门限不一致，对比分析如下：配置4和配置5在缓存门限都较低的情况下，配置5的CA配置门限比配置4高，导致配置CA占比由7.92%降低到3.99%， CA流量也下降了56.27%。从图3可知，现网在相同PRB利用率下，配置4不存在因引入弱场CA用户造成小区普通用户流量下降的问题。

图3 配置4/5下SCC所在小区PRB利用率与流量趋势图

（5）试点分析：综上5种配置结果分析可知，配置4带来的CA流量增益最大。配置4这套参数对CA配置/去配置门限的设置比较极端，因此在弱场的CA用户也会被配置激活CA，这些弱场CA用户会与普通用户争夺无线资源，从而可能对SCC所在小区的其它普通用户的流量收益产生影响。但在目前广西支持载波聚合终端仅占比全部终端的1.2%，通过对现网大数据量的分析以及试点结果表明，配置4不存在因引入弱场CA用户造成小区普通用户流量下降的问题。

表2 广西场景下建议载波聚合参数配置表

4 总结

本文通过对现网大数据量分析，以及通过试点验证，摸索出适用于广西现网及未来1-2年内使用广西场景的载波聚合配置参数，提升载波聚合增益的同时让更多的用户使用载波聚合功能并提升整体小区吞吐量。更重要的是摸索出一条在不同场景下如何配置载频聚合参数的思路，适用于在不同网络发展阶段、不同区域的载波聚合配置研究方法，该研究成果具有一定的推广性。

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Research on deployment strategy of CA utilization ratio and cell throughput enhancement for different network load

LIN Liang1, LI Yang-de1, ZHENG Zhou1, GAO Song-tao2
(1 China Mobile Group Guangxi Co., Ltd., Nanning 530028, China; 2 China Mobile Group Design Institute Co., Ltd., Beijing 100080, China)

According to the research of configuration and activation parameters of carrier aggregation, this paper firstly obtains the con figuration parameters of carrier aggregation which are suitable for Guangxi through big data analysis and the study results on different con figuration parameters in the current network. It not only enhances the utilization ratio of carrier aggregation but also improves the overall throughput of the cell. More important, this paper finds out how to con figure the parameters of carrier aggregation in different scenarios, which are applicable to different network development stages and areas.

carrier aggregation; network load; utilization ratio

TN929.5

A

1008-5599（2017）08-0055-05

2016-12-16