基于GSM流量分布的农村区域LTE规划方法

关希鸣

（湖南省邮电规划设计院有限公司，长沙 410126）

伴随着LTE网络的迅猛发展，各家电信运营商已逐步加快了LTE基站的部署进度。在运营商现有2G/3G网络基础上如何建设LTE网络，并根据各张网络的承载定位做好多网协同发展，已成为运营商重点关注的问题。目前在广大的农村区域建设时，相较于现有的2G/3G网络，由于LTE所处频段较高而带来的覆盖范围偏小，故站点部署规划思路应从传统的广覆盖向精确覆盖转变。同时，部分运营商在4G话音解决方案上所采用的CSFB技术，对多重网络，尤其是对2G/4G网络提出了更高的协同覆盖要求。因此如何在现有的2G/3G网络覆盖基础上找准4G覆盖区域，成为了问题的关键所在。

1 多网定位及协同

经过多年的无线网络建设，各运营商现有2G/3G网络均具有相当规模，而4G网络建设正在积极部署中。作为基础承载网的2G网络，具有着覆盖广、用户多的特点。目前在农村偏远区域，仍有部分用户长期驻留于此网络，使用着话音服务及低速率数据业务。随着通信网络的不断发展，2G网络定位已逐步发生转变，现阶段2G网络主要定位于承载话音及适度承载低速数据业务，是话音业务的主要承载网络。3G网络则定位于中低速数据业务承载的过渡网络，支持平滑过渡及演进。而4G网络将成为重要的数据承载网，主要定位于高带宽高质量的无线数据业务。随着VoLTE技术的成熟，LTE网络也将逐步发挥话音承载能力。

现阶段的4G话音解决方案均采用回落方式，即4G回落至2G网络实现话音业务。由此可见，4G网络建设的先决条件即是必须要有2G网络覆盖作基础，才可实现2G/4G网络间互操作。因此在农村地区规划LTE网络时，需重点考虑两个方面的问题。

第一，对于长期驻留或高度占用2G无线网络的村庄，此部分区域可以定义为农村热点。根据2G网络的发展定位，未来以话音承载为主，因此长期产生2G高数据流量的村落（亦称农村数据热点），其网络资源占用问题需得到解决，同时需促进低层网络向高层网络的迁转，逐步提高用户的使用感知。

第二，2G网络覆盖面广，4G网络覆盖范围有限，且需建立在2G已有覆盖面上。因此，对于现网2G站点资源可以简单利旧的同时，还需新增站址以针对性覆盖。故现网2G高数据流量区域即是4G网络重点覆盖的目标，需要准确定位并新建解决。

2 关键指标引入

2.1 GSM小区日均数据总流量

GSM小区日均数据总流量（以下简称GSM小区流量）即单小区全日产生的数据流量总和，取月度日均值。为反映小区长期的流量状态，可以取连续3个月的小区流量再作平均。根据所取的小区流量，可以结合需要划分流量等级，比如900 MB以上、600～900 MB、600 MB以下等，以便于后期根据不同等级解决不同程度的农村数据热点。

2.2 GSM TA值

时间提前量TA：由于GSM采用TDMA，每载频8个时隙间需要严格同步，因此为了补偿电波传输过程中所引起的延迟，提高信道编解码效率，故在GSM系统中引入时间提前量TA值，以调整手机发送时间，用于克服固有的无线传输劣势。根据GSM协议规定，TA值的取值范围为0～63，小区覆盖半径最大不能超过35 km。经测算，1个TA所反映的距离约为550 m左右。

3 基于流量分布的LTE规划方法

3.1 TA运用及数据采集

根据前文所述1个TA约为550 m左右，不同的TA可以近似的看作不同的距离范围。因此通过提取GSM单小区下不同TA值之间的话统信息，即可看出此小区下在不同距离范围内的话统分布情况。

数据采集是通过调取现有GSM网络后台网管数据获取当前网络下各小区内相应话统信息，其主要包括小区基本工参（名称、CI、经纬度、方向角、下倾角等）、单小区日均流量以及调取各小区各TA值下的流量占比或者流量值。其中TA建议调取数值0～8内的各段流量占比，其余流量归类于“9以上”，此举可基本反映单小区覆盖范围内的所有流量分布。

3.2 农村区域的关键值取定及TA分布连续性

GSM小区流量标准可以通过建设规模及覆盖目标取定。主要根据GSM全网小区流量总体排序情况，优先解决取定值以上的高流量小区覆盖范围内的LTE规划问题。在农村区域，建议取值日均流量600 MB以上的小区。

TA分布连续性是结合数据采集所获得的小区各段流量占比或流量值，以连续3个TA作为单位（如0～2，3～5，6～8等），统计流量的连续性分布情况。在农村区域，由于连续3个TA可反映约1.6 km范围内的数据集中程度，且一般产生数据流量的区域多位于村落，因此利用TA的分布连续性即可判定存在的数据热点村落距离基站的距离，需要针对性的进行LTE覆盖解决。同时，结合天线的方位角，可以根据流量的指向性，定位热点农村的相对位置。举例来说，若需要解决600 MB小区下的450 MB上的农村热点区域，可以根据小区连续3个TA流量占比之和达到75%以上的，即可判定热点存在与否，再结合天线指向定位具体位置。如果TA取值0～8范围内间隔存在两处连续3TA达到450 MB的区域，即代表在此小区的方向上存在2处450 MB数据热点需要规划LTE站点。

3.3 基于流量分布的LTE规划方式判决流程

取定GSM小区流量标准为600 MB，重点解决450 MB以上数据热点，其规划判决流程如图1所示。

图1 LTE规划方式判决流程图

如图1所示，由于LTE在农村区域覆盖的有效传播距离一般在2 km范围内，因此引入4TA内流量情况作为共址建设LTE站点的参考标准。当数据流量集中于现网站址周围，即原站点位于数据热点农村附近，共址架设LTE网络系统能够满足热点区域内的良好覆盖时，利旧现网资源可以带来建设投资的有效节省。而当共址建设无法满足区域内覆盖要求，或根据TA连续分布情况存在不止一个的热点流量区域时，需要于相应的热点区域单独新建LTE站点，以确保覆盖效果并吸收流量。

3.4 案例分析

现网GSM平寨基站22 497小区流量数据8、9、10三个月平均值达到1 339.16 MB，属于长期高流量状态。如需重点解决小区覆盖范围内的450 MB以上高流量区域，需首先分析流量的TA分布情况，如表1所示。

表1 典型基站TA流量分布表

由表可见，通过分析小区覆盖方向的连续TA数据分布情况，TA0～2以及TA4～7均满足450 MB，即小区方向下存在两处数据热点区域。一部分位于基站周围，另一部分位于距离基站2.8～3.3 km处（主要流量集中在TA5）。因此将流量分布分析情况带入实际的站点地图中，如图2所示。

图2 典型基站热点区域分布图

由图可见，通过小区的指向性，位于基站近场区0～2TA的热点区域即是图中“H”点标记处的村庄，距离基站700 m；而位于3.3 km外的“P”点标记处即是第二部分热点区域，箭头所指的两个村庄即是对基站小区产生流量的热点农村。根据前文所述的建设流程，“H”点处的LTE覆盖可以通过共址原站建设方式即可满足；而“P”点处的覆盖则通过新增LTE站点方式得以解决。

4 结束语

随着LTE建设的逐步推进，农村区域的LTE规划已渐渐走上日程。对于广袤的农村区域，基于现有基站的覆盖范围，做好LTE站址规划，实现精确覆盖，将直接影响着投资效益及用户感知。本文通过分析GSM小区数据流量各TA值下的分布情况，结合连续性的判定，提出了一套基于流量分布的LTE规划流程及方法，为实际网络建设提供了借鉴和参考。

[1]蒋天超, 洪骏.GSM网络中基于无线基站的常用定位方法[J].信息通信, 2014（133).

[2]徐德平，等.TD-LTE农村基站覆盖能力分析[J].电信工程技术与标准化, 2014（10).