LTE高負(fù)荷場景評估和感知提升策略研究

李響

（中國移動通信集團(tuán)甘肅有限公司蘭州分公司甘肅省蘭州市730000）

LTE高負(fù)荷場景評估和感知提升策略研究

李響

（中國移動通信集團(tuán)甘肅有限公司蘭州分公司甘肅省蘭州市730000）

4G用戶持續(xù)高速增長的同時，如何讓更多用戶能感受到LTE的“飛一般”的速度體驗(yàn)成為行業(yè)關(guān)注的重要話題。社交媒體時代，高負(fù)荷場景感知問題日益凸顯，如何評估、解決已成為網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作的當(dāng)務(wù)之急。

LTE；高負(fù)荷；擴(kuò)容標(biāo)準(zhǔn)；保障措施

1 引言

隨著4G網(wǎng)絡(luò)日益普及，移動互聯(lián)網(wǎng)蓬勃發(fā)展，移動通信已經(jīng)成為社會經(jīng)濟(jì)和人類生活不可或缺的一部分，據(jù)工信部最新報告顯示，截至2016年7月底，我國4G移動用戶飛速發(fā)展，總數(shù)已達(dá)6.46億戶，占移動電話用戶的49.5%。在移動通信大時代的今天，用戶行為已經(jīng)悄然發(fā)生變化，移動和高速互聯(lián)的通信網(wǎng)絡(luò)加上智能終端的不斷演進(jìn)使手機(jī)功能不僅僅局限于打電話和發(fā)短信，即時通訊、新聞、購物、游戲、手機(jī)支付、導(dǎo)航、視頻、教育、健康、高速上網(wǎng)等業(yè)務(wù)應(yīng)用多樣化，如何滿足多業(yè)務(wù)場景下的用戶體驗(yàn)成為當(dāng)前的核心問題。

面向用戶體驗(yàn)的服務(wù)，最重要的是什么？

在MBB時代，用戶體驗(yàn)直接影響用戶行為，繼而影響業(yè)務(wù)收入。Google Analytics報告顯示網(wǎng)絡(luò)反應(yīng)時延每增加0.4s會導(dǎo)致每天搜索量減少800萬。網(wǎng)頁加載超過3s，40%的移動購物用戶會放棄。Amazon也發(fā)布了類似的分析，網(wǎng)絡(luò)訪問時延每增加1s，1年將減少16億美元的銷售額。從用戶體驗(yàn)角度對網(wǎng)絡(luò)的主要訴求可以總結(jié)為：更快更好，解決覆蓋、質(zhì)量、容量進(jìn)而提升速率提供高質(zhì)量的用戶體驗(yàn)是打造精品網(wǎng)絡(luò)的共同目標(biāo)。

2 LTE高負(fù)荷場景網(wǎng)絡(luò)特征

大流量數(shù)據(jù)沖擊對網(wǎng)絡(luò)性能造成很大的影響，特殊場景如高校，或重大事件期間，大量本土或漫游用戶的涌入以及局部熱點(diǎn)區(qū)域的業(yè)務(wù)劇增，給移動網(wǎng)絡(luò)帶來前所未有的挑戰(zhàn)。新媒體浪潮席卷全球，來自奧運(yùn)場館的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量達(dá)到每秒60G。隨著最終用戶對隨時隨地獲取信息服務(wù)的需求增長，類似的場景正在向著常態(tài)化方向發(fā)展。因此，在面對大數(shù)據(jù)沖擊的時候，保障手段必不可少。

對于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，長周期統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)忙閑時、短周期找出業(yè)務(wù)突發(fā)性區(qū)域和時段。與23G不同，LTE采用OFDM技術(shù)，數(shù)據(jù)傳送通過共享信道，調(diào)度靈活。小區(qū)容量分析需要綜合考慮業(yè)務(wù)的時間分布特點(diǎn)，不能簡單平均全天的負(fù)荷，也不能以數(shù)小時的負(fù)荷均值為標(biāo)準(zhǔn)。LTE是毫秒級資源調(diào)度，1h360萬個樣本的平均值，沒有什么表征意義，LTE容量的度量考慮體現(xiàn)業(yè)務(wù)的滿足度。容量保障關(guān)鍵在于補(bǔ)齊“短板”，不同場景下網(wǎng)絡(luò)短板不經(jīng)相同：干擾受限場景，負(fù)荷提高底噪抬升明顯，影響邊緣用戶感知；用戶數(shù)受限場景，小流量、多頻次連接建立，超過設(shè)備最大能力；大流量業(yè)務(wù)小區(qū)，帶寬受限。網(wǎng)絡(luò)瓶頸與業(yè)務(wù)模型強(qiáng)相關(guān)，應(yīng)用大數(shù)據(jù)挖掘，找出“用戶感知業(yè)務(wù)模型、用戶數(shù)、業(yè)務(wù)量、利用率、”之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，方可定義網(wǎng)絡(luò)最佳容量標(biāo)準(zhǔn)。

以某地市為例，高校場景業(yè)務(wù)呈潮汐現(xiàn)象，教學(xué)區(qū)和宿舍區(qū)業(yè)務(wù)量時域錯峰互補(bǔ)特點(diǎn)明顯，下行上行流量比為10：1，平均PRB利用率上行為下行的3～4倍，網(wǎng)絡(luò)輕載時，上行PRB拉伸或預(yù)調(diào)度機(jī)制使上行PRB利用率明細(xì)高于下行，隨著負(fù)荷的上升，下行利用率逐步增高。大型展會、文藝演出、體育賽事上行業(yè)務(wù)需求則更高，每業(yè)務(wù)態(tài)RRC流量數(shù)據(jù)統(tǒng)計來看，高校和展會用戶更多使用大流量業(yè)務(wù)，體育賽事和文藝演出則更傾向于小流量業(yè)務(wù)，體育賽事兩次RRC連接平均間隔時間最短。

在2G時代，根據(jù)erl-B理論，保障用戶感知首先保證用戶接入，擁塞率GOS小于2%也就是忙時網(wǎng)絡(luò)利用率達(dá)到75%為擴(kuò)容標(biāo)準(zhǔn)。LTE高業(yè)務(wù)量場景的容量瓶頸體現(xiàn)在設(shè)備處理能力和系統(tǒng)接入能力，典型特點(diǎn)是enode設(shè)備主控板和基帶板CPU負(fù)荷增加，同時并發(fā)接入請求數(shù)增多，隨機(jī)接入碰撞概率加大，用戶調(diào)度請求受限。

精細(xì)化LTE容量評估，考慮小區(qū)容量基于以下三個方面：①單用戶話務(wù)模型，上下行業(yè)務(wù)量、RRC模型，業(yè)務(wù)速率需求；②空口配置，包括覆蓋類型、上下行時隙配比、參數(shù)設(shè)置；③設(shè)備能力，包括設(shè)備型號、RRC最大在線用戶數(shù)、PRB負(fù)荷等。華為設(shè)備在小區(qū)RRC在線用戶數(shù)接近400時，PUCCH資源分配失敗導(dǎo)致接通率急速下降。設(shè)備自身能力的限制還體現(xiàn)在enode主控板和基帶板CPU負(fù)荷，華為設(shè)備流控機(jī)制以主控板或基帶板CPU負(fù)荷85%為啟動流控門限，開始限制用戶接入，當(dāng)主控板或基帶板CPU負(fù)荷達(dá)90%時完全禁止用戶接入，CPU負(fù)荷回落到70%時停止流控。由于現(xiàn)網(wǎng)CPU負(fù)荷以5s為統(tǒng)計采樣周期，采樣點(diǎn)通過統(tǒng)計平滑處理，小于設(shè)備實(shí)際瞬時峰值，網(wǎng)元備份、批處理等非業(yè)務(wù)量影響CPU負(fù)荷的因素也應(yīng)剔除，因此，設(shè)置統(tǒng)計值為預(yù)警門限時，應(yīng)低于設(shè)備本身流控門限。以華為設(shè)備統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析，設(shè)置主控板CPU最大占用率預(yù)警門限為65%，基帶板CPU最大占用率預(yù)警門限為80%，高于門限將出現(xiàn)流控導(dǎo)致的RRC Connection Request消息丟棄，從而使RRC連接建立成功率、E-RAB建立成功率、切換成功率以及掉線率指標(biāo)惡化。

借助于覆蓋和容量目標(biāo)，通過迭代手段，引入擴(kuò)容標(biāo)準(zhǔn)：

網(wǎng)絡(luò)最忙時22點(diǎn)上行或者下行prb利用率大于50%，且有效rrc連接數(shù)大于30，且上行流量大于1g或下行流量大于5g。

22點(diǎn)rrc最大連接數(shù)大于180。

符合以上任一條件的小區(qū)將需擴(kuò)容。

3 感知提升策略

高負(fù)荷場景以保障用戶接入使用LTE網(wǎng)絡(luò)為前提下，在頻率足夠的情況下，對于場館，集會等連續(xù)高話務(wù)量小區(qū)，可以采用E頻段、D頻段多載頻異頻組網(wǎng)，以及F頻段連片覆蓋的方式進(jìn)行擴(kuò)容，以利于增加容量和控制干擾；對于室分等隔離較好的單個高話務(wù)量小區(qū)，可以在E頻段的基礎(chǔ)上，新增D頻段異頻網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行擴(kuò)容。基于小區(qū)級數(shù)據(jù)分析進(jìn)行大流量預(yù)測，通過小區(qū)級統(tǒng)計結(jié)合歷史數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)量增長因子、市場策略等因素比對擴(kuò)容標(biāo)準(zhǔn)，綜合小區(qū)硬件設(shè)備和傳輸現(xiàn)狀，輸出擴(kuò)容結(jié)果，提前實(shí)施硬件擴(kuò)容，以應(yīng)對大流量沖擊。

在網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方面，開展點(diǎn)、線、面的周期性優(yōu)化，綜合分析網(wǎng)絡(luò)性能KPI、業(yè)務(wù)質(zhì)量KQI分析評估和測試結(jié)果，借助于業(yè)務(wù)質(zhì)量端到端定界定位優(yōu)化手段，覆蓋評估控制覆蓋解決重疊覆蓋、弱覆蓋，鄰區(qū)優(yōu)化、優(yōu)化測量及鄰區(qū)參數(shù)配置、切換帶設(shè)置提升切換效率，PCI優(yōu)化、干擾排查解決SINR差問題點(diǎn)，全面提升網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。

高負(fù)荷場景網(wǎng)絡(luò)實(shí)時保障措施有以下幾個步驟：

開啟負(fù)載平衡功能，分流高話務(wù)量小區(qū)的業(yè)務(wù)量。

調(diào)整子幀配置保證上行容量，同時上下行子幀配置可考慮采用配置6（即在10ms的無線幀中，上行子幀：下行子幀=5：3，特殊子幀），為了避免與周邊宏站產(chǎn)生上行時隙串?dāng)_，建議采取異頻隔離，同時應(yīng)避免產(chǎn)生于TDS上下行時隙串?dāng)_。

設(shè)置合適的定時器T302、T300和Inactiver Timer降低信令風(fēng)暴的可能性。

開啟資源分配自適應(yīng)算法功能，以支持更多的激活用戶。

當(dāng)室內(nèi)無線環(huán)境較好時，將MIMO模式固定配置為TM3。

為保障大量用戶能接入，SRS配置方式配置為接入優(yōu)先。

當(dāng)小區(qū)業(yè)務(wù)極忙或用戶極多時，關(guān)閉DRX、ANR、COMP、下行頻選等消耗系統(tǒng)資源較多的特性算法。

當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷高達(dá)設(shè)備極限時，可考慮采用逐級降低發(fā)射功率和/或提升異系統(tǒng)互操作門限或接入門限的方式進(jìn)行異系統(tǒng)負(fù)荷分擔(dān)。

4 結(jié)束語

LTE大潮滾滾而來，大數(shù)據(jù)聯(lián)合分析精確識別價值熱點(diǎn)區(qū)域、合理評估LTE高業(yè)務(wù)量場景容量瓶頸、有效實(shí)施保障策略，在滿足不同區(qū)域的不同業(yè)務(wù)目標(biāo)訴求的同時，最大化發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)資源潛力，提升用戶感知。

[1]Evolved Universal Terrestrial Radio Access（E-UTRA）；Physical channels and modulation；Protocol specification：3Gpp TS 36.211.http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html-info/36211.htm

[2]Evolved Universal Terrestrial Radio Access（E-UTRA）；Radio Resource Control（RRC）；Protocol specification：3Gpp TS 36.331.http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html-info/36331.htm

TN929.5

A

1004-7344（2016）28-0284-02

2016-9-23

李響（1981-），女，通信工程師，2002年畢業(yè)吉林大學(xué)，長期從事無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作。