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1、LTE资源利用率和扩容方法研究2016年 6月网络技术研究院 无线技术研究部1研究思路LTE扩容方法研究LTE容量定义 LTE资源：可能受限的维度 LTE网络资源利用率：可操作LTE扩容门限研究 LTE扩容方法论：考虑几个维度的信息，如何进行分析 现网数据分析：推导 LTE扩容门限LTE现网验证 对扩容方案和门限进行矫正2LTE容量定义 : 网络资源分析4G网络资源空口资源 下行业务信道资源 上行业务信道资源 下行控制信道资源 上行控制信道资源 寻呼 信道资源 随机接入信道license资源 载波 数传 RRC连接数 功率设备和传输资源 CPU处理能力资源 缓存能力 传输资源3LTE网络空口资
2、源 通过对北上广等重点城市的网络数据分析，业务信道物理资源（ PRB）利用率与网络负荷、业务体验密切相关，是反映 4G网络利用率的关键因素。 在目前上、下行业务需求不均衡明显情况下，下行 PRB利用率是最主要资源利用率因素。上、下行业务信道物理资源 下行控制信道 PDCCH由于总的可用资源有限，在小包业务为主的 LTE小区中可能发生资源受限，导致用户传输延迟，在 LTE网络资源分析中也需要进行考虑。 上行控制信道 PUCCH由于总的可用资源不受限，并且上行控制信令需求不大，不会发生资源受限。上、下行控制信道物理资源 寻呼信道可能发生由于寻呼次数过高造成受限，与寻呼区设置紧密相关。可以通过网络优
3、化解决。 信令和用户大压力测试，同时呼入并发起业务，随机接入未受限。寻呼信道资源 &随机接入信道资源基于现网大数据的分析可看出，业务信道物理资源（ PRB）利用率是反映 4G网络资源利用率的关键因素。4 技术规范书 中 BBU设备 硬件能力已经满足当前联通载波需求。 根据组网方式及载波聚合等技术进行合理配置。载波 有数传 RRC连接数可以作为网络资源消耗情况的表征，在一定的业务模型下，与空口资源消耗成正比； 技术规范书对于硬件的要求达到 1200每载扇，硬件上不存在受限。 软件上已经购买有数传 RRC连接数 40个每载扇，站内共享、本地网自由迁移，后续根据需要再进行升级。RRC连接数 技术规范
4、书对于硬件的要求达到 2*60W。 可根据覆盖情况来确定具体使用功率。功率LTE网络 license资源对于当前联通网络，载波和功率配置都能够满足网络需求。有数传 RRC连接数对于网络容量有限制作用，在评估资源利用率时需要考虑有数传 RRC连接数的限制因素。5 属于产品本身能力，规范书中已经规定不能由于设备能力不足导致网络性能下降。 信令和用户大压力测试中，未出现 CPU处理能力问题。CPU处理能力资源 属于产品本身能力，规范书中已经规定不能由于设备能力不足导致网络性能下降。 内场高用户数、大容量压力测试中，未出现缓存受限问题。缓存能力 技术规范书 中 BBU设备须支持至少一个 GE光接 口
5、建议根据组网方式及载波聚合等技术进行合理配置。传输资源LTE网络设备和传输资源对于购买的网络设备，设备能力和传输资源不应限制网络的容量等性能，对此技术规范书已经有明确要求，因此在评估 4G资源利用率中暂不考虑6LTE网络资源利用率定义LTE网络资源利用率 =利用率 作为当前网络负荷及扩容判断的主要依据LTE网络资源利用率定义为： 与现网数据的统计分析结果一致； 便于在建设运维时进行统计和操作，保证可行性； 网研 院、集团 相关部门及省分公司的研讨沟通，对网络资源利用率定义达成共识。7LTE中 UE RRC连接状态相关的几个概念 有数传的 RRC连接数属于 license资源，达到门限后会限制用
6、户的接入，限制整体资源利用 按照招标技术规范书的要求，目前购买的 license在一般情况下能够满足现阶段网络需求： 相关 数据有 RRC连接数、非 DRX态连接数、缓存有数据的连接数、被调度的用户数、有数据传输的 RRC连接用户数软扩容限制因素 RRC连接数8LTE RRC连接数相关概念间的折算关系随着小区 RRC连接数增加（高用户数小区）， 激活用户数与 RRC连接用户数的 比例有较明显的趋向性，相关比例在 1:4至 1:5；通过对北京、广州、南京、苏州小区数据进行打点分析：不同小区激活用户数与 RRC连接用户数的比例不同，且相差较大；9LTE网络资源分析 硬扩容主要指标：下行业务信道资源
7、 软扩容主要指标： 数传 RRC连接 数4G网络资源空口资源 下行业务信道资源 上行业务信道资源 下行控制信道资源 寻呼信道资源 随机接入信道 上行控制信道资源license资源 载波 数传 RRC连接数 功率设备和传输资源 CPU处理能力资源 缓存能力 传输资源10研究思路LTE扩容方法研究LTE容量定义 LTE资源：可能受限的维度 LTE网络资源利用率：可操作LTE扩容门限研究 LTE扩容方法论：考虑几个维度的信息，如何进行分析 现网数据分析：推导 LTE扩容门限LTE现网验证 对扩容方案和门限进行矫正11LTE网络扩容方法分析 初始扩容方法 PRB利用率 硬扩容 RRC连接数 软扩容12
8、LTE网络扩容门限研究广州现网小区平均的分析结果 横坐标是 PRB利用率 ,纵坐标是小区忙时下行平均吞吐率 /用户忙时下行感知速率。红线是用户下行感知速率与 PRB利用率的拟合关系，蓝线是小区忙时平均吞吐率与 PRB利用率的拟合关系PRB利用率达到 90%时小区吞吐率增长率开始下降， 96%达到业务承载峰值。13LTE网络扩容方法分析 初始扩容方法 PRB利用率 硬扩容 RRC连接数 软扩容 问题一： 初始扩容方法单纯考虑设备利用率，未考虑用户感知； 如何将用户感知纳入扩容体系，达到设备利用率与用户感知的平衡 问题二：单纯考虑 PRB，导致部分“覆盖问题 ” 站点错误扩容 ； 问题三：是否有一
9、直进行软扩容小区，虽然用户感知差，但 PRB利用率不满足硬扩容条件 ；14LTE网络扩容方法分析 初始扩容方法 PRB利用率 硬扩容 RRC连接数 软扩容场景 A B C D E参考量用户数 少 少 多 多用户感知 高 低 高 低吞吐量 高 低 高 高 低方案 ？ 优化 扩容 扩容 优化15LTE网络扩容方法分析 进阶 扩容方法 一 调低 PRB门限 需要考虑到小区与小区间的用户感知要求是不同的，全网设定相同用户感知的门限是不合适的。 设定用户感知需要根据小区特性进行忙时上 /下行 PRB利用率达到 70%以上，将影响用户速率及系统性能，需要考虑扩容。16LTE网络扩容方法分析 进阶 扩容方法
10、 二 加入用户感知 需要考虑到小区与小区间的用户感知要求是不同的，全网设定相同用户感知的门限是不合适的。 设定用户感知需要根据小区特性进行 用户感知门限可以体现为用户感知速率或者小区同时支持用户数17小区属性分析国家会议中心四元桥法制日报社亚丁湾酒店联通集团总后大院新中关大厦北大资源宾馆马甸 高吞吐率小区低 PRB利用率小区 现网 LTE小区呈现明显业务属性区分 以北京 LTE网络现网为例： 高 业务量小区：流业务比例高，忙时最大 RRC连接数小于 5，下行 PRB利用率达到 40%，小区下行吞吐率高于 50Mbps 高 RRC连接数小区：忙时 RRC连接数超过 260，下行 PRB利用率低于
11、 20% ，小区下行吞吐率低于15Mbps 以广东 LTE网络现网为例： 相同 RRC连接数情况下， PRB利用率差异明显18LTE网络扩容方法分析 进阶 扩容方法 二 加入用户感知 用户感知门限可以体现为用户感知速率或者小区同时支持用户数 小区可支持同时通信用户数：用户数 = 小区频谱效率 带宽小区 用户 速率 需求= 小区频谱效率 带宽小区业务时长占比 业务需求速率初步将小区分为流业务小区和非流业务 小区。 定义 流业务量超过总流量一半定义为流业务小区，上海数据分析， 3.8%小区为流业务小区，并且流业务小区的典型用户速率 1.049Mbps， 约可以无损的支持 35个同时通信用户数。 对
12、于非流业务，小区特性差异还是比较大19LTE网络扩容门限研究 全网小区平均的分析结果，横坐标是小区 RRC连接数，纵坐标是用户忙时下行感知速率基本趋势，随着 RRC连接数增加，用户平均感知速率会有下降，但感知速率绝对值维持较高水平。高 RRC连接数区域， 样本点 过少，导致结果比较 离散。20LTE扩容整体原则 流业务小区属性定义：小区平均流 业务流量占比大于 50%，则定义为流业务小区 ；其他 则为非流属性小区 软扩容门限（对非流小区适用）： 当单站所有小区实际忙时有数据传输 RRC连接数（激活用户数）之和，连续 7天（每月第三周的周一至周日）中有 4天超过单站配置容量（单站配置容量 =（
13、40 小区数）的 90%，则需要考虑进行 RRC 连接数 license本地 迁移 硬件扩容门限： 对于 流小区 ：a) 当 连续 7天（每月第三周的周一至周日）中有 4天小区实际忙时下行业务信道 PRB利用率超过 70%或者小区实际忙时有数据传输 RRC连接数（激活用户数）大于 40；b) 当 连续 5周、周期性的每周有 2天小区实际忙时下行业务信道 PRB利用率超过 70%或者小区实际忙时有数据传输 RRC连接数（激活用户数）大于 40； 对 非流小区 ：a) 当 连续 7天（每月第三周的周一至周日）中有 4天小区实际忙时下行业务信道 PRB利用率超过 70%；b) 当 连续 5周、周期性
14、的每周有 2天小区实际忙时下行业务信道 PRB利用率超过 70%；21研究思路LTE扩容方法研究LTE容量定义 LTE资源：可能受限的维度 LTE网络资源利用率：可操作LTE扩容门限研究 LTE扩容方法论：考虑几个维度的信息，如何进行分析 现网数据分析：推导 LTE扩容门限LTE现网验证 对扩容方案和门限进行矫正22LTE网络扩容 全网小区平均的分析结果，横坐标是 PRB利用率分段，纵坐标是小区数占比0.00%47.26%39.66%7.47%2.62%1.32%0.72%0.36%0.27%0.18%0.14%0.00%5.00%10.00%15.00%20.00%25.00%30.00%3
15、5.00%40.00%45.00%50.00%0 或(空白 )0-9 10-19 20-29 30-39 40-49 50-59 60-69 70-79 80-89 90-99小区数占比PRB利用率（ %）PRB利用率分布0.00%77.75%18.96%2.41%0.58%0.15%0.07%0.04%0.02%0.00%0.00%10.00%20.00%30.00%40.00%50.00%60.00%70.00%80.00%90.00%小区数占比小区忙时平均 RRC连接数RRC连接数分布 全网小区平均的分析结果，横坐标是 RRC连接数分段，纵坐标是小区数占比按照广州现有 PRB利用率分布， 0.69%的小区超过 70%，约 30个小区需要扩容。按照广州现有 RRC连接数分布， 6.35%单小区超过 160个 RRC连接数 license，约 270个小区需要 RRC连接数扩容。23扩容方案的双维度划分体系软扩容硬扩容RRC信令增加载频宏 站加密扇区分裂smallcell 硬扩容同时面向数据和信令扩容，主要使用添加硬件提高网络容量的扩容 方案 硬扩容可以分为频率扩容和小区数扩容频谱扩容 现有频段资源（ 1.8G、2.1G与 2.6G），实现分层组网。 结合现有技术（如载波聚合等）
