LTE高负荷场景评估和感知提升策略研究

李响

（中国移动通信集团甘肃有限公司兰州分公司甘肃省兰州市730000）

LTE高负荷场景评估和感知提升策略研究

李响

（中国移动通信集团甘肃有限公司兰州分公司甘肃省兰州市730000）

4G用户持续高速增长的同时，如何让更多用户能感受到LTE的“飞一般”的速度体验成为行业关注的重要话题。社交媒体时代，高负荷场景感知问题日益凸显，如何评估、解决已成为网络优化工作的当务之急。

LTE；高负荷；扩容标准；保障措施

1 引言

随着4G网络日益普及，移动互联网蓬勃发展，移动通信已经成为社会经济和人类生活不可或缺的一部分，据工信部最新报告显示，截至2016年7月底，我国4G移动用户飞速发展，总数已达6.46亿户，占移动电话用户的49.5%。在移动通信大时代的今天，用户行为已经悄然发生变化，移动和高速互联的通信网络加上智能终端的不断演进使手机功能不仅仅局限于打电话和发短信，即时通讯、新闻、购物、游戏、手机支付、导航、视频、教育、健康、高速上网等业务应用多样化，如何满足多业务场景下的用户体验成为当前的核心问题。

面向用户体验的服务，最重要的是什么？

在MBB时代，用户体验直接影响用户行为，继而影响业务收入。Google Analytics报告显示网络反应时延每增加0.4s会导致每天搜索量减少800万。网页加载超过3s，40%的移动购物用户会放弃。Amazon也发布了类似的分析，网络访问时延每增加1s，1年将减少16亿美元的销售额。从用户体验角度对网络的主要诉求可以总结为：更快更好，解决覆盖、质量、容量进而提升速率提供高质量的用户体验是打造精品网络的共同目标。

2 LTE高负荷场景网络特征

大流量数据冲击对网络性能造成很大的影响，特殊场景如高校，或重大事件期间，大量本土或漫游用户的涌入以及局部热点区域的业务剧增，给移动网络带来前所未有的挑战。新媒体浪潮席卷全球，来自奥运场馆的网络数据流量达到每秒60G。随着最终用户对随时随地获取信息服务的需求增长，类似的场景正在向着常态化方向发展。因此，在面对大数据冲击的时候，保障手段必不可少。

对于数据业务，长周期统计发现网络忙闲时、短周期找出业务突发性区域和时段。与23G不同，LTE采用OFDM技术，数据传送通过共享信道，调度灵活。小区容量分析需要综合考虑业务的时间分布特点，不能简单平均全天的负荷，也不能以数小时的负荷均值为标准。LTE是毫秒级资源调度，1h360万个样本的平均值，没有什么表征意义，LTE容量的度量考虑体现业务的满足度。容量保障关键在于补齐“短板”，不同场景下网络短板不经相同：干扰受限场景，负荷提高底噪抬升明显，影响边缘用户感知；用户数受限场景，小流量、多频次连接建立，超过设备最大能力；大流量业务小区，带宽受限。网络瓶颈与业务模型强相关，应用大数据挖掘，找出“用户感知业务模型、用户数、业务量、利用率、”之间的关联关系，方可定义网络最佳容量标准。

以某地市为例，高校场景业务呈潮汐现象，教学区和宿舍区业务量时域错峰互补特点明显，下行上行流量比为10：1，平均PRB利用率上行为下行的3～4倍，网络轻载时，上行PRB拉伸或预调度机制使上行PRB利用率明细高于下行，随着负荷的上升，下行利用率逐步增高。大型展会、文艺演出、体育赛事上行业务需求则更高，每业务态RRC流量数据统计来看，高校和展会用户更多使用大流量业务，体育赛事和文艺演出则更倾向于小流量业务，体育赛事两次RRC连接平均间隔时间最短。

在2G时代，根据erl-B理论，保障用户感知首先保证用户接入，拥塞率GOS小于2%也就是忙时网络利用率达到75%为扩容标准。LTE高业务量场景的容量瓶颈体现在设备处理能力和系统接入能力，典型特点是enode设备主控板和基带板CPU负荷增加，同时并发接入请求数增多，随机接入碰撞概率加大，用户调度请求受限。

精细化LTE容量评估，考虑小区容量基于以下三个方面：①单用户话务模型，上下行业务量、RRC模型，业务速率需求；②空口配置，包括覆盖类型、上下行时隙配比、参数设置；③设备能力，包括设备型号、RRC最大在线用户数、PRB负荷等。华为设备在小区RRC在线用户数接近400时，PUCCH资源分配失败导致接通率急速下降。设备自身能力的限制还体现在enode主控板和基带板CPU负荷，华为设备流控机制以主控板或基带板CPU负荷85%为启动流控门限，开始限制用户接入，当主控板或基带板CPU负荷达90%时完全禁止用户接入，CPU负荷回落到70%时停止流控。由于现网CPU负荷以5s为统计采样周期，采样点通过统计平滑处理，小于设备实际瞬时峰值，网元备份、批处理等非业务量影响CPU负荷的因素也应剔除，因此，设置统计值为预警门限时，应低于设备本身流控门限。以华为设备统计数据分析，设置主控板CPU最大占用率预警门限为65%，基带板CPU最大占用率预警门限为80%，高于门限将出现流控导致的RRC Connection Request消息丢弃，从而使RRC连接建立成功率、E-RAB建立成功率、切换成功率以及掉线率指标恶化。

借助于覆盖和容量目标，通过迭代手段，引入扩容标准：

网络最忙时22点上行或者下行prb利用率大于50%，且有效rrc连接数大于30，且上行流量大于1g或下行流量大于5g。

22点rrc最大连接数大于180。

符合以上任一条件的小区将需扩容。

3 感知提升策略

高负荷场景以保障用户接入使用LTE网络为前提下，在频率足够的情况下，对于场馆，集会等连续高话务量小区，可以采用E频段、D频段多载频异频组网，以及F频段连片覆盖的方式进行扩容，以利于增加容量和控制干扰；对于室分等隔离较好的单个高话务量小区，可以在E频段的基础上，新增D频段异频网络进行扩容。基于小区级数据分析进行大流量预测，通过小区级统计结合历史数据、业务量增长因子、市场策略等因素比对扩容标准，综合小区硬件设备和传输现状，输出扩容结果，提前实施硬件扩容，以应对大流量冲击。

在网络优化方面，开展点、线、面的周期性优化，综合分析网络性能KPI、业务质量KQI分析评估和测试结果，借助于业务质量端到端定界定位优化手段，覆盖评估控制覆盖解决重叠覆盖、弱覆盖，邻区优化、优化测量及邻区参数配置、切换带设置提升切换效率，PCI优化、干扰排查解决SINR差问题点，全面提升网络质量。

高负荷场景网络实时保障措施有以下几个步骤：

开启负载平衡功能，分流高话务量小区的业务量。

调整子帧配置保证上行容量，同时上下行子帧配置可考虑采用配置6（即在10ms的无线帧中，上行子帧：下行子帧=5：3，特殊子帧），为了避免与周边宏站产生上行时隙串扰，建议采取异频隔离，同时应避免产生于TDS上下行时隙串扰。

设置合适的定时器T302、T300和Inactiver Timer降低信令风暴的可能性。

开启资源分配自适应算法功能，以支持更多的激活用户。

当室内无线环境较好时，将MIMO模式固定配置为TM3。

为保障大量用户能接入，SRS配置方式配置为接入优先。

当小区业务极忙或用户极多时，关闭DRX、ANR、COMP、下行频选等消耗系统资源较多的特性算法。

当系统负荷高达设备极限时，可考虑采用逐级降低发射功率和/或提升异系统互操作门限或接入门限的方式进行异系统负荷分担。

4 结束语

LTE大潮滚滚而来，大数据联合分析精确识别价值热点区域、合理评估LTE高业务量场景容量瓶颈、有效实施保障策略，在满足不同区域的不同业务目标诉求的同时，最大化发挥网络资源潜力，提升用户感知。

[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

李响（1981-），女，通信工程师，2002年毕业吉林大学，长期从事无线网络优化工作。