支撑2I2C高速发展的精准业务预测及扩容办法研究

李永帆，张荣建，夏飞年（中讯邮电咨询设计院有限公司广东分公司，广东广州 510627）

1 概述

1.1 2I2C业务发展背景

面对市场竞争的不断加剧以及双卡终端全网通智能机的快速普及，中国联通作为区域市场的弱势运营商，为了扭转局面，顺应时势以混合所有制改革试点为契机，加快业务模式创新优化改革，在移动资费上充当打破既有规则的改革者角色，与国内各大互联网厂商进行战略合作，推出了一系列2I2C 号卡产品，通过专属流量免费模式降低高流量用户资费，快速抢占市场。

2I2C 产品不仅体现了中国联通一贯的创新风格，也是以实际行动贯彻落实国家提速降费的重大举措，更是促进移动互联网生态繁荣发展的力作。2I2C 产品自推出伊始，便迅速获得广大用户的青睐，不仅显著降低了4G上网成本，更是彻底消除了流量不敢用等痛点。

1.2 2I2C高速发展现状

以深圳联通为例，移动网用户整体平稳增长，2I2C发展势头强劲，2018 年3 月底全网用户达到611 万，同比增长25%；其中2I2C 用户达到221 万，同比增长315%，占比达到36%，成为新增用户主力群体。

1.3 2I2C带来容量压力

2I2C 业务一方面为深圳联通带来4G 用户数的高速增长，为维持资本市场的稳定做出了巨大贡献，另一方面其低价高流量的特性导致网络容量快速释放，给现有网络资源以及用户感知保障带来了巨大的压力和挑战。

a）受2I2C 高速发展影响，深圳4G 网络负荷快速提升，2018 年3 月底无线资源利用率达到131%，同比提升67个百分点。

b）深圳4G 流量加速释放，2I2C 流量大幅增长，2018 年3 月底全网4G 日均流量达到1 417 TB，同比增长218%；其中2I2C 日均流量达到960 TB，同比增长386%，占比达到68%。

与此同时，中国联通可用4G 频段已濒临枯竭，叠加频谱等常规手段已经无法满足流量暴涨引发的巨大扩容需求，必须从公司发展统一高度出发和长远考虑，将精准业务预测和网络建设优化充分对接，形成细分场景的差异化多步骤容量保障策略。

2 业务预测研究

2.1 业务预测思路

基于用户感知保障，考虑下行PRB 利用率、RRC连接数、小区忙时流量因素，制定LTE 网络扩容标准，本文便以这3 项指标作为业务预测的基础参数，并按照以下方法进行整理，形成扇区级数据源。

a）扇区忙时平均下行流量：以周为单位，对该扇区下所有小区（载波）的忙时平均流量求和，作为扇区级忙时平均下行流量。

b）扇区忙时平均PRB 利用率：以周为单位，默认该扇区下所有小区（载波）已做过负载均衡，从而以源小区（第1载波）的PRB利用率作为扇区级忙时平均下行PRB利用率。

c）扇区忙时平均RRC 连接数：以周为单位，对该扇区下所有小区（载波）的忙时平均RRC 连接数求和，作为扇区级忙时平均RRC连接数。

其后采用趋势外推和公式拟合的办法，利用forecast 函数对全网扇区级忙时下行流量、PRB 利用率和RRC 连接数分别进行线性迭代预测，历史数据取时长度需不小于预测时间长度的一半；同时对业务预测周期内需多次扩容的扇区进行PRB 利用率修正，使得PRB 利用率不会一直增长（扇区扩频后PRB 利用率会有所回落）；最后根据现网不同场景的2I2C 用户分布特点以及市场部门的业务发展预期，设定不同的场景调整系数，对业务热点、沸点区域适当放大预测，业务迟缓区域选择性缩小预测，从而形成差异化的容量保障策略（见图1）。

2.2 预测结果输出

根据预测结果，对于达到扩容标准的扇区，测算其20 MHz载波数的需求数量。

a）宏站测算公式为：20 MHz 载波数=预测的扇区忙时平均下行流量/8.4 GB

b）室分测算公式为：20 MHz 载波数=预测的扇区忙时平均下行流量/5.3 GB

基于测算得出的20 MHz载波数量，结合各种扩容手段能效情况制定20 MHz载波数的折算系数。

a）L2100 硬扩20 MHz：等效于1 个20 MHz载波能力。

b）L1800 软扩10 MHz：等效于0.5 个20 MHz 载波能力。

c）增补TDD 20 MHz：受限于TDD 时分双工技术特性和终端普及程度，等效于0.7个20 MHz载波能力。

d）扇区分裂和小基站等其他手段：所能发挥的能效视具体的干扰控制和覆盖目标而定，等效于0.5～0.8个20 MHz载波能力。

备注：8.4/5.3 GHz 为深圳联通扩容标准中宏站/室分单载扇的忙时流量门限，本文重点论述业务预测和扩容手段，因此对扩容标准不再具体展开分析。

3 扩容解决办法

3.1 扩容手段对比

目前主要的扩容解决办法主要有3 类，即频谱叠加、频谱复用和4G+技术。

a）频谱叠加：在现有站址情况下，通过引入新的载波进行扩容，主要体现为1.8 GHz软扩、2.1 GHz硬扩和TDD扩容等，由于不改变蜂窝结构，实施难度最小。

b）频谱复用：在传统蜂窝组网结构下利用扇区分裂、新增宏站和微站等手段吸收热点容量，同时通过宏微协同与干扰抑制技术控制干扰，提升应用效果。

c）4G+技术：在LTE 网络中引入新技术提升系统容量，主要体现为Massive MIMO 技术和高阶调制技术（下行256QAM/上行64QAM），具体提升效果受产业链完备情况和终端普及度的影响。

在现阶段的实际应用当中，应优先考虑扩频扩容，其次建议使用扇区分裂、小微站和Massive MIMO等技术，各种扩容手段的对比情况如表1所示。

3.2 容量解决步骤

表1 扩容手段对比分析

容量解决步骤视提升效果和部署难易程度而定，一般可通过以下3个步骤来逐渐提高系统容量。

第1 步，扩频解决。依次新增开通2.1 GHz（20 MHz 硬扩）、1.8 GHz（10 MHz 软扩）、2.6 GHz（TDD 20 MHz）载波资源，并根据实际情况进行载波聚合。

第2 步，空间分裂。在地域区分明显或用户分布均匀的扇区进行空间分裂，在用户和业务集中度较高以及需兼顾补强深度覆盖的扇区进行小微站建设。

第3 步，推进新技术应用。视产业链成熟情况和终端普及度逐渐开启Massive MIMO和高阶调制功能。

4 容量提升分析

4.1 扩容案例展示

以扇区忙时流量的业务预测为例，深圳某室外厂园扇区（1.8 GHz 20 MHz）在2018 年4 月底的忙时下行流量为8.1 GB，利用FORECAST 函数，以该扇区22 周历史忙时流量为已知数X，通过线性回归可测算出目标期未知数Y（见图2）。

通过函数预测可知该扇区2018 年底的忙时下行流量将达到15.2 GB，同时，由于厂园内2I2C 潜在用户较多，并根据市场发展策略，应对函数预测结果进行适当放大，结合历史经验设置调整系数为20%，则修正后该扇区年底的忙时流量为15.2×120%=18.2 GB。

根据前述室外载波测算公式，该扇区目标期所需20 MHz载波数=18.2 GB/8.4 GB=2.2个，需新增20 MHz载波数为2.2-1=1.2个，继而按照扩容手段对比和解决步骤的分析结果，选择方案为“L2100 硬扩20 MHz+L1800 软扩10 MHz”即可满足至2018 年底的容量需求。

图2 某扇区忙时流量业务预测

4.2 容量提升分析

将精准业务预测与多种扩容手段相结合，分阶段分场景的进行有序扩容和迭代建设，针对容量需求最高的流量爆点区域，全流程扩容完成后，（相比原1.8 GHz 20 MHz 小区）可提升系统容量达到10 倍以上（见图3）。

图3 容量提升效果

5 结束语

通过对当前2I2C 业务高速发展现状和现有网络结构资源之间的关联分析可知，随着流量进一步释放，将对中国联通有限的频谱资源和网络承载能力带来巨大挑战。本文从实际情况出发，着眼于扇区级的精准业务预测，立足于有序迭代的扩容建设手段，以满足未来业务需求为目标，具备较高的推广价值。

扇区级的精准业务预测：传统预测是以固定的全网目标增长率与小区现有业务量相乘，继而得出各小区流量预测值，此方法既缺乏对历史数据的关联回溯分析，其单一的增长趋势也掩盖了各小区间的能效差异，无法真实反映2I2C 市场驱动的特点；而本文的扇区级预测方法，通过对历史数据进行趋势外推和公式拟合，并采用PRB 利用率回落的办法和场景调整系数对预测结果进行修正，细分用户发展和业务模型，从而更加精准地做好容量规划前置和资源储备工作。

有序迭代扩容建设手段：常规的扩频手段已经无法满足当前爆发式的流量增长，部分高负荷场景仅依赖软扩和硬扩已无法保障用户感知，且随着流量释放加快，相同扇区二次、三次扩容的间隔周期逐渐缩短，缺乏统筹规划的频繁上站施工也面临越发复杂的物业困难；本文将全年扇区级业务预测与多种扩容手段相结合，分阶段分场景进行有序扩容迭代建设，做到提前部署和快速响应，且针对流量爆点区域能够实现10倍容量提升，最大限度满足业务发展需要。