搜索
【摘要】以XX学院FDD网络为例，通过对其用户行为和网络负荷的分析，提出了针对校园LTEFDD系统容量分析、监控及感知优化的解决建议，为网络资源容量的扩容提供数据依据，保障校园LTE网络高质、高效的运行。【关键词】LTE资源容量空口负荷感知速率扩容1概述1.1背景校园拥有庞大且特点相对集中的客户群，是大量话务的源头之一，校园网市场是移动通信网络发展的战略性市场。学生群体追求时尚，品牌归属感强，是未来高端客户的潜在群体。抢占校园网市场，对于正在大力发展4G的运营商来说，具有不可估量的战略意义。运营商在校园网市场的竞争异常激烈。在中国移动TD-LTE网络提前领跑的现实情况下，中国电信则需要建设和优化好自己的校园LTE网络，发挥LTEFDD的性能优势，以高感知度发挥后发优势抢占校园市场。要实现以上目标，一张运行稳定、高性能的精品LTE网络是基础。1.2LTE校园网特点发展校园网市场，首先要对校园网本身以及校园用户群的特点有足够的认识。校园网用户群的主要特点如下：◆用户多，业务量大，高并发；◆以小数据包、多连接、高时长业务为主，如即时社交软件（QQ、微信、贴吧等）、在线手游、新闻小说阅读等；◆在时间和空间上业务分布非常集中，存在明显的“潮汐”效应。以主要承载业务类型为依据可将基站小区分为：小包小区、中包小区、大包小区，本文将以此为切入点，分析和探索校园网络的优化方案。2校园LTE话务模型分析本章对校园网用户话务模型进行分析，为后续分析提供相关的数据参考和支撑。2.1校园网话务模型校园网话务模型如图1所示：图1校园网话务模型表1XX学院的LTE网络模型2.2校园网有效传输比有效传输比指在线用户中传输数据的比例，反映实际占用业务PRB（PhysicalResourceBlock，物理层数据传输的资源分配的频域最小单位）资源的用户情况，有效传输比越大则用户业务越多，占用的业务资源越多，大包业务的有效传输比高于小包业务。有效传输比=激活用户数/RRC连接数随着小区承载业务越多，用户速率降低，激活用户数增多，但业务间等待时间不变，有效传输比提升。◆“小包小区”的有效传输比在容量门限内表现平稳，在容量门限内约为4%；◆“大包小区”的有效传输比随着用户数增加而持续提升，在容量门限内约为11%；◆“中包小区”的有效传输比随着用户数增加而持续提升，在容量门限内约为7%。2.3校园网用户均峰比用户均峰比反映平均RRC（RadioResourceControl，无线资源控制）用户数与最大RRC用户数的比例，随着用户数的增长，均峰比提升。用户均峰比可以近似反映用户激活比，用户均峰比越大，则用户激活比越大。◆对于“小包小区”，用户均峰比在用户数提升后，最终达到约为70%；◆对于“大包小区”，用户均峰比在用户数提升后，最终达到约为80%；◆对于“中包小区”，用户均峰比在用户数提升后，最终达到约为80%。3校园LTE网络容量分析校园LTE网络容量分析的目的是评估网络当前的负荷程度，判断网络容量是否存在受限因素，并提供相应的优化及扩容方案。在具体分析层面上，分为空口资源、设备资源、传输资源等几大部分，本章主要分析空口资源。空口硬资源评估是对空口各种物理资源利用率的评估，包括PRB、PDCCH（PhysicalDownlinkControlChannel，物理下行链路控制信道）、PRACH（PhysicalRandomAccessChannel，物理随机接入信道）、PUCCH（PhysicalUplinkControlCHannel，物理上行链路控制信道）、空口寻呼资源、RRC用户数License等。空口用户感知评估主要分析用户感知速率，与业务体验的要求相比较，判断网络容量是否满足业务体验的要求，以此来评估LTE网络容量是否受限。空口用户感知确定的LTE容量是软容量。3.1基于用户感知的LTE网络容量分析用户感知是衡量网络性能好坏的重要标准，所有的优化工作都是以用户感知提升为目标，所以在网络容量分析时，用户感知是重要的参考因素。本章以现网实际数据为依据，对用户感知和网络容量之间的关系进行分析讨论。（1）“小包小区”的容量分析“小包小区”的用户感知速率和平均用户数关系如图2所示分析“小包小区”的用户感知速率与平均用户数的变化关系可知，在小区内的平均用户数低于102时，用户感知速率基本保持在2.7Mbps左右，虽然用户可以从小区获得的最大速率远高于此，但感知速率并不会提升。说明在这些“小包小区”中，小包业务需要的感知速率在2.7Mbps左右。小区内的平均用户数大于102时，用户感知速率开始下降，由此导致用户等待的时间变长，同时用户从小区可获得的最大速率也会急剧下降，说明此时用户体验已经开始受到影响。综上分析，“小包小区”保障用户感知的用户数门限为：小区内的平均用户数≤102。分析“小包小区”的PRB占用率与平均用户数的变化关系可知，小包业务小区PRB占用率都比较低，达到平均用户数门限时，下行PRB占用率约为30%。分析“小包小区”的流量与平均用户数的变化关系可知，小包业务小区的流量相对较低，达到平均用户数门限时，小区的下行流量约为2.5GB，上行流量约为0.22GB。（2）“大包小区”的容量分析“大包小区”用户感知速率和平均用户数关系如图3所示分析“大包小区”的用户感知速率与平均用户数的变化关系可知，大包业务的感知速率是随用户数的增长而下降的，说明对于大包业务，负荷低时它可以感知到更高的速率，随着用户可获取的最大速率下降，大包业务感知速率也下降，这与小包小区的特征是不一样的。结合平均用户数与用户感知速率的关系，考虑大包业务感知速率要求为5Mbps，“大包小区”保障用户感知的用户数门限为：小区内的平均用户数≤53。分析“大包小区”的PRB占用率与平均用户数的变化关系可知，大包业务小区PRB占用率都比较高，达到平均用户数门限时，下行PRB占用率约为60%。分析“大包小区”的流量与平均用户数的变化关系可知，大包业务小区的流量相对较高，达到平均用户数门限时，小区的下行流量约为6.8GB，上行流量约为0.5GB。（3）“中包小区”的容量分析“中包小区”用户感知速率和平均用户数关系如图4所示分析“中包小区”的用户感知速率与平均用户数的关系可知，中包业务的感知速率是随用户数的增长而下降的，但它的速率低于大包业务。对于“中包小区”，考虑业务体验要求取大包业务和小包业务之间速率约3.8Mbps，“中包小区”保障用户感知的用户数门限为：小区内的平均用户数≤64。分析“中包小区”的PRB占用率与平均用户数的关系可知，中包业务小区达到平均用户数门限时，下行PRB占用率约为45%。分析“中包小区”的流量与平均用户数的关系可知，大包业务小区的流量相对较高，达到平均用户数门限时，小区的下行流量约为3.8GB，上行流量约为0.42GB。（4）小结通过对用户感知和网络负荷相互关系的分析，可以得出如下结论：为保障用户感知不受明显的影响，各业务特性小区需满足表2的条件（即保障用户感知的小区扩容标准）：表2保障用户感知的小区扩容标准相关指标说明如表3所示（E-RAB（EvolvedRadioAccessBearer，演进的无线接入承载）；PDCP（PacketDataConvergenceProtocol，分组数据汇聚协议））。平均每E-RAB流量=小区PDCP层所发送的下行数据的总吞吐量/8/1024/E-RAB建立成功总次数下行PRB占用率=下行PRB被使用的平均个数/下行可用的PRB个数上行PRB占用率=上行PRB被使用的平均个数/上行可用的PRB个数表3相关指标说明指标ID指标名称指标描述1526727378L.Traffic.User.Avg小区内的平均用户数1526728261L.Thrp.bits.DL小区PDCP层所发送的下行数据的总吞吐量（比特）1526726740L.ChMeas.PRB.DL.Used.Avg下行PRB被使用的平均个数1526728433L.ChMeas.PRB.DL.Avail下行可用的PRB个数1526726737L.ChMeas.PRB.UL.Used.Avg上行PRB被使用的平均个数1526728434L.ChMeas.PRB.UL.Avail上行可用的PRB个数1526727544L.E-RAB.SuccEstE-RAB建立成功总次数3.2基于空口信道资源负荷的容量分析空口资源受限会导致网络性能急剧下降、KPI（KeyPerformanceIndicator，关键绩效指标法）严重恶化，此时无法保证用户接入的最低要求，用户感知更是无从谈起。鉴于此，对空口信道资源负荷进行关注显得尤为重要。（1）RRC连接许可用户数使用率“eNodeB（EvolvedNodeB基站）内的最大用户数”统计了接入（包括接入成功、接入失败、切换入成功、切换入失败但已申请到License）该eNodeB的所有UE申请License的最大值，该指标作为是否需要扩容用户数License的决策依据。当eNodeB内的最大用户数超过License数目时，新用户接入将会失败，影响用户体验。根据优化实践经验，建议“RRC连接许可用户数使用率”达到70%时，即要密切关注其变化趋势，并做扩容准备。RRC连接许可用户数使用率=eNodeB内的最大用户数/RRC连接许可用户License数×100%RRC连接许可用户License数取小区配置值。（2）平均PDCCH信道占用率PDCCH承载的是DCI（DownlinkControlInformation，下行链路控制信息），包含一个或多个UE（UserEquipment，用户设备）上的资源分配和其他的控制信息。UE需要首先解调PDCCH中的DCI（DownlinkControlInformation，下行控制信息），然后才能够在相应的资源位置上解调属于UE自己的PDSCH（PhysicalDownlinkSharedChannel，物理下行共享信道）（包括广播消息、寻呼、UE的数据等）。因此如果PDCCH占用率受限，将导致用户接入、业务体验都会受到影响。建议“平均PDCCH（PhysicalDownlinkSharedChannel，物理下行共享信道）信道占用率”达到70%时，即要密切关注其变化趋势，并做扩容准备（CCE（ControlChannelElement，控制信道因子））。平均PDCCH信道占用率=（公共信令使用的CCE个数+上行调度使用的CCE个数+下行调度使用的CCE个数）/小区最大CCE个数×100%（3）平均小区寻呼信道占用率小区寻呼负荷一旦超过规格，寻呼消息就可能被丢弃，导致寻呼成功率下降，进而影响用户使用感知。当“平均小区寻呼信道占用率”达到50%时，即要密切关注其变化趋势，达到70%可能出现寻呼消息被丢弃的情况，此时需要扩容。平均小区寻呼信道占用率=小区Uu接口寻呼用户个数/3600/寻呼容量寻呼容量按1200计算。（4）平均PRACH信道占用率UE通过上行PRACH来达到与LTE系统之间的上行接入和同步。随机接入过程分为基于竞争的随机接入和基于非竞争的随机接入。如果竞争接入次数超过N次/s（当带宽为15M/20M时，N取值为100；当带宽为5M/10M时，N取值为50），UE发起随机接入遇到冲突的概率增大，接入时延增大。这里N的选择是产品在Preamble（序文）设计时考虑碰撞概率小于1%等因素确定的。建议“平均PRACH信道占用率”达到50%时，即要密切关注其变化趋势，达到70%则需要扩容。平均PRACH信道占用率=（忙时竞争Preamble接收次数（GroupA）+忙时竞争Preamble接收次数（GroupB））/3600/N×100%N=100，带宽为15M/20M；或N=50，带宽为5M/10M。（5）平均PUCCH信道占用率PUCCH资源指空口可分配的SRI（SchedulingRequestIndication，调度请求指示）和CQI（ChannelQualityInformation，信道质量信息）资源的