LTE網絡容量規劃及其四網協同分析

王樂，李富強，藺琳，程日濤

（中國移動通信集團設計院有限公司，北京 100080）

1 背景

隨著LTE網絡建設和終端銷售的大力推進，LTE業務的應用類型和流量需求發展非常迅速，部分省份已經接近甚至超過了GSM網絡流量。面對用戶需求的飛速發展，如果仍采用傳統的預測思路，將難以保證網絡容量規劃的準確度。

為提高規劃準確度，用戶業務模型因不同場景而異，需要對規劃區域進行更細顆粒度的分析（柵格化）。同時在LTE發展初期業務分布尚不成熟，市場發展策略對近期的業務發展往往起著決定性影響，需要重點考慮。此外，LTE用戶業務需求不能僅分析目前LTE網絡上的業務數據，而應該綜合考慮2G/3G/4G/WLAN四張網上用戶的總體行為及網間遷徙情況，才能真實全面地反映用戶的業務需求；同時容量規劃方案應考慮四網方案間的協同，才能最大化網絡投資效益。

2 LTE業務需求分析

2.1 業務模型分析

移動互聯網時代用戶的業務需求主要包括視頻、下載、網頁瀏覽等，各項業務對網絡性能要求不同。業務的首要需求是速率，此外對等待時延的要求越高，對速率的要求也將相應提高。其中視頻業務的要求最高，可預見視頻將是容量規劃的關鍵所在。經計算，在用戶可接受的等待時延范圍內，不同清晰度的視頻對速率要求不同（一般用戶的等待時延容忍度小于4 s，本文取定為3 s）。例如對于240 p清晰度視頻業務，下載速率最低要求為0.8 Mbit/s； 360 p清晰度最低要求則為1.5 Mbit/s。

基于以上對業務的分析，為便于規劃工作的開展，本文把業務歸類為高速率業務、中速率業務、低速率業務和語音業務4大類。

（1）高速率業務，下載速率>1.5 Mbit/s，一般為360 p及以上高清晰度視頻、大容量文件下載等。

（2）中速率業務，1.5 Mbit/s>下載速率>0.2 Mbit/s，240p普通清晰度視頻、小容量文件下載。

（3）低速率業務，下載速率<0.2 Mbit/s，手機版網頁瀏覽、小說在線閱讀。

（4）語音業務，為CS域語音或VoLTE，要求穩定的網絡連接。

下面，基于此分類進一步分析各類區域的業務需求和容量規劃算法。

2.2 各類區域業務需求分析

為提高規劃準確度，本文建議對規劃區域進行柵格化，柵格大小根據需要確定，典型如2 km×2 km、5 km×5 km等。同時考慮到城市的同一類場景往往聚集了較多行為相似的人群，如高校、商業中心、居民區、交通樞紐等；其用戶業務模型有較強的一致性，因此可將某類區域內的小區劃入同一柵格、統一規劃。

一般情況下可將規劃區域的柵格分為以下4大類，如表1所示。如規劃時間充裕還可在此基礎上細分。

四類區域中用戶行為不同導致其各類業務的權重不同，如高業務密度柵格，其高速率業務和中速率業務的占比一般相對較高，低速率和語音業務的占比相對較低。而對于低業務密度柵格，其高速率業務和中速率業務的占比則相對要低很多。

同時隨著技術演進和網絡承載能力持續提升，中高速率業務特別是視頻業務將加速發展，而低速率的傳統業務由于相對成熟，其未來增長速率預計相對較低。

綜合以上所述，各業務增長率不同且不同類型區域的業務占比不同，因此各類區域的總體業務增長速率經加權計算后也將不同，這將直接影響到網絡的擴容需求。

2.3 業務在四張網中的遷移

隨著LTE網絡日趨完善和終端迅速普及，LTE數據分流作用已經凸顯。從目前分流趨勢看，近中期2G/3G用戶向4G遷徙的速度還會加快，因此用戶的遷徙比例也將是LTE網絡容量規劃的一個重要考量。

3 傳統的容量規劃方法

對于2G/3G網絡，由于其業務類型較單一且業務總量增長相對平穩，一般采用傳統的線性預測方式。通常擴容方案的制定主要基于現網的小區利用率，并考慮一定的業務增長率（通常配置顆粒度較粗，如主城區年增長率為x%、一般城區增長率為y%等），計算出規劃期末各小區預計利用率，高于某利用率上限的小區便有擴容需求。此法計算顆粒度較粗，沒有考慮不同場景各自業務增長的特有規律，準確度不高。此外，也常單獨針對每個小區進行測算，一般先采集各小區最近6～12個月的業務量，然后據此進行曲線擬合計算規劃期末的業務增長率，最后基于現網利用率測算出規劃期末小區預計利用率。此法把每個邏輯小區看成獨立個體，沒有考慮市場策略對區域發展的影響，也沒有考慮四網協同；尤其不適合處于發展初期的LTE網絡（商用時間短、歷史數據少）。

綜上所述，傳統規劃方法準確度不理想，容易導致網絡資源配置不合理，有待進一步完善。

表1 各類區域柵格的特征

4 一種基于區域柵格的LTE容量規劃方法

圖1 某地市的柵格化結果

由于不同類型區域柵格的業務增長模型不同，且市場策略及四網協同情況亦不同、需要我們區別對待；為提升LTE網絡規劃精確度，本文引入基于區域柵格的LTE容量規劃方法。下面分5步對計算思路進行詳細說明。

4.1 劃分規劃范圍的區域柵格

基于現網網管數據，可對四網的業務密度進行綜合分析，并結合城市功能區的分布情況，把規劃區域柵格化。圖1為某典型中原地市的柵格化結果。

為便于定位，對柵格進行了橫縱坐標的標記。例如，區域（5，5)為商業中心所在地，是高業務密度區域。

4.2 估算各區域轉網用戶數

從運營商經分系統可提取出用戶的小區歸屬信息，并進一步統計出區域（5,5)中某小區m的2G/3G/4G用戶數（標記為，,）?？紤]到用戶的移動性較強，建議取最近一個月的數據進行平均。然后結合市場部門在規劃期的LTE終端銷售策略，綜合預估各類區域在規劃期末的2G/3G轉網比例，結果如表2所示。

表2 各類柵格區域的轉網比例

其他小區同理計算。

4.3 計算各區域單用戶業務增長率

基于歷史網絡側和用戶側數據，并借鑒國外運營商的發展情況，可預估出規劃期末每類柵格區域中每種業務的占比，如表3和表4所示。

同時深度結合各地市的市場業務發展策略，預估各類業務到規劃期末的增長率。

則各高密度業務區域柵格的業務增長率加權結果為：

其他類型區域柵格同理可算出各自的綜合業務增長率。

4.4 計算規劃期末各小區對網絡資源的需求值

從第二步可計算出小區m的LTE用戶增長倍數為：

同時從網管系統可統計出單小區現網業務量，小區m現網4G網絡業務量標記為，則基于以上分析，其規劃期末預測業務量為：

4.5 核算各小區擴容需求并匯總得到全網容量規劃方案

根據設計要求和現網測試，可得單載頻實際承載能力為C，現網小區m的載頻配置數為em，則在規劃期末其載頻需求數為：

其余小區均可同理算出載頻需求數，則規劃期末全網的擴容載頻需求總數為（n為規劃區域內小區總數）：

此外，對于RRC連接用戶數的擴容需求，從第二步可直接算出。

表3 各類區域的業務占比

表4 各類業務的增長率

5 四網協同建設策略

四類區域的用戶訴求不同，要求我們有針對性地配置網絡資源，滿足用戶需求同時盡可能提升投資效益。

高密度業務區域的用戶需求潛力旺盛，也是各運營商爭奪市場的焦點。建議適度超前配置LTE網絡容量、打造多層的異構網絡，給用戶優于競爭對手的第一印象，打造優勢品牌形象。針對LTE網絡初期存在深度覆蓋不足的問題，可利用GSM網絡穿透能力強的特點，彌補LTE室內覆蓋盲區，滿足用戶基本的語音需求；同時隨著2G用戶向4G遷移，GSM網絡負載減輕，建議逐步減少半速率的開啟，以優化客戶語音感知。此外，在LTE終端使用比例較低的區域，可充分利用現有3G/WLAN網絡滿足用戶對數據業務的需求。

中密度業務區域業務發展相對平穩，主要采用宏基站方式進行覆蓋。對于中高端用戶聚集的室內區域如機關大樓、別墅群等，可有針對性地靈活采用微、皮、飛等小站型以完善覆蓋、提升網絡能力。

對于低密度業務區域，建議充分發揮現網GSM的廣覆蓋優勢以保障語音業務的體驗，同時引入LTE增強覆蓋的新技術如高增益天線、8T16R等以保障投資效益。對于業務突發區域建議采用應急車、便攜式基站等臨時應急措施，滿足用戶需求同時節省投資。

6 總結

為提高LTE容量規劃方案的準確度，本文引入了一種基于區域柵格的規劃方法：一方面差異化分析了各區域柵格業務的發展規律和市場策略，提高了準確度；同時還考慮了四網協同的影響，保證了分析的全面性。最后本文針對四類區域，對方案落地的建設策略做了具體分析和建議。

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