高流量窗口场景4/5G 协同优化研究与应用

陶意欢

(中国电信集团有限公司南京分公司，江苏 南京 210008)

截至2021 年一季度月，国内各运营商均推出4G 流量升级套餐并紧跟5G 新基建的步伐，推出5G 高流量套餐，对消费心态产生了明显的积极引导和刺激。由于用户行为导致的流量抑制不断得到释放，用户对视频业务的使用频次、视频节目分辨率显著提升。其中抖音、爱奇艺、腾讯流量占比显著提高，哔哩哔哩等新应用开始普及。与此同时，单用户DOU 高速同步增长，高流量用户占比不断提高，视频业务的流量占比已超45%。

对于高流量商务区、大型体育场馆等密集话务、关键窗口场景，随着用户行为变化，用户对网络资源消耗、评价网络方式也在深刻转变。在此背景下，需重新审视高流量场景无线网建设策略，亦需结合对用户行为的精确分析和感知拐点研究，大胆创新、利用全新思路和技术手段进行无线能力部署和优化。

本文在实践的基础上，建立差异化用户体验的4/5G 容量规划和信源投放体系，确保资源精确投入；针对4G 网络负荷疏忙，运用错频组网实现容量和用户感知的双提升；最后，针对5G网络，建立了一套完善的参数优化体系，确保切换、RANK、CQI和波数特性达到最优，分流4G 话务，降低网络整体负荷。

本文的成果已经在南京重点核心商圈、奥体体育场、南京南站、南京站和夫子庙景区等重点窗口场景大面积推广，用户感知得到明显提升，网络负荷达到均衡。同时，本文中的宏微协同优化策略已成功申请发明专利，专利号：ZL201710981685.6.

1 基于用户感知速率场景化因子建模的容量预测和规划方法

通过大量测试，对网页业务，主要影响感知因素为打开时延(用户侧感知为浏览时延)。随用户增加，PRACH 资源、PDCCH、PUCCH资源利用率和上行PRB 利用率增长幅度较小；而下行业务信道PRB 利用率增长最快，成为网页用户的感知影响的最大因素及制约瓶颈。具体而言，网页首屏时延在下行PRB 利用率达到65%时明显增加，下行PRB 利用率达到90%时，时延急剧增加，影响业务感知。

基于高流量区域进行建模和预测评估，结合历史话统计算增长系数、特定区域系数修正(政企破壁)等建立容量、负荷预测模型，计算并得出未来容量演进方案及载波需求，并匹配多产品创新解决方案提前做好滚动扩容预测和规划，预防高负荷带来用户感知体验甚至投诉的风险，总体流程机制如图1。

图1 网络容量规划原则

通过以上扇区载波计算，制定容量规划原则如下：

步骤1：数据准备，对需要扩容的小区，统计小区级全量MR(measurement report，本文指用户手机终端信号强度)。

步骤2：用户远近点判决(远近点门限建议100m～150m)，识别远点、近点用户。

步骤3：室内外判决，在远近点判决结果的基础上，统计室内和室外MR 条数，若室内MR 条数＞室外MR 条数，则用户判定为室内，否则判定为室外。

步骤4：容量解决方案匹配：用户分布近点，优先使用扇区劈裂方案；用户分布远点室外：优先采用杆微站补热。

若用户分布远点室内且楼宇为高层高价值楼宇，则优先采用数字化室分，若用户分布远点室内且楼宇为低层或低价值楼宇，则优先室外打室内。

步骤5：杆微站补热点位确定，在步骤3 的基础上，选取MR数量TOP1 栅格，作为杆站候选点位。

步骤6：与覆盖站点去重，当所有站点规划完毕后，需要与覆盖的解决方案去重。当覆盖规划杆站和容量规划杆站30m 内，建议去重。

具体流程图如图2。

图2 4/5G 无线网规划方案制定原则

对南京主城区标志性高流量场景进行分析，通过以上算法，精确制定差异化覆盖方案，通过宏微协同、室内外立体覆盖、异频组网等，见表1。以南京地铁1 号线北线为例，轨行区采用漏缆天线，站台站厅采用有源室分方案，4/5G 多频组网方案开通后，随着5G 分流比升高，4G 流量和负荷明显下降，用户感知提升明显。总体情况如图3 所示。

表1 南京部分高流量场景4/5G 覆盖方案

图3 南京地铁1 号线5G 分流走势图

2 4G 错频组网实现容量和用户感知双提升

对标友商的室外频点资源丰富，降低同频干扰和重叠覆盖的策略，结合电信频带资源，创新提出了利用Band1 的2145-2170MHz 频段，配置100 和500 两个20M带宽频点，考虑到设备支持情况，后修改为100(20M)和475(15M)频点。同时，根据实际情况调整切换参数，使得用户占用SINR 最优频点。

当前现网多频组网策略涉及2.6G TDD、1.8G FDD、2.1G FDD、800M FDD，大带宽(2.6/1.8/2/1)之间通过A2+A3 事件做异频切换，大带宽与小带宽(800M)之间通过A2+A4 事件做异频切换，同时，800M打开基于频率优先级的异频切换。

而在本次错频组网中，为了让室外用户优先占用2.1G 的两个频点，1.8G 与2.1G 之间的异频切换需要使用A2+A4 事件，2.1G 之间的异频切换通过A2+A3 事件触发，那么针对小带宽800M，创新增加了“A5 事件+频率偏置”的策略，通过对800M频点配置频率偏置，在1.8/2.1G 配置800M 2452 的异频频点叠加上频率偏置，使得“A5 门限1+频率偏置”等于异频测量启动门限，见图4。

图4 4G 切换策略优化图

切换门限如图5 所示，其中，“A5 门限1”可以单独设置(异频切换判决时的源小区低于此门限)，“A5 门限2”(异频切换判决时的目标小区高于此门限)与A4 门限共用，所以叠加-15dB的频率偏置，使得800M 目标小区的RSRP 判决门限为-90+(-15)=-105dBm。

目前该方案已在新街口商圈进行复制推广，并逐步在其他核心高流量区域实施，以新街口为例，错频方案不再局限于只占用2.1G 的两个错频频点，而是充分利用各频点在部分区域干扰低的优势，占用全部频点。通过切换参数优化，在不同路段占用最优频点的同时兼顾负荷均衡，相对大网切换参数设置可避免FDD2.1G 的资源浪费，最终达到既提升了室外道路覆盖效果，又提升用户感知的效果，优化后指标提升如图6 所示。

图6 南京新街口错频优化效果评估

3 基于5G NSA 组网的4/5G 协同优化策略

3GPP 协议定义了多种5G 网络部署方式，根据5G 控制面锚点不同区分为两大类：独立组网(SA)和非独立组网(NSA)：

SA(独立组网)：5G 无线网与核心网之间的NAS 信令(如注册，鉴权等)通过5G 基站传递，5G 可以独立工作。

NSA(非独立组网)：5G 依附于4G 基站工作的网络架构，5G 无线网与核心网之间的NAS 信令(如注册，鉴权等)通过4G基站传递,5G 无法独立工作。

SA 优势在于4G 改造少，且一步到位，无二次改造成本，5G与4G 异厂商组网灵活，且端到端5G 易拓展垂直行业；NSA 优势在于对核心网及传输网新建/改造难度低，对5G 连续覆盖要求压力小，目前国内运营商在5G 网络建网初期多选择NSA 网路推进5G 网络快改造，并逐步向SA 网络转变。

对于南京高流量场景，为实现话务梳忙和用户感知提升，多采用4/5G 多频立体组网的建设策略，当5G 实施NSA 组网模式，NSA 终端必须占用锚点小区后，才能使用5G 业务提升用户感知。如何及时将NSA 终端迁移到锚点小区并保证稳定占用，是当前面临的重要问题，也是当前NSA 终端移动性策略遇到的重要问题。

前5G 实施NSA 组网模式，NSA 终端必须占用锚点小区后，才能使用5G 业务提升用户感知。如何及时将NSA 终端迁移到锚点小区并保证稳定占用，是当前NSA 终端移动性策略遇到的重要问题。目前推荐的方案是开启定向切换功能实现锚点优先。5G 建设区域内4G 非锚点小区均建议开启定向切换功能，以实现“占得上”和“留得住”两大能力：

“占得上”：非锚点侧开启该功能，可实现在初始接入、切换入、RRC 释放等场景触发NSA 用户快速从非锚点网络迁移到锚点网络；

“留得住”：锚点侧开启该功能，依托4/5G 移动性参数解耦和RRC 释放消息携带专属优先级，可保证NSA 用户稳定驻留锚点网络。

NSA 优先占用锚点小区方案4/5G 高流量场景过程如图7所示。

图7 5G 锚点优选策略图

4G 的频率优先级设置为E＞D＞F=FDD，锚点专用优先级建议，见图8。

图8 5G 锚点配置方案

(1)1.8G FDD 或2.1GFDD 段配置为NSA 锚点，设置为高优先级;(下图以FDD 1800 是锚点为例；如果是双锚点，可配置FDD1800 优先级7，2.1G 频段优先级6，其余频段优先级0；如果是单锚点，可配置单锚点优先级6 或7，其余配置为0)。

(2)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。

通过该策略，对南京夫子庙景区进行系统优化，该区域5G通过64TR 宏站和路灯微站进行宏微协同立体覆盖，采用双锚点策略，建设优化前后该高流量场景平均速率提升为885Mbps，总体情况如表2 所示。

表2 夫子庙景区优化前后指标对比

4 结论

本文成果已经在南京重点核心商圈、奥体体育场、南京南站、南京站和夫子庙景区等重点窗口场景大面积推广，用户感知得到明显提升，网络负荷达到基本均衡。经实践验证，该方法充分实现了对用户无线网业务需求的有效承载，对感知导向、差异服务、弹性容量的新型无线网能力打造，亦是一种积极且富有成效的探索。