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【摘 要】 LTE为第四代移动通信技术，从2014年开始商用部署，其发展至2018年9月底，中国移动已有6.95亿的4G用户规模，且依然在呈增长趋势，加上各种大幅度优惠套餐的刺激，业务增长量和容量负荷增加明显。因此如何使4G网络更进一步的提供优质服务，及在高密集话务区域如何进行网络负荷分担成为难点及痛点。本文通过不同的策略方案及技术应用，来提升现网网络资源的利用率和网络承载能力，提升客户感知。
【关键词】 LTE容量，容量优化，容量提升，LTE新技术，用户感知
Summary：LTE is the fourth-generation mobile communication technology. It has been commercialized since 2014. Since its inception to the end of September 2018, China Mobile has a 690 million 4G subscriber scale, and it is still growing, plus various large-scale preferential packages. The stimulus, business growth and capacity load increased significantly. Therefore, how to make 4G network provide better service and how to carry out network load sharing in high-intensive traffic areas becomes a difficult point and a pain point. Through different strategic solutions and technical applications, this paper improves the utilization of network resources and network carrying capacity of existing networks, and enhances customer perception.
Keywords：LTE capacity, capacity optimization, capacity enhancement, LTE new technology, user awareness
1 引言
随着提速降费政策的推广，中移动相继推出流量不限量套餐、取消流量漫游费等优惠政策，导致LTE业务增加迅猛。根据工信部的数据，2018年上半年人均手机上网流量首次突破4GB大关，手机上网的流量同比增长214.7%，手机上网流量占比移动互联网接入流量的98.3%。4G网络已无规模投入，所以如何使有限的资源来承载不断增长的用户与业务成为新的挑战。
图1 手机流量增长趋势
2 常规应对措施
目前常规应对措施主要为覆盖优化、小区扩容、小区分裂等，分别对应不同的适用场景，以下详细介绍。
2.1覆盖优化
由于D频段比F频段上的劣势，导致覆盖范围受限，需要依靠功率调整弥补覆盖不足的情况。通过自由空间传播损耗公式可得出，D频段比F频段覆盖弱2.76dB左右。自由空间传播损耗公式如下：
Los = 32.44 + 20lg(d(Km)) + 20lg(f(MHz))
方案建议按照D频段小区CRS功率比F频段小区大3dB，同时A1、A2、A4的值设置原则为：将F频段小区A2设置较大，A4设置较小，具体参数值按照验证小区用户数分布设置；为避免频繁FD小区切换，D小区A2设置需要比F小区A4小。
表1 覆盖方案实施效果
频段
时间
RRC连接平均数
下行PRB利用率%
上行PRB利用率%
PDCCH信道CCE占用率%
F1
优化前
323
78.54
47.30
32.25
D1
265
56.01
47.25
15.50
D2
7
2.66
1.46
1.00
F1
优化后
271
78.53
69.95
37.50
D1
141.25
51.12
32.44
15.75
D2
113.25
36.00
24.50
12.50
2.2小区扩容
高负荷小区，尤其是单层网的情况下用户数和PRB利用率均是在较高负荷下运转，建议优先进行扩容，扩容包含软扩和硬扩两种。
软扩：若待扩容小区现有的主控板负荷相对不高，基带板剩余可支持载波数量大于需扩容小区数量、RRU和天馈工作频段支持待扩容频段等，此时扩容只需要加载相应的软件license资源，则为软扩场景。
硬扩：若待扩容小区经评估需要新增或更换主控板、基带板、RRU、天馈等硬件，均属于硬扩场景。
扩容后，需进行功率分配，具体功率设置需按以下公式进行计算分配：
DL_RS_Power=PsingleAntenna+10*log(1+PB)-10*log(12*NRB)
某单D基站覆盖的高负荷场景，经D1小区扩容D2，扩容后D1小区与D2小区用户数指标较平衡，D1小区利用率下降明显，扩容的D2小区很好的分担了业务容量。
表2 扩容方案实施效果
项目
对象标识
有效RRC连接平均数
RRC连接平均数
下行PRB利用率%
上行PRB利用率%
PDCCH信道CCE占用率%
扩容前
D1
41
264
83.09
59.18
24.14
扩容D2
D1
28
174
64.73
49.54
19.97
D2
23
168
55.42
44.91
30.79
2.3小区分裂
小区分裂即是将单个小区分裂为2个或以上的小区，即为原小区共多台RRU设备，小区分裂即将原有的多台RRU的小区分给不同的小区，共同覆盖原有覆盖环境。实现单小区的覆盖面积收缩，单小区的能力提升。
选取某高负荷室分覆盖场景做小区分裂方案，由原有的1(E1)、3(E2)小区分裂出6(E1)、7(E2)小区，分裂后1、3小区用户数下降明显，新分裂小区6、7业务吸收良好，指标良好,起到很好的负荷分担及感知提升的作用。
表3 扩容方案实施效果
小区ID
操作
RRC连接平均数
LTE_上行PRB平均利用率
LTE_下行PRB平均利用率
1
分裂前
125.4
45.03%
21.40%
3
93.98
34.62%
19.48%
1
分裂后
34.84
5.03%
5.91%
3
68.15
8.23%
7.22%
6
80.21
19.64%
20.63%
7
91.14
23.22%
21.15%
3组合策略应对
目前组合措施主要为重选及切换策略优化，负荷均衡等，分别对应不同的适用场景，以下详细介绍。
3.1重选及切换策略优化
由于F频段与D频段在频率能力上的导致的覆盖差距，以及现网频率优先级切换策略导致F频段负荷相对较高，D频段负荷相对较低，现网F、D频段负荷差异较大，影响用户感知和现场负荷优化工作，针对该问题，可以通过重选及切换参数优化的方式进行负荷均衡的调整。
方案建议参数配置，D、E小区频率优先级设置为6，F小区频率优先级设置为5。
关于重选的异频载波优先级设置，当UE驻留在F频段时，在D、E频段大于-92dBm后重选至D、E；当UE驻留在D、E频段时，满足非同频测量门限后，其它频点强于本小区2dB即可重选。DE的非同频测量门限建议-98。
表4 重选参数配置
本小区-添加异频载波
优先级
高优先级频点重选门限
F-F
5
不调整
F-D
6
28
F-E
6
28
E-F
6
不调整
E-D
6
不调整
E-E
6
不调整
D-F
6
不调整
D-D
6
不调整
D-E
6
不调整
各频段基于优先级的切换策略优化，F频率尽早进入异频测量，D、E频率延缓进入异频测量。通过不同的A1A2A4门限，分流F频率的业务容量，提升DE频率的承载能力。
表5 切换参数配置
频点
测量项
目标值
F
A1
-76
A2
-80
A4
-98
D
A1
-96
A2
-100
A4
--
E
A1
-98
A2
-100
A4
--
切换策略优化调整后，F频段小区用户数下降，D频段小区用户数增加，E频段基本维持不变。D频段的利用率上升，F频段利用率下降，效果显著。
表6 切换策略优化后效果
策略实施效果
平均用户数
下行PRB利用率
上行PRB利用率
D频段
调整前
1218
6.73%
5.54%
调整后
1437
8.82%
7.02%
提升
219
2.09pp
1.48pp
F频段
调整前
5948
29.74%
13.26%
调整后
5649
30.94%
13.66%
降低
299
-1.2pp
-0.4pp
3.2负荷均衡
什么是负荷均衡呢，3GPP协议规定如下：
Load Balancing (LB)Load balancing has the task to handle uneven distribution of the traffic load over multiple cells. The purpose of LB is thus to influence the load distribution in such a manner that radio resources remain highly utilized and the QoS of in-progress sessions are maintained to the extent possible and call dropping probabilities are kept sufficiently small. LB algorithms may result in hand-over or cell reselection decisions with the purpose of redistribute traffic from highly loaded cells to underutilized cells.
负荷均衡特性目前主要分为三个场景，同频站内同覆盖、站内F+D部分同覆盖、站间F+D部分同覆盖，下面以这三个场景分别介绍。
同频站内同覆盖：目前主要站内同频段场景有F1+F2+A、D1+D2+D3、E1+E+E3等多层网组网的完全同覆盖场景，完全同覆盖场景为共站同RRU下完全同覆盖的两个小区，是同频段的同覆盖，同覆盖的两个小区发射功率相同，主要适用于人口密度比较大且比较均匀的闹市区，20M组网系统容量受限的场景，如图：
图2 同频站内同覆盖
开启基于完全同覆盖的负荷均衡特性，D1小区下行PRB利用率由89.10%降至53.34%，D2小区下行PRB利用率由32.44%提升至53.76%；D1小区的上行PRB利用率由75.30%下降至23.29%；均衡后D1、D2小区的RRC连接平均数、RRC连接最大数、流量均处于同一水平。均衡效果良好。
表7 同覆盖负荷均衡优化后效果
频段
时间
RRC连接平均数
下行PRB利用率
上行PRB利用率
PDCCH信道CCE占用率
D1
均衡前
117.82
89.10%
75.30%
44.67%
D2
35.79
32.44%
23.87%
20.79%
D1
均衡后
117.82
53.34%
23.29%
15.21%
D2
112.14
53.76%
22.04%
22.32%
站内F+D部分同覆盖：部分同覆盖主要有D+F站内同覆盖和D+F同站同覆盖厂家，F进行广覆盖（连续覆盖），D进行部分覆盖（热点区域覆盖）如图4.4-2所示，在小区边缘主要存在F的同频干扰，对于D频点，只在同一基站内不同小区覆盖区域间存在少量重叠。
图3 站内F+D部分同覆盖
开启前F频段小区用户数较多和PRB利用率较高，D1频段小区负荷较低，资源没有有效的利用。经过分析，该站点D1小区CRS功率设置比F1小区小3dB，且未开启D+F同站同覆盖负荷均衡，F1小区的A2门限未进行优化调整，对于该站点存在的负荷不均衡问题，修改站内F+D部分同覆盖的负荷均衡参数后，如效果不理想可继续对以下参数进行修改：
参数修改后F频段小区下行PRB利用率和用户数下降明显，D1频段小区用户数和利用率提升明显。F小区下行PRB利用率由80.44%下降至67.87%，D1小区下行PRB利用率由8.87%提升至42.48%,负荷均衡明显。
表8 同覆盖负荷均衡优化后效果
频段
时间
下行PRB利用率
上行PRB利用率
PDCCH信道CCE占用率
F1
均衡前
80.44%
35.80%
33.50%
D1
8.87%
3.49%
19.00%
F1
均衡后
67.87%
33.53%
30.75%
D1
42.48%
26.55%
24.25%
4 新型解决方案
新技术有立体覆盖方案，3D-MIMO方案，小区劈裂等方案，对使用场景、设备有要求，具体如下。
4.1 立体覆盖方案
立体覆盖产品，应用于补盲补热，进行热点高负荷业务分担，以下为立体覆盖产品介绍。
表9 立体覆盖产品介绍
产品名称
应用场景
Handy Macro
街道、步行街、居民区、校园、广场
Pico RRU
体育馆、火车站、机场、写字楼
半开放场景，开阔体育场或火车站
分布式微基站
多场景应用，天线美化利于隐蔽
Padsite
适用于小连片精确覆盖
一体化微站
适用于单点补盲补弱场景
通过前期对某区域的环境勘察及站点资源情况的排查，使用一体化微站定制天线对打方式解决用户室内覆盖问题；小区建设开通后进行测试验证。现场室内测试，确认通过定制天线对打方案有效解决了问题。
表10 测试情况
室内测试
RSRP
SINR
平均下载速率
VOLTE
建设前
-117dBm
-3
1.8M
感知差
建设后
-78dBm
21
45M
感知良好
统计新建对打小区与原覆盖此处的高负荷小区指标，通过统计高负荷小区RRC连接平均用户数设备开通之后有下降，整体上由调整前155个平均用户数下降到133个，平均用户数下降约22个。新建对打小区平均用户数保持在95左右。原覆盖此处的高负荷小区的下行PRB利用率从78%下降至65%，负荷分担较好。
4.2 小区劈裂
对三扇区宏站，增加基带板形成六扇区资源配置（如基带板有余量资源，可不增加）。在原三扇区目前RRU和天线（65度8天线）不改变的情况下，通过对6个小区修改天线权值配置，将原有三扇区某一方向的65度覆盖区域，软劈裂为偏左和偏右的两个30度覆盖区域，从而达到加密覆盖，提升容量的目的。
表11 方案应用后室内测试
楼宇场景
SINR（dB）
RSRP（dBm）
下载速率（Mbps）
裂变前
裂变后
裂变前
裂变后
裂变前
裂变后
1-1
10.03
18.79
-108.42
-96.77
25.65
28.73
1-3
8.43
13.09
-110.79
-104.36
20.2
23.15
1-6
3.84
16.84
-112.38
-100.17
15.1
19.67
3-1
7.82
19.97
-107.04
-93
15.51
21.13
3-3
1.07
11.92
-112.73
-104.32
13.05
19.02
3-6
10.2
13.38
-105.34
-102.83
8.99
15.46
测试效果提升明显，裂变前后SINR总体提升了8.69dB，裂变前后RSRP总体提升了9.14dB，裂变前后下行速率总体提升了4.2M。
取开启前后KPI指标，各项指标均有正向增益，六扇区异频软劈裂方案较三扇区在业务量、用户数上有明显增加，MR及干扰各项指标均有所提升，六扇区可以提供给用户更好的网络环境。
表12 方案应用后KPI情况
时间
上下行总流量（G)
RRC连接最大数
MR平均RSRP
RSRP>=-110占比%
IOT
开启前
5.20
70.25
-92.81
95.83
-118.85
开启后
6.02
116.5
-91.85
98.00
-119.42
4.3 3D-MIMO应用
AAU产品：128天线阵列，64通道，上行最大支持8流，下行最大支持16流，支持水平和垂直维度赋形，实现立体空间覆盖。
选取高话务人口密集区域，且无室分覆盖的场景，在原有宏基站基础上新建共覆盖3D-MIMO，建设开通后，原8T8R宏基站无线利用率由47%下降至34%，3D-MIMO站点吸收用户数120左右，很好的分担了业务，降低了利用率。3D-MIMO站点相较8T8R宏站，小区上行吞吐量提升370%，小区下行吞吐量提升336%，很好的提升了客户感知。
图2 3D-MIMO应用效果
5结束语
在目前移动用户的不断增长、移动通信互联网业务的需求高速发展、移动通信资费不断下调的环境下，网络日益剧增的流量业务对LTE网络带来冲击，如何在现有环境下很好的解决高流量高容量的问题十分重要，本文重点通过覆盖优化、小区扩容、小区分裂、负荷均衡、立体覆盖、新技术应用等措施进行容量优化方案的介绍，旨在通过可用手段的方式快速对现网高负荷小区进行优化，降低网络负荷，提升网络质量，增强用户感知。
参考文献：
[1] 张守国，周海骄，雷志纯等. LTE无线网络优化实践（第2版）[M]. 人民邮电出版社. 2018.
[2] 郭宝，张阳，李冶文. TD-LTE无线网络优化与应用[M]. 机械工业出版社.2014.
[3] 张敏. LTE无线网络优化[M]. 人民邮电出版社.2015
[4] 朱明程，王霄峻. 网络规划与优化技术[M]. 人民邮电出版社.2018.
[5] 肖清华，汪丁鼎，许光斌，丁巍. TD-LTE网络规划设计与优化[M]. 人民邮电出版社.2013
[6] 丁胜高. LTE无线网络优化[M]. 机械工业出版社.2016
[7] 陈宇恒. LTE协议栈与信令分析[M]. 人民邮电出版社.2013
[8] 3GPP TS 36.300 V12.2.0(2014-06)
作者：大唐移动通信设备有限公司 李铁钧，吴忠，杨中华，季贤彬，李刚
来源：C114通信网
