基于套餐驱动型负荷增长的扩容规划

2019-06-27徐鑫校王凌风浙江省通信产业服务有限公司浙江杭州30005华信咨询设计研究院有限公司浙江杭州30004

邮电设计技术 2019年6期

徐鑫校，王凌风（.浙江省通信产业服务有限公司，浙江杭州30005；.华信咨询设计研究院有限公司，浙江杭州30004）

0 引言

随着LTE网络的不断完善发展，一方面4G用户保持快速增长态势，另一方面移动数据业务流量需求也越来越大。移动支付、视频广播等各种移动互联网应用的普及，带动数据流量呈爆炸式增长。据工信部最新统计数据，2017年移动互联网接入流量消费达246亿GB，比上年增长162.7%，增速较上年提高38.7%。全年月户均移动互联网接入流量达到1 775 MB，是2016年的2.3倍，2017年12月当月户均接入流量高达2 752 MB。其中，手机上网流量达到235亿GB，比2016年增长179%，在移动互联网总流量中占95.6%，成为推动移动互联网流量高速增长的主要因素。

移动数据流量的迅猛增长正改变通信信息业发展格局，电信产业生态链呈现变革的趋势［1］。数据流量业务是4G时代运营商业务的主要增长点，“流量经营”日益成为中国运营商们新的转型焦点［2］。随着“冰激凌套餐”“任我看”“天翼不限流”等套餐活动的推出，3家基础网络运营商的流量经营竞争也趋于白热化，在不限流量类套餐的驱动下，用户月均流量迅猛增长。快速增长的数据流量业务给移动网络带来了海啸般的冲击［3］，数据流量所带来的网络负荷问题，正成为运营商关注的焦点。

网络发展是渐进的，在时间序列上的变化呈现出一定的规律性，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［4］。应对套餐驱动带来的网络负荷增长，需根据流量及用户增长趋势，合理配置网络资源进行容量扩容规划，避免资源空闲，提升用户感知。

根据3家基础运营商普遍采用的网络负荷评估指标，通过不限流量套餐前后用户应用行为的对比分析，对不限流量套餐所带来的流量增长预测方法进行相应研究，并结合RRC有效用户数增长、PRB利用率增长的预测研究，探讨在不限流套餐驱动环境下网络负荷的增长及采取的扩容思路和方法。

1 基于套餐驱动型的流量预测

一般而言，网络流量具有高度自相关、随机性和非线性等时间序列特征，因此，可以根据网络流量时间序列特征对网络流量进行预测［5］。在不限流业务推出之前，移动网络流量增长可以根据历史流量的时间序列特征进行预测，但在此之后，流量增长来源于套餐的驱动效应明显，按历史流量数据的时间序列特征进行流量预测，明显不适用于因套餐因素刺激的流量预测和相应容量扩容规划。

图1 不限流套餐节点前后周流量TOP 20业务应用对比图

1.1 套餐驱动型流量现状分析

4G网络承载的数据流量受多种因素影响，包括终端因素、网络因素和市场因素等［6］。LTE用户使用数据业务产生移动数据流量主要受制于3个方面的因素：终端、网络带宽和资费水平［7］，其中资费水平对流量影响更为明显。自不限流套餐业务开展以来，用户行为习惯也发生着明显的变化，从某省运营商用户监控平台的用户行为，在套餐前后节点的对比分析可以看出，爱奇艺、QQ、PPS等视频类应用由原37%提升至66%，由此带来的就是全网日均流量增长迅猛，部分热点地区负荷超重（见图1）。

1.2 流量预测方法概述

近年来国内各研究者针对流量预测的模型构建研究，主要有傅里叶模型［8］、粗粒度网络流量的灰色模型［9］、基于灰色小波的网络流量组合预测模型［10］、FARIMA网络流量预测模型［11］等。业务预测的常用方法主要包括瑞利分布预测、逻辑曲线预测、普及率法以及回归法预测等［12］，此外业务预测TRMPAS 6步法［13］在现网中也得到了相关应用，基于人工神经元的流量预测则非常适合用于大规模的信息处理和预测［14］，以上预测模型及方法在常规流量业务的预测中得到很好的应用，但对于不限流套餐因市场因素突变而带来的流量增长预测，则缺乏一定的准确性和适用性。

1.3 基于套餐驱动型流量预测思路

图2 网络流量负荷增长预测总体思路

1.3.1 市场常态业务增长预测

通过历史流量数据，采用相应的常规预测模型及预测方法，估算流量自然增长趋势。首先从PRS/网管中获取网络历史流量数据，通常基于3～6个月的数据对未来1～3个月的数据进行预测是比较准确的，超过这个时间长度由于市场、社会等因素的变化将导致预测出现偏差［15］，因此获取历史流量数据的时间跨度建议在半年以上；其次按时间序列绘制网络单日或月均流量随时间变化的趋势图，以此估算网络在无套餐等特殊市场因素影响下的流量自然月增长情况。考虑到数据业务常规变化特征，数据获取的起止时间点建议避开受春节影响的1、2月份，校园场景则建议避开寒暑假月份。

1.3.2 套餐驱动型业务增长预测

套餐驱动型业务增长，主要来源于2个方面，一方面是基础套餐类的业务增长，以电信不限流套餐为例，目前有49元、99元、129元、169元、199元、299元等套餐。不限流套餐用户有新增的订购用户，此部分用户发展增长趋势，可以参照市场部门用户发展计划及周用户增长速率进行预测；也有存量转化部分，以现在中国电信主流套餐乐享4G套餐向“天翼不限量”套餐转化为统计对象，考察各档位套餐超套情况，估算不限流套餐用户存量转化用户数的发展趋势。

套餐驱动型业务增长另一方面，来源于叠加套餐的业务增长。叠加套餐作为基础套餐的补充，与基础套餐不存在替代关系，可自由叠加。因其灵活性，促销往往针对特殊业务、特殊时段、特殊场景，缺乏预测历史参考。因此建议与市场部门沟通叠加套餐订购预期进行预测。

根据基础套餐订购数及不同档位，以及基础套餐和叠加套餐用户周耗流量占比、用户使用应用场景情况，并以此估算对流量的带动效应，得出相应套餐驱动环境下的流量增长趋势，结合之前的市场常态流量自然增长趋势，以现网小区当前流量为基准，预测规划期内的流量增长。

2 用户增长预测

4G用户增长关联因素众多，一般来说和网络资费、终端能力、网络服务水平、市场营销等相关联。真实出账用户数，也即市场前端发展的4G用户数，在网络中表现为MME附着用户数［16］，这类用户数主要反映了核心网侧网络负荷，与无线侧（eNodeB）的负荷关联不大。无线侧网络负荷更关注有效RRC用户数，而有效RRC用户与MME附着用户（真实出账用户）的增长有所不同，更多取决于用户行为的变化，两者增长幅度偏差较大。根据现网统计表明，小区RRC有效用户和小区流量增长基本呈线性关系，如图3所示，因此，RRC有效用户数与流量可以采用相同的增长率进行预测。

图3 小区有效RRC用户数与小区总流量关系图

3 PRB利用率增长预测

PRB利用率的增长与流量的增长息息相关，流量的增长必然也会导致PRB利用率的增长，随着PRB利用率增长，在同频组网场景下的干扰也随之上升，频谱利用率则相应下降。

2.7 心理护理因口腔剧烈疼痛，张口困难，患儿不愿意接受口腔护理。应耐心向患儿讲解口腔护理对疼痛愈合的重要作用，以表扬的方式鼓励患儿配合。当患儿双唇水肿及口腔黏膜溃疡糜烂，暂时不能说话表达自己的需求时，则出现烦躁、哭泣等表现。应与家人一同耐心地指导患儿表达个人需求，让患儿通过打手势和写字来表达自己的需要。采取各种手段给患儿以心理支持，寻找可能的交流方法，使其心情舒畅地接受护理。

3.1 下行PRB利用率增长预测

图4给出了平均CQI与PRB利用率关系，从图4可以看出，PRB利用率由12.5%至25%增长1倍时，平均CQI从10.7降至10.4，约下降0.3。

UE用户上报的CQI指标既反映了LTE网络全网无线信号覆盖质量，又反映了下行信道编码的效率，如表1所示。在每个调制阶数内，随着CQI的提升，MCS也将提升，即编码效率随之提升，反之，CQI降低，为了确保传输的可靠性，采用稳妥的MCS，降低编码速率和效率。根据3GPP协议中CQI与编码效率的关系，如图4所示的CQI下降0.3时，频谱效率大约下降至原来的92%。