不限流量套餐下高校业务模型分析及应对策略研究

刘　毅　中国移动通信集团山东有限公司网络部工程师

郭　宝　中国移动通信集团山西有限公司网络部高级工程师

张　阳　中国移动通信集团公司网络部高级工程师

1　引言

4G网络已全面融入人们的日常生活，而校园是充满了激情和活力的地方，牵引着移动互联应用的重要方向。高校场景用户密集且用户数据业务消费意愿强，是典型的流量高地。伴随流量资费进一步降低，尤其是不限流量套餐的推出，高校场景迎来了一波流量高峰，用户呈现井喷式增长，对网络带宽的需求不断提升；同时，用户行为和消费模式发生了改变，长期以来固化的大、中、小包的业务占比被打破，用户感知需求提升，网络压力进一步增加。

为了匹配高校用户业务发展，急需分析当前的高校业务模型变化，研究合理有效的网络负荷评估方法和扩容方案，制定有效的应对策略，实现对于网络容量的提升和用户感知的改善，保障高校口碑场景的用户感知。

2　高校场景不限流量套餐带来的挑战

不限流量套餐推出后，高校用户规模不断扩大，业务增长对网络的冲击越来越明显，网络容量负担过大、系统干扰抬升、用户体验速率下降等一系列问题随之而来，如何确保高校网络体验，面临着独有的巨大挑战。

2.1　容量负担加重

高校不限流量套餐的推出发展了更多的4G用户。校园是4G用户超密集场景，宿舍区域一个小区下会有上千用户。在晚间，大量学生同时使用，网络负荷巨大，校园用户数激增，进一步加重了高校网络负担。

高校不限流量套餐的推出创造了更大的容量需求。学生群体对数据业务的接受较快，对资费政策敏感。在数据业务资费调整，尤其是不限流量套餐推出的影响下，校园区域数据业务增长极快。校园中学生的DOU往往是网络平均值的3～5倍，在巨大的用户基数上，高校网络面临着更大的容量挑战。

2.2　系统干扰抬升

LTE系统采用独特的OFDMA接入方式，利用频率之间的正交性作为区分用户的方式，本小区内的用户之间互不干扰，而对于小区边缘的用户则受到来自于其他小区比较强的干扰。因此，LTE系统中的小区内干扰很小，而影响系统性能的主要干扰来自小区间干扰。由于OFDM技术没有小区间的干扰抑制机制，当系统使用的频率复用因子越接近1，小区间干扰就越严重。小区的用户数越多，负荷越大，对邻小区造成的干扰也就越大。

随着不限流量套餐的推出，一方面，高校用户数增多，负荷加重，导致小区间自干扰越来越强，进一步抬升了系统整体底噪；另一方面，为了满足移动数据流量增长以及用户体验速率提升的需求，高校小区部署密度不断增加，小区间隔离度愈加不足，导致重叠覆盖度过高，同频干扰严重，信号质量恶化明显，严重影响用户感知。

2.3　用户体验下降

高校用户和网络流量呈现集中趋势，承载的网络流量往往是其他区域的几倍甚至几十倍之多。随着不限流量套餐的推出，一方面，高校用户数和流量激增，网络拥塞加剧，用户感知明显下降；另一方面，由于用户共享系统带宽，较多用户的涌入导致单用户速率下降，进一步降低了重载网络的用户使用感知，影响用户体验。

随着多媒体技术和互联网技术的发展，视频业务能给用户带来直接的视觉冲击和愉悦感受，成为移动互联网的杀手级应用。校园是移动视频业务比例最高的地方，不限流量套餐的推出进一步推动了视频业务的发展，高校视频业务占比直线上升，已经成为高校场景流量最大的业务。由于视频业务对网络用户体验要求的要远高于普通的上网、通讯、购物等业务诉求，这对网络用户体验速率尤其是边缘用户体验速率提出了更高标准。

3　高校不限流量套餐下业务模型变化分析

3.1　高校业务模型变化研究

随着大流量套餐甚至不限流量套餐的推出，高校用户业务模型和习惯发生重要变化，手机短视频、网络直播等业务快速发展，移动视频业务逐步发展为移动数据业务的中坚力量，在移动视频业务的带动下移动数据总业务量近年来年复合增长率达100%～200%。

从用户行为习惯变化角度看，不限流量套餐推出后，高校单用户话务模型明显变化，用户使用时长变长，单用户日均视频流量翻倍增长。从流量变化角度看，高校各项业务流量大幅增长，出现新的发展高潮，其中视频流媒体增长幅度最大。流媒体类业务量占比直线上升（见图1），由25%增长至37%，已经成为高校场景流量最大的业务。从业务类型变化角度来看，不限流量套餐推出后，高校用户图片、视频业务需求不断增长，以流媒体为代表的大包业务占比明显上升，客户需求的感知速率不断提高，对高校网络容量与网络质量均造成冲击。

图1　高校分业务流量占比变化图

3.2　高校网络负荷冲击分析

按流量分析，不限流量套餐投入市场后，同样的激活用户数带来更高的下行流量。相对于套餐投入前，激活用户数的增加使流量增长更快遇到瓶颈。高校TDD 10M小区流量上限在4G左右，最大激活用户在40个左右会出现瓶颈，20M小区流量上限在9G左右，最大激活用户在70个左右会出现瓶颈。

按PRB利用率分析，不限流量套餐投入市场后，同样的激活用户数带来更高的资源占用。相对于套餐投入前，激活用户数的增加使PRB利用率更快达到高负荷的情况。高校区域主要为TDD 20M小区，激活用户数用大于40个时，下行PRB利用率出现明显的增加，激活用户数大于70时，上行PRB利用率明显增加。

4　高校不限流量套餐下应对策略

4.1　网络容量评估预测

为保证不限量套餐的用户体验，首先通过“两阶四步法”做好网络现状评估及发展预期。

陈桥驿先生埋首书海写成的《水经注地名汇编》是一个开创性的浩大工程，他说“衷心希望以这样一个初步的开端抛砖引玉，促使《水经注》地名研究的发展。”[4]

第一阶段为网络容量评估，分为两步。首先确定校园整体区域及单站两个评估维度，基于用户数和体验速率进行信息输入；第二步是完成整体区域容量评估，明确不限量套餐的可用容量，做好25%～30%安全空间预留。

第二阶段为用户和流量预测，分为两步。第一，基于用户体验确定KPI、KQI体验标准，进行用户预测；第二是GAP分析，预测网络容量及可消耗的流量时长。

4.2　基于用户感知扩容

随着市场不限流量套餐营销推广，高校业务模型发生重大变化，流量出现大幅增长，预测及预警能力不足。常规扩容从系统的接入角度考虑，采用基于有效RRC用户数、PRB利用率及流量不同门限的扩容准则。当PRB利用率及系统吞吐量不随着用户数的增长而增长时，认为用户感知开始下降。然而，未考虑在用户数不断增长情况下，用户可以获取的速率是否可以满足当前业务需求。为此，在新业务分布下，应以用户感知为中心，建立基于用户感知速率需求的新扩容模型，指导扩容建设，满足当前用户业务需求。

以大数据统计为基础，通过不同业务类型的聚合，总结出高校用户在线视频、网页浏览、即时通信三大类典型行为。基于感知测试验证，确定进行3类典型业务时获得良好感知所需要的速率。根据不同业务类型占比，采用加权算法得出用户良好感知的保障速率。如图2所示，高校业务模型变化后综合感知速率需求为1437kbit/s。

根据计算出的综合感知速率需求，进一步计算出小区支持的用户数量，从而为满足高校容量所需小区数量提供指导，实现按需动态容量扩展（见图3）。

图2　用户综合感知速率计算公式图

图3　基于用户感知的容量需求

4.3　分区错频精准覆盖

基于分区错频的精准覆盖方案基本思路是通过空间隔离科学分区、多频分层交错组网，制定精细化的覆盖方案，实现小区覆盖的有效隔离，避免同频干扰，从而降低校园区域整体小区间自干扰水平，提升用户感知。

根据高校建筑物的楼层高度及话务分布特点，在宏基站广覆盖基础上，形成“一体化微站道路补盲”、“容灾系统热点增强”、“新型室分深度覆盖”和“楼间对打高层赋形”四大高校场景覆盖方案。对于广覆盖不足的校园道路采用一体化微站进行道路补盲；对于教学楼、宿舍楼等校园热点区域，引入容灾系统加强覆盖；对于单层覆盖用户多、或传统室分天线无法进房间安装的场景采用新型室分加强深度覆盖；对于进驻室分困难的高层区域，进行楼间对打，使用射灯天线或其他楼顶定向赋形天线进行精准覆盖。

4.4　语音数据业务分层

数据业务分层策略旨在利用各频点覆盖特性，通过参数设置将高校站点覆盖进行分层。室内由E频段覆盖，楼宇近处由D频段覆盖，D频段覆盖不足时由F1频段覆盖，F2频点尽量少的承载数据业务，预留资源给语音业务。

语音业务分层策略即通过基于语音业务的分层功能，使得语音业务全部迁移至F2小区，并且新增测量组，将F2小区的异频起测门限单独设置为-95dBm，防止过早回切，并配合其他相关参数使得F2尽量不承载数据业务。

4.5　多频点协同优化

在语数分层异频组网的前提下，采用载波聚合、动态负荷均衡、场景化参数设置等方案，保证保障高校区域内的各频点之间负荷均衡，切换、重选顺畅。

通过载波聚合和动态负荷均衡最优化配置无线资源；同时，将载波聚合与负荷均衡巧妙结合，在不发生UE切换的情况下，通过资源调度的方式，达到负荷均衡的目的，避免传统负荷均衡频繁切换造成的系统性能流失。

根据各小区负荷情况灵活调整重选门限和切换门限，实现空闲态和连接态的负荷均衡，同时建议高校区域及周边站点打开站内和站间的负荷均衡算法开关，通过系统负荷均衡，各小区实现负荷分担，降低高用户数对小区的冲击。

5　高校不限流量套餐应对策略实践

高校不限流量套餐应对策略试点于济南卫校，通过对济南卫校业务模型变化的分析，应用了基于用户感知扩容和分区错频精准覆盖方案，有效应对了不限流量套餐带来的挑战。

5.1　基于用户感知扩容有效应对网络冲击

基于用户感知的扩容方案应用于济南卫校，根据不同业务的用户速率需求，确立基于用户感知的扩容标准，在此基础上进行了扩容。如图4所示，扩容后校园区域整体流量提升40%，有效应对了不限流量套餐带来的冲击，保障了用户体验。

图4　扩容前后总流量对比

5.2　分区错频精准覆盖降噪保障用户体验

分区错频精准覆盖方案应用于济南卫校，在进行覆盖方案设计时，对校园区域进行了深入的摸底，考虑到多小区之间的隔离、小区分布情况，根据校园建筑分布特点，合理划分了覆盖区域，降低小区间的重叠覆盖干扰。同时，宏站、3DM IMO、室分、微站等异频组网，交错覆盖，避免同频干扰的同时保障系统容量。

通过分区错频精准覆盖方案的实施，济南卫校搭建了“设备形态多样化、覆盖方案差异化、多频段组网”的分区立体覆盖网络，高干扰小区占比明显下降，用户体验满意度显著提高。

6　结束语

随着不限流量套餐推出后高校用户行为模式的不断变化，尤其是高清视频、大型游戏等需求，校园用户的保障速率还将继续提升。本文从高校场景不限流量套餐推出后的业务模型变化出发，通过网络容量评估预测、基于用户感知扩容、分区错频精准覆盖、语数分层及多频点协同优化，建立了针对性的应对策略方案，可有效保障高校口碑场景的用户感知。