4/5G协同组网下网络容量提升方法研究

2021-03-17侯建民郭兴军

数字通信世界 2021年2期

侯建民，郭兴军，黄帅

（中国移动通信集团山西有限公司大同分公司，山西大同 037006）

0 引言

随着5G全面商用及大规模的工程建设，无线网络正式进入并将长期处于“大建设、大调整、大优化”周期，2/3/4/5G多制式、 5模13频的复杂无线网络成为常态。在5G网络建设初期，一方面由于 5G频率和现网D频段重复，5G建设需进行 D频清退，同时由于天面资源受限，为了不增加租赁成本，5G天面安装大部分为替换原有 D频设备，对现网 4G网络造成巨大影响，网络厚度有所下降；另一方面由于 5G套餐大量发展，而 5G网络仍不完善，未能形成有效分流，加上用户办理 5G套餐未使用 5G网络占比较高，大量业务回落到 4G网络上，造成4G业务量持续上涨，高负荷小区日益增长，容量问题引起的投诉占比持续升高，解决容量问题已成为当前提升用户体验的重中之重。鉴于以上问题，本文聚焦用户感知，研究了 4/5G无线网络协同发展下网络容量提升策略，并通过现网实施验证，取得了显著成效。

1 提升策略

网络容量工作重点是通过负载均衡、扩容、新建站点等手段来提升基站承载能力，降低站点利用率，解决网络拥塞，提升用户感知。本文主要研究了5G反向开通 3D-MIMO、4/5G网络间负载均衡及深挖现网资源，提升 4/5G资源利用率等容量提升策略，推动容量工作全面向 5G演进，进一步完善了 4/5G协同组网下容量保障体系。

1.1 5G反开3D-MIMO

5G建设时期，为有效节约天面资源，同时避免干扰，需拆除现网D频段来安装5G AAU，导致4G容量承载力下降。根据5G频谱划分，中国移动获得了160 M（2515 MHz-2675 MHz）的频谱资源，其中4G的D频段已使用了中间的60 MHz（D1/2/3频段2575 MHz-2635 MHz）。为实现5G连续100 M组网，需将前100 M腾出来用于5G建设，后60 M可反向开通4G来补充容量。如图1所示。

利用5G反向开通部署3D MIMO具有组网灵活、有效降低选址难度、增强覆盖、降低干扰、提升容量等优点。同时3D MIMO相较于传统的8T8R具有明显技术优势：一是具备3D立体赋形能力提供更多空分维度；二是多天线收发提升用户体验，下行窄波束精准赋形，能量聚焦，上行多天线接收，提供更高的分集接收增益，进而提升用户体验及小区容量。数据分析，3D-MIMO较传统8T8R小区上/下行承载能力提升约2-3倍。

图1 频谱示意图5G BBU+AAU支持双模开启NR和LTE 3D-MIMO

图2 3D/8T/FDD1800单PRB承载能力对比

1.2 4/5G负载均衡

4/5G负载均衡主要包含以下三种情况：

（1）4G各频段间均衡调整。针对高负荷小区首先从站内同覆盖小区间进行均衡，站内小区间均衡手段以负载均衡策略为主，互操作策略为辅，负载均衡策略由于具备实时性，能够及时有效地将高负荷小区业务均衡到同覆盖其他小区；针对站内同覆盖扇区间业务已经均衡，但是仍然高负荷的小区，需要进一步排查该扇区中各小区覆盖的合理性，主要从越区覆盖、天馈位置及覆盖分布是否合理等方面进行现场排查，通过跨站均衡策略及RF调整等手段实现站间均衡。站间负荷均衡策略主要是将负荷均衡候选小区从同覆盖扇区扩大到周边站点异频小区，在异频插花组网及密集区域效果显著，均衡策略如图3所示。

图3 4G各频段间负载均衡

（2）5G NSA组网下锚点及非锚点的驻留和负载均衡。基站通过终端上报的UE能力识别NSA终端或普通LTE终端，需对NSA终端、普通终端重选及切换策略差异化设置。针对NSA终端优先驻留锚点频点，当NSA用户占用非锚点频点，则通过锚点优先功能重选或切换到高优先级锚点频点。

锚点优先级配置策略如图4所示，针对NSA用户，FDD1800为NSA锚点，设置为高优先级7；在FDD不连续区域配置TDD-F作为锚点补充覆盖，用户优先级配置为6；其余频段配置为非NSA锚点，则设置NSA锚点优先级为0，表示不能作为NSA锚点。针对4G普通用户，使用原有LTE载波优先级。

图4 锚点优先级配置策略

（3）5G SA组网下4/5G载波共享调度。LTETDD和NR动态频谱共享通过NR重配置激活BWP（Bandwidth Par t）带宽以及LTE的小区静默，支持LTE TDD和NR制式间进行动态频谱共享，同一时间内共享载波只能用于一个制式：当NR网络的话务量低于门限值时，NR网络可以向LTE TDD小区共享出频谱资源；当LTE TDD网络话务量低于门限值时，LTE TDD网络可以向NR小区共享出频谱资源。以2.6 G的160 MHz频谱，LTE和NR频谱共享示例如图5所示。

图5 4/5G频谱共享示意图

1.3 深入挖潜盘活现网资源

随着5G网络建设快速推进，4G网络的投资必然会有所减少。为有效提升现网资源利用率，以最少的资源实现最大化的效果，对现网软件、硬件资源进行深度挖潜，最大化资源使用效率。主要包括低流量小区整治、基带板挖潜、D频段搬迁等措施。

1.3.1 低流量小区整治开展低流量小区整治工作，在减少多层网低

利用率的同时，可腾出软件资源用于高负荷小区扩容。首先要排查设备故障、干扰问题、覆盖问题和参数配置等问题，避免减容或小区合并后出现高负荷问题，总体处理思路如图6所示。

1.3.2 基带板挖潜

图6 低流小区处理流程图

基带板挖潜主要针对“未下挂小区基带板”、“同站超配基带板”、“高能力基带板浪费”三类站点进行梳理，其中未下挂小区基带板是指基带板下未下挂任何小区；同站超配基带板是指同站点下的小区可整合下挂至少量基带板下，从而节约基带板资源；高能力基带板浪费是指某站点存在高能板件但下挂小区较少，另外存在部分站点下挂多块低性能基带板，可调整对换从而节约低性能基带板。

对于无下挂小区的基带板即空置基带板，直接资源回收；同站多配基带板的，进行小区整合，腾挪出基带板；高能力基带板浪费的，可与下挂多块低性能基带板站点对换。

1.3.3 D频段搬迁

5G建设时由于天面资源受限，为了不增加租赁成本，5G AAU安装大部分替换原有 D频设备，将替换下的大量的 D频设备，搬迁至农村、厂矿等单网热点区域，用来快速解决农村高负荷问题及补充覆盖，最大限度的挖掘无线资源能力。

2 应用实施

2.1 5G反开3D-MIMO

（1）问题描述：某地市棚户区常驻人口超过 30万，移动用户占比达 70%以上，楼宇密集，容量需求旺盛，日均流量 57 TB，占全市全网流量超过 10%，但是由于楼宇密集，宏站建设困难，弱覆盖及高负荷问题较为突出，用户感知相对较差。

（2）实施情况：借助 5G全面部署契机，利用 5G反向开通 65个3DMIMO站点，有效缓解了高负荷问题，高负荷待扩容小区由 35个降低至 16个，其中3DMIMO日均吸收流量超过 57.38 TB，占比达到38%，感知类投诉由月均 331单降低至 44单，整体成效显著。

（3）效果评估：实施效果如图7所示，3D开通后，流量上涨明显，日均业务量增长 20.5TB，压抑流量得到有效释放；同时 3D-MIMO承载了约 38%的业务量，有效缓解区域内容量问题，上行 PRB利用率下降 10.51%，下行 PRB利用率下降 6.89%，日高负荷小区比例下降0.5%，区域内容量问题引发投诉量下降 50%。

2.2 4/5G负载均衡

（1）问题描述：某地市高校共有师生 47，000余人，人员高度集中，业务量长期居高不下，网络容量压力巨大。其中 4G日均业务量达 35.4 TB，高校区域内4G网络规模站点 104个，小区数 767个，高负荷小区101个，占比 13.2%；5G站点18个，小区数 53个。

图7 3D开通后业务量变化图

（2）实施情况：为缓解 4G网络容量压力同时充分挖掘 5G网络资源，在学校区域内开展 4/5G负载均衡，主要从 4/5G邻区调整及互操作参数调整着手，提升5G驻留及分流能力，缓解 4G网络容量压力。

一是进行 4/5G邻区核查，点对点邻区精细化添加，累计完成 4/5G邻区添加 198调整，5/4G邻区添加122条；二是进行 4/5G互操作参数调整，总体原则是让 5G用户更多向 5G网络迁移。具体参数设置为：LTE侧开启E-UTRAN至 NG-RAN系统间业务移动性开关、 NR切换开关、 NR重定向开关、 E-UTRAN至NG-RAN的快速返回开关，NR频点重选优先级设置为 7，重选 NR小区定时器时长设置为1，异系统切换事件采用 EventB1，基于覆盖的 E-UTRAN切换至 NR B1事件RSRP触发门限设置范围为 -108 dBm-102 dBm，基于业务的 E-UTRAN切换至 NR测量定时器设置为 10。5G侧系统间业务移动性算法开关、切换方式开关 -重定向、 VoNR开关开启、非同频测量 RSRP触发门限设置为 -110 dBm--104 dBm，服务频点低优先级 RSRP重选门限设置为 -114 dBm--108 dBm，异系统切换 A1 RSRP门限设置为 -105 dBm--100 dBm，EPS FB等待定时器建议值 20，基于覆盖的切换至E-UTRAN B2 RSRP门限1设置为 -115 dBm--105 dBm，基于覆盖的切换B1 RSRP门限设置为 -110 dBm--103 dBm，EPS FB B1 RSRP门限设置为 -113 dBm--105 dBm。

（3）效果评估：参数部署后一周 4/5G业务量对比如图 8所示。

（4）参数部署后效果明显，学校区域内 4G总业务量下降近 3.6 TB，5G总业务量上涨 2.25 TB，实现翻倍增长，有效缓解 4G网络压力，同时提升了 5G网络利用率，后续随着 5G终端渗透率及 5G用户的不断增长，4/5G业务均衡需持续跟踪优化。

图8 4/5G业务量变化图

2.3 深挖盘活现网资源

（1）问题描述：通过对某地市全网低效小区全量分析，发现存在多数低效副载波未及时减容，高负荷区域由于扩容资源不足未能及时扩容，部分站点存在基带板空载，以及高能力基带板浪费等诸多问题。资源调度不灵活，资源利用率不高，未能充分发挥现网资源能力。

（2）实施情况：为有效提升现网资源利用率，开展了现网资源核查及灵活调度。一是低零小区整治，及时对无业务需求副载波进行减容，减容后资源调整到高负荷区域，累计完成小区减容 3，768个，扩容 2，344个；二是基带板调整，核查现网空载板件，及时拆除调整到需扩容区域，同时核查超配置板件进行及时替换调整，累计完成空载板件 132块拆除，超配置板件替换 221块；三是 D频段搬迁，将 5G安装替换下来的 D频段设备搬迁到农村高负荷区域，解决容量问题，累计完成 231个D频段小区搬迁。

（3）效果评估：通过低效小区治理及现网资源调度，取得显著效果，全年低效小区指标由 26.21%下降到 18.32%，降幅 7.89%，高负荷待扩容小区比例由1.7%下降到 0.38%，降幅 1.32%。如图 9所示。