线状场景下移动网用户分层方法分析研究

张国鹏 谷俊江 任 飞

中国联合网络通信集团有限公司江苏省分公司

0 引言

高铁网络是典型的线状场景，当列车经过时，车厢内用户数的突然增加会导致周边基站话务激增，忙时话务量和闲时话务量差距明显，呈现明显的“潮汐现象”。基站小区在资源分配和调度上没有区别功能，高铁车厢内手机和车厢外手机同时占用相同的基站小区，并且采用同等的调度策略，由于高铁列车的穿透损耗很大，车厢内手机接收到的网络信号电平远低于车厢外的大网手机，同时由于高铁速度快，车厢内手机获得的网络信号强度强弱波动非常大，以上这些原因都会令车厢内手机用户获得的网络资源能力低于车厢外用户，导致车厢内手机用户感知差。而当前的主设备厂家采用的“低速迁出”算法虽然可以实现一部分低速用户迁移到“低速用户资源层”载波，但迁出比例只能实现50%左右，效果不理想。

针对以上存在的问题，提出一种新的高低速用户综合分离方法，能够实现高速用户和低速用户的全量分离，最终实现高速用户和低速用户在不同网络资源上承载使用，能有效提升高速用户的使用感知。

1 传统高低速用户分离方法介绍

当前高铁4G网络主要采用“L1800频段+L2100频段”双载波组网方式，鉴于L2100频段的信号相对干净、网内干扰小，质量明显优于L1800频段小区（以下简称“小区”），因此一般将L2100网络作为承载高铁用户的专用承载网。传统主设备厂家高铁网络优化策略是通过重选、切换等方式，使用户优先占用L2100频段小区，而后通过低速迁出算法将低速用户迁移到L1800频段小区。

该算法存在以下缺点：

（1）通过设置“返回带”将用户强行推送到L2100小区，这会造成大量用户占用L2100小区，导致用户感知下降，而L1800小区资源则造成浪费。同时为避免占用L2100用户切换到L1800小区，会通过参数策略增加载波间切换难度，因此势必影响大网用户切换，容易引起用户投诉。

（2）低速迁出方法是根据一段时间内计算出的用户移动速度达到一定门限时，才最终判定为低速用户，因此受基站处理能力的影响，目前真正能实现低速用户迁出的比例在50%左右。

（3）该算法无法迅速将占用L1800小区的高速用户推送到L2100小区，只能在高铁沿线设置“返回带”，将用户强行推送至L2100小区。“返回带”设置过多会严重影响大网用户，设置过少则可能推送失败。

2 高低速用户分层方法研究

2.1 分层方法1

通过配置空闲态重选参数和邻区关系，使大网用户（移动性较低）占用低速用户资源层，并可在同层顺利切换；高速移动用户因本站无异频邻区关系，只能向高速用户资源层切换，从而实现高低速用户分离。

步骤一：所有用户空闲态重选驻留在低速用户资源层小区。

步骤二：配置相同用户资源层之间邻区关系，即L1800添加L1800邻区关系，L2100添加L2100邻区关系。

步骤三：同站低速用户资源层（L1800小区）不配置高速用户资源层（L2100小区）邻区关系，配置相邻基站低速用户资源层（L1800小区）与高速用户资源层（L2100小区）邻区关系。如图1所示。

图1 用户分层分离方法1

2.2 分层方法2

方法1存在一定问题，即高铁列车车厢外的大网用户也可能有移动性需求，它在慢速移动的过程中，因为触发了小区间切换事件，实际上该用户也会被切换迁移到高速用户资源层。

因此结合传统低速用户迁出算法和方法1，确定方法2如下：

步骤一：采用方法1先将所有用户优先驻留在低速用户资源层小区，把所有存在移动性的用户（高速+低速）迁入高速用户资源层（L2100小区）。固定用户不受影响。

步骤二：利用传统低速迁出算法，将低速用户重新迁移到低速用户资源层（L1800小区）。如图2所示。

图2 新型用户分层分离方法2

最终通过以上2步，进行高低速用户双向迁移，实现高低速用户的彻底分离。

3 高低速用户分层方法实施与验证

3.1 参数配置

（1）先让所有用户空闲态重选驻留在L1800小区

设置L1800频段小区空闲态驻留优先级高于L2100小区，用户占用L2100小区后，在每次数据业务完成进入空闲态后，重选至L1800小区，用户在空闲态全部占用在L1800小区上。

（2）让大网用户只能在L1800上产生业务

不设置L1800小区和同站L2100小区的邻区关系，大网用户因位置移动性少，发起业务后，保持在本小区继续发生业务，不会占用L2100小区。

（3）让高铁用户在发起业务时切换至L2100小区

只设置L1800小区和相邻站L2100小区的邻区关系，因为高铁用户进入空闲态占用L1800小区后，发起业务时基本都是处在移动过程中，通过邻区参数控制，使得从L1800小区只切换至相邻的L2100小区。

（4）高铁用户在L2100小区产生业务后，列车移动的过程中，正常切换至相邻的L2100小区，不与L1800小区发生切换。

具体参数设置情况如表1所示。

表1 I2、I4站点数量

3.2 测试验证

3.2.1 站下定点测试验证

如图3所示，模拟公网用户在高铁旁进行覆盖测试，公网用户发起业务后，虽然东门立交L2100小区连接态优先级较高，但由于东门立交L1800未定义同站L2100小区邻区，所以终端一直稳定占用东门立交L1800小区（频点1650）。在车辆行驶至东门立交与风雷立交站点切换带位置，终端切换至风雷立交L2100小区（频点450）。

图3 定点测试分析

3.2.2 高铁线路验证测试

高铁线路上，由于L1800小区已添加L2100小区邻区关系，且L2100连接态优先级较高，线路上终端可稳定占用L2100小区（频点450）。

京沪高铁无锡段L2100优化实施后：测试下载速率从5.35Mbps提升到12.2Mbps，提升128%；SINR从7.046dB提升到10.15dB。如图4所示。

图4 全线测试分析效果

3.3 KPI指标对比

（1）优化方案实施前后流量对比

优化实施后，京沪高铁无锡段日均流量从200GB提升至228GB，L2100流量由86GB提升至165GB。

（2）优化方案实施前后用户数对比

整体用户数从1718个提升至1737个，无明显变化。

（3）优化方案实施前后用户速率对比

策略实施前后整体单用户速率由4.75Mbps提升至11Mbps，提升132%。实施后L1800单用户速率10.8Mbps，L2100单用户速率11.2Mbps，说明两个载波速率较为平衡，高铁用户感知与大网用户感知速率接近。

4 结束语

本文提出一种高低速用户的综合分离方法，通过邻区配置、切换策略、重选策略与传统低速迁出功能的有机结合，不仅弥补了低速迁出功能的不足，而且能够实现高速用户和低速用户的全量分离，最终实现高速用户和低速用户在不同网络资源上承载使用，典型的高铁场景下路测速率提升128%，有效提升了用户感知，同时兼顾了大网用户体验，最终使高速用户感知速率和大网用户接近，达到网络的整体均衡。