联通4G容量需求分析及解决方案

黄善兰

（北京中网华通设计咨询有限公司，北京 100070）

1 研究背景

随着联通现网用户数的不断提升和业务种类的极大丰富，网络流量呈现井喷式增长。部分LTE小区渐渐无法满足现网用户需求，如或因RRC连接数限制导致用户无法接入，或因PRB利用率限制导致用户速率过慢。为了避免扩容不及时导致用户感知下降，需要对容量问题分类型做出针对性解决方案。

2 影响容量因素

影响4G容量的主要因素为RRC连接许可用户数使用率和PRB利用率。

RRC、PRB利用率指标提升主要是由4G流量驻留比、4G附着比、4G终端渗透率以及用户发展等因素引起的。

3 总体解决思路

3.1 及时性、预警性思路

基于用户感知考虑，扩容要遵循及时性和预见性。出现扩容需求及时解决，对用户集中区域和流量热点、沸点、爆点区域制定容量整体方案并分步实施，避免重复投资或反复上站等现象。

坚持以数据作为扩容原则，将上下行PRB利用率及单用户平均下载速率作为项目启动的主要依据，根据网络特点设定预警门限指标，加强动态跟踪，满足门限后及时扩容。

坚持先优化后扩容的原则，优先对周边基站优化后仍无法吸收业务量，且同一扇区载波间下行PRB利用率差额在20%以上时进行负载均衡优化，优化后满足扩容门限才考虑基站扩容。

预警门限。当LTE小区满足小区忙时连续7天（单周的周一至周日）中有4天或者周末2天下行PRB利用率超过50%，且单用户下载速率≤10 Mb/s，达到预警门限，纳入预警范围。

当小区进入扩容预警范围，需按照如图1所示的流程及时开展优化调整。

3.2 差异化保障思路

基于投资效益考虑要在基本扩容门限基础上进行差异化保障扩容。流量热点、沸点、爆点区域要根据经济效益和客户敏感度做好差异化保障。

根据下行PRB利用率，容量需求等级可分为流量热点、流量沸点和流量爆点，如表1所示。

图1 扩容预警小区处理流程图

流量热点：下行PRB大于60%，主要集中在一般城区、高铁、动车线、地铁、乡镇以及行政村等场景。

流量沸点：下行PRB大于70%，主要集中在居民区、商业区以及城区等场景。

流量沸点：下行PRB大于80%，主要集中在军队、厂矿园区、商圈、学校、医院以及火车站等场景。

4 扩容准则

4.1 载波扩容门限

当小区忙时连续7天（单周的周一至周日）中有4天或者周末2天满足如表2所示的条件，小区进入扩容考虑范围，其中高优先级场景单用户速率保障10 Mb/s，其他场景单用户速率保障5 Mb/s。

4.2 RRC License扩容门限

当单月本地网所有小区忙时总RRC连接最大用户数之和，连续3个月超过本地网配置容量（本地网配置容量=小区总数×40）的80%，考虑以本地网为单位扩容RRC连接数license。单小区RRC连接数若超限，应本地网内动态调配，且不能影响用户感知。

4.3 基站硬件扩容门限

当连续7天（单周的周一至周日）中有4天或者周末2天主控板CPU平均利用率＞70%，需要进行主控板扩容，即新增站点。

当连续7天（单周的周一至周日）中有4天或者周末2天基带板CPU平均利用率＞70%，在主控板不超限的前提下进行基带板扩容，即增加基带板数量；若主控板超限，需要新增站点。

表1 容量需求等级分级表

表2 小区扩容门限表

表3 地市增长率预测表

5 业务量预测

由于各本地网业务量和用户模型差异，建议分本地网、分场景进行业务量预测，确保业务量预测的相对准确性。

5.1 地市总流量预测

5.1.1 地市总流量预测

地市总流量应结合市场预测和历史流量外推法进行测算，二者取最大值作为预测结果。

历史流量外推法建议采用近一年流量增长率均值进行推算。

5.1.2 地市增长率确定

根据以上预测结果，取定各地市各年度增长率。表3为联通某省分地市增长率预测。

5.2 小区业务量预测

表4是联通某省分场景小区业务量增长系数预测值，有：

6 扩容方案

6.1 容量保障手段

基于香农定理，三重方案挖掘频谱潜力，拓展网络容量承载能力空间。扩容方法分为带内扩容、带间扩容、小区分裂、小区劈裂、新建微站和新建宏站等，有：

容量演进建议图如图2所示，不同扩容方法对比如表5所示。

6.2 分场景容量保障建议

按照“先带内后带间”的扩容原则，优先进行带内扩容二载波，带间扩容三载波。当扩容至三载波无法扩容且无法进行优化调整时，需新建基站。

（1）带内扩容，小区达到扩容门限直接扩容。

（2）带间扩容，同一基站两个及以上小区达到扩容门限后进行整站扩容，单站单小区达到扩容标准且PRB利用率＞80%的小区进行扩容。

表4 分场景小区业务量增长系数

表5 扩容方法对比

表6 4G容量差异化保障建议

表7 大学城4G容量保障方式汇总表

图2 容量演进建议图

（3）扇区劈裂或4T4R等新技术，对于宏站RRU三载波小区，当两个及以上小区达到扩容门限且PRB利用率＜80%，建议采用扇区劈裂或4T4R等新技术，但不建议规模批量使用。

（4）新建基站解决，使用于以下情况。

①对于宏站三载波小区：同一扇区两个及以上小区达到扩容标准且PRB利用率均＞80%的小区；

②对于宏站三载波小区：同一扇区两个及以上小区达到扩容门限，但基站不具备扇区劈裂和4T4R条件的小区；

③对于室分及微站三载波小区：同一扇区两个及以上小区达到扩容门限且无法进行调整时，需新建基站。

结合5G部署节奏和终端发展情况，优先对容量爆点区域考虑分流。

根据流量热点、沸点、爆点区域小区忙时预测值，采取差异化保障措施。各区域差异化保障措施如表6所示。

6.3 案例分析

下面以某大学城为例，介绍在容量保障过程中扩容方法的选择。

该大学城入驻高校10所，校园总面积6.6 km2，在校师生6万余人，各类楼宇436栋，属于流量爆点。4G室外物理站点40个、室内站点101个，4G覆盖楼宇258栋，室外微站点20个。从2015年大学城投入使用到现在，由于高校园区业务量增长迅猛，联通一直在探索容量解决途径。

为保证有更多频率资源用于扩容，采用了如下手段。

（1）2G 1800M全面退网，实现了L1800（20M）+L1800（10M）带内扩容；

（2）U2100三载波缩频至单载波，实现了L1800（20M）+L1800（10M）+L2100（20M）单间扩容；

（3）UL2100设备替换U2100设备，解决了带间扩容天面紧张问题。

在资源满足的情况下，截止目前该大学城区域通过带内+带间+小区分裂+TD+CA+新建微站等方式组合进行了容量保障。室外容量保障主要通过宏站带内扩容、带间扩容、TD叠加覆盖、新建微站吸收立体式组网解决。室分容量保障主要通过带内扩容、小区分裂等方式解决。

该大学城基于资源情况、业务量情况，4G容量保障手段的组合运用逐年变化，详见表7。

7 结 论

随着5G建设的到来，需做好4G/5G协同，构建差异化竞争优势。5G初期主要用于承载大带宽业务，4G在一段时期内依然是数据业务的主力承载网，在高流量、高用户、高价值区域尚需做好4G容量保障。